DE60120576T2 - Anordnung und verfahren zur steuerung der bandbreite eines rückrufkanals in einem zwei-weg satelliten kommunikationssystem - Google Patents

Anordnung und verfahren zur steuerung der bandbreite eines rückrufkanals in einem zwei-weg satelliten kommunikationssystem Download PDF

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Description

  • Diese Anmeldung bezieht sich auf und beansprucht den Vorteil aus dem früheren Anmeldedatum der provisorischen US-Patentanmeldung Nr. 60/197,246, die am 14. April 2000 eingereicht wurde und den Titel „System and Method for Providing Control of a Two-way Satellite System" hat.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Satelliten-Kommunikationssystem und betrifft insbesondere ein Zweiwege-Satelliten-Kommunikationssystem, das einen Zugang zu einem paketvermittelten Netzwerk bereitstellt.
  • Stand der Technik
  • Moderne Satelliten-Kommunikationssysteme stellen eine Infrastruktur bereit, die überall vorhanden ist und zuverlässig ist, um Sprache, Daten und Video signale für einen globalen Austausch und eine globale Übertragung von Information zu verteilen. Diese Satelliten-Kommunikationssysteme sind als eine brauchbare Alternative zu terrestrischen Kommunikationssystemen hervorgetreten. Da die Beliebtheit des Internets weiterhin in einer unvergleichlichen Art und Weise wächst, konzentriert sich die Kommunikationsindustrie darauf, einen universellen Zugang zu dieser riesigen Basis an Wissen bereitzustellen. Internet-Dienstleistungen, die auf Satelliten basieren, widmen sich dem Problem, einen universellen Internetzugang bereitzustellen, da die von einem Satelliten erzielten Abdeckungsbereiche nicht von den üblichen Hindernissen einer terrestrischen Infrastruktur gestört werden.
  • Das Internet hat grundlegend die Art und Weise geändert, in der die Gesellschaft Geschäfte abwickelt, kommuniziert, lernt und sich unterhält. Neue Geschäftsmodelle sind entstanden, die zu einem Entstehen von zahlreichen globalen Firmen mit minimalem Kapitalaufwand geführt haben. Traditionelle Geschäftsformen haben das Internet als eine Erweiterung der bestehenden Geschäftsprozesse angenommen; so können Benutzer beispielsweise neue Produkte und Dienstleistungen, die ein Geschäft anzubieten hat, kennen lernen und diese Produkte auch bestellen, indem er einfach auf die Website (Webseite) des Geschäfts zugreift. Benutzer können frei unter Verwendung einer Vielzahl von Anwendungen im Internet kommunizieren, wie beispielsweise E-Mail, Sprache über das Internet (voice over IP, VoIP), Computertelefonie und Videokonferenzen, ohne die geografischen Beschränkungen und zu nominellen Kosten. Des Weiteren existieren im Internet eine Menge von Anwendungen, um sowohl Informationen als auch Unterhaltung bereitzustellen.
  • Satelliten-Kommunikationssysteme sind hervorgetreten, um einen Zugang zum Internet bereitzustellen. Diese traditionellen Systeme für einen Satelliten-basierenden Internetzugang unterstützen jedoch nur einen unidirektionalen Verkehr bzw. Datenverkehr über den Satelliten. Das heißt, ein Benutzer kann Datenverkehr aus dem Internet über eine Satellitenverbindung empfangen, er kann aber nicht über die Satellitenverbindung senden. Das konventionelle Satellitensystem setzt eine terrestrische Verbindung ein, wie beispielsweise eine Telefonleitung, um Daten an das Internet zu senden. Als Beispiel sei angenommen, dass ein Benutzer, der Zugang zu einer spezifischen Website sucht, eine URL (Universal Resource Locator, universelle Ressourcenangabe) an einem Benutzerterminal (beispielsweise an einem PC) eingibt; die Daten der URL werden über eine Telefonverbindung an den ISP (Internet Service Provider, Anbieter von Internetdienstleistungen) übertragen. Nachdem die Anfrage von dem entfernten Zentralcomputer (Host Computer), wo sich die spezifische Website befindet, empfangen wurde, leitet der ISP die Information der Website über die Satellitenverbindung weiter.
  • Die oben genannten traditionellen Satellitensysteme haben eine Menge von Nachteilen. Weil die Telefonleitung als Rückkanal verwendet wird, muss der Benutzer eine existierende Telefonleitung belegen oder eine zusätzliche Telefonleitung erwerben. Während der Kommunikationssitzung im Internet steht dem Benutzer zeitweise der Telefondienst nicht zur Verfügung. Ein weiterer Nachteil ist, dass die Konverter/Decoder-Vorrichtung (set-top box) relativ nahe zur Telefondose angeordnet sein muss, was ungünstig oder unbequem sein kann. Des Weiteren entstehen dem Benutzer zusätzliche Kosten.
  • GB-A-2320162 beschreibt ein Kommunikationssystem mit einer Zuweisung von Bandbreiten in Abhängigkeit von der Nachfrage.
  • Geht man nach dem zuvor Geschilderten, gibt es eine klare Notwendigkeit für verbesserte Ansätze, um Zugang ins Internet über ein Satelliten-Kommunikationssystem bereitzustellen. Es besteht der Wunsch, die Kosten für den Benutzer zu minimieren und dadurch die Akzeptanz am Markt anzuregen. Es besteht auch die Notwendigkeit es zu erlauben, dass Benutzer von existierenden Einweg-Satellitensystemen kostengünstig nachrüsten können. Es besteht auch der Wunsch, die Verwendung einer terrestrischen Verbindung zu eliminieren. Daher ist ein Ansatz höchst wünschenswert, um einen Zugang zu einem paketvermittelten Netzwerk, wie dem Internet, über ein Zweiwege-Satelliten-Kommunikationssystem bereitzustellen.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung ist in den angehängten Ansprüchen definiert.
  • KURZE ERLÄUTERUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Eine umfassendere Würdigung der Erfindung und der vielen Vorteile, die sie mit sich bringt, ergibt sich schnell, wenn man die Erfindung besser versteht, unter Hinweis auf die nachfolgende detaillierte Beschreibung und bei Betrachtung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, wobei Folgendes gezeigt wird:
  • 1 ist ein Diagramm eines Zweiwege-Satelliten-Kommunikationssystems, das dafür ausgebildet ist, um einen Zugang zu einem paketvermittelten Netzwerk (packet switched network, PSN) bereitzustellen, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 2 ist ein Diagramm der Schnittstellen des Rückkanals, wie im System gemäß der 1 eingesetzt;
  • 3 ist ein Diagramm der Bauteile bzw. Komponenten eines Sender-Empfängers (transceiver), wie im System gemäß der 1 verwendet;
  • 4 ist ein Diagramm von der Architektur einer zentralen Stelle für den Netzwerkbetrieb (network operations center, NOC) in dem System gemäß der 1;
  • 5a und 5b zeigen ein Diagramm der Schnittstellen des Systems und der Formate der Pakete bzw. Datenpakete, jeweils entsprechend, die in dem System gemäß der 1 verwendet werden;
  • 6a–6p sind Diagramme der Strukturen von beispielhaften Paketen, die in dem System gemäß der 1 verwendet werden;
  • 7 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens, um die Bandbreite im Rückkanal zu begrenzen, wie es in dem System gemäß der 1 verwendet wird;
  • 8 ist ein Flussdiagramm des Verfahrens zur automatischen Kommissionierung (auto-commissioning) in dem System gemäß der 1;
  • 9 ist ein Flussdiagramm von dem Betrieb der Ausrichtung der Antenne in Verbindung mit dem Verfahren zur automatischen Kommissionierung gemäß der 8;
  • 10 ist ein Diagramm, das die skalierbare bzw. erweiterbare Architektur von dem System gemäß der 1 zeigt; und
  • 11 ist ein Diagramm von einem Computersystem, das die Schnittstellen für eine Zweiwege-Satelliten-Kommunikation unterstützen kann, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • In der nachfolgenden Beschreibung werden, zum Zwecke der Erläuterung, spezifische Details beschrieben, um ein tieferes Verständnis der Erfindung zu ermöglichen. Es wird sich jedoch zeigen, dass die Erfindung jedoch auch ohne diese spezifischen Details umgesetzt werden kann. In einigen Fällen sind gut bekannte Aufbauten bzw. Strukturen und Vorrichtungen in der Form eines Blockdiagramms wiedergegeben, um zu vermeiden, dass die Erfindung unnötig verschleiert wird.
  • Die vorliegende Erfindung stellt ein Zweiwege-Satellitensystem bereit, das die Notwendigkeit einer Telefonleitung, um Zweiwege-Anwendungen zu unter stützen, beseitigt und die Fähigkeit ermöglicht, dedizierte Rückkanäle mit hoher Geschwindigkeit zu verwenden. Das satellitengestützte Übertragungssystem mit hoher Geschwindigkeit unterstützt einen Sender-Empfänger (das heißt einen Adapter), der für USB (Universal Serial Bus, universelle serielle Sammelleitung) vorbereitet ist und an einen PC (Personal Computer, persönlicher Computer) angeschlossen werden kann, um Daten zu senden und um die Übertragung durch Satelliten mittels einer einzelnen Antenne zu empfangen.
  • Obgleich die vorliegende Erfindung hier unter Bezugnahme auf Protokolle und Schnittstellen erläutert wird, die eine Kommunikation mit dem Internet unterstützen, bietet die vorliegende Erfindung auch Anwendungsmöglichkeiten auf jegliche Protokolle und Schnittstellen, um ein paketvermitteltes Netzwerk im Allgemeinen zu unterstützen.
  • 1 zeigt ein Zweiwege-Satelliten-Kommunikationssystem, das dafür ausgebildet ist, um einen Zugang zu einem paketvermittelten Netzwerk (PSN) bereitzustellen, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ein Zweiwege-Satelliten-Kommunikationssystem 100 erlaubt es einem Benutzerterminal (user terminal), wie beispielsweise einem PC 101, auf ein oder mehrere paketvermittelte Netzwerke 103 und 105 über einen Satelliten 107 zuzugreifen. Jemand, der über gewöhnliche Fähigkeiten in diesem technischen Gebiet verfügt, wird erkennen, dass eine beliebige Anzahl von Benutzerterminals mit geeigneten Funktionalitäten verwendet werden kann; beispielsweise persönliche digitale Hilfsgeräte (personal digital assistant, PDA), Konverter/Decoder-Vorrichtungen (set-top box), Mobiltelefone, tragbare Computergeräte etc. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform können die paketvermittelten Netzwerke, wie gezeigt, sowohl das öffentliche Internet 105 als auch ein nicht-öffentliches Intranet 103 umfassen. Der PC 101 verbindet sich mit einem Sender-Empfänger 109, der eine Empfangseinheit 109a im Haus (indoor receiver unit, IRU), eine Sendeeinheit 109b im Haus (indoor transmitter unit, ITU) und eine einzelne Antenne 111 aufweist, um Daten an einen Netzwerkknotenpunkt 113 zu senden bzw. von diesem zu empfangen – hier als zentrale Stelle für den Netzwerkbetrieb (NOC) bezeichnet. Wie noch im Hinblick auf 4 mit mehr Detail erläutert wird, kann der Knotenpunkt 113 mehrere Netzwerke und Bauteile aufweisen, um einen Zugang mittels eines Zweiwege-Satelliten zu den PSNs 103 und 105 bereitzustellen. Das Benutzerterminal 101 kann beispielsweise Daten an die NOC 113 mit einer abgehenden Geschwindigkeit (uplink speed) von bis zu 128 kbps übertragen und Daten auf dem eingehenden Kanal (downlink channel) mit einer Geschwindigkeit von bis zu 45 Mbps empfangen. Wie in der Figur gezeigt, hat die NOC 113 eine Verbindung zum Intranet 103 und dem Internet 105 und unterstützt eine Vielzahl von Anwendungen (beispielsweise Verteilung von Software, Herunterladen von Nachrichten, Austausch von Dokumenten, Audio in Echtzeit und Video-Anwendungen, etc.), die direkt von einem Inhaltsanbieter (content provider) direkt oder mittels des Internets 105 angeboten werden.
  • Im Wesentlichen stellt das System 100 bidirektionale Kanäle für die Satellitenübertragung bereit. Der eingehende Kanal von der NOC 113 zu dem Sender-Empfänger 109 kann ein Datenstrom (stream) für den Transport sein, der DVB (Digital Video Broadcast)-konform ist. Der Datenstrom für den Transport kann mit Symbolgeschwindigkeiten von bis zu 30 Millionen Symbolen pro Sekunde betrieben werden; das bedeutet, der Datenstrom zur Übertragung arbeitet mit Bit-Raten von bis zu 45 Mbps. Innerhalb des Datenstroms für den Transport wird der IP-Verkehr (internet protocol) unter Verwendung einer Kapselung für mehrere Protokolle (multiprotocol encapsulation, MPE) strukturiert. Eine oder mehrere MPEG PIDs (Identifikationen für Programme, Program IDs) werden verwendet, um den IP-Verkehr zu identifizieren. Zusätzlich wird eine weitere PID für die Informationen bezüglich der Rahmen (framing) und der Abstimmung der zeitlichen Abstimmung bzw. die zeitliche Abstimmung (timing) verwendet.
  • Der abgehende Kanal des Sender-Empfängers 109 zu der NOC 113 weist mehrere Träger auf, von denen jeder beispielsweise bei Geschwindigkeiten von 64 kbps, 128 kbps oder 256 kbps betrieben wird. Jeder von diesen Trägern ist ein auf TDMA (Time Division Multiple Access, Zeitmultiplexverfahren) basierender Datenstrom, der mehrere Modelle der Übertragung verwendet. Bei der ersten Verwendung der Ausrüstung des Benutzers können Hilfsmittel eingesetzt werden, um einen erstmaligen Zugang bereitzustellen und um weitere Bandbreite anzufragen, wenn sie benötigt wird. Das spezifische Modell der Zuweisung von Bandbreite kann so ausgelegt sein, dass eine maximale Effizienz der Bandbreite sichergestellt wird (das heißt, es entsteht nur eine minimale Verschwendung auf Grund von ungenutzter zugewiesener Bandbreite), und um eine minimale Verzögerung von Daten im Rückkanal sicherzustellen. Des Weiteren ist das Modell veränderbar in Abhängigkeit von den verschiedenen Arten, der Häufigkeit und der Größe des Datenverkehrs der Benutzer.
  • Das Zweiwege-Satellitensystem 100 kann gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel auf der Basis eines bestehenden Einweg-Übertragungssystems implementiert werden. Das konventionelle Einweg-Übertragungssystem verwendet eine terrestrische Verbindung für den Rückkanal. Im Unterschied dazu umgeht das Zweiwege-Satellitensystem 100 dieses Erfordernis. Das Benutzerterminal 101 kann jedoch optional eine Wählverbindung beibehalten, und eine Rückfallmöglichkeit für eine Verbindung zum Internet 105 zu haben.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bietet das Zweiwege-Satellitensystem 100 die folgenden Dienstleistungen für ein Benutzerterminal 101 an: digitale Paketlieferung als Gruppenruf (digital package multicast delivery), multimediale Dienstleistungen und Zugang zum Internet. Unter der Dienstleistung der digitalen Paketlieferung bietet das System 100 einen Mechanismus zur Dateiübertragung als Gruppenruf (multicast file transfer mechanism) an, der es ermöglicht, irgendeine Sammlung von PC-Dateien zuverlässig an eine Ansammlung von Sender-Empfängern zu übertragen. Der IP-Gruppenruf-Dienst übermittelt Anwendungen, wie beispielsweise Video, Audio, Finanzdaten und Nachrichtendaten, die zentral eingespeist werden, etc. zur Übertragung an die Sender-Empfänger (beispielsweise 109). Wie bereits erläutert, stellt das System 100 einen kosteneffektiven Zugang zum Internet mit hoher Geschwindigkeit bereit.
  • Um die Übertragung von dem System 100 zu empfangen, kann der PC 101 mit einem standardisierten USB (universal serial bus)-Adapter (nicht dargestellt) und einer elliptischen Antenne 111 mit 21-Inch ausgerüstet sein. Gemäß einer Ausführungsform verwendet das System 100 einen Transponder im Ku- (oder Ka-)Band, um einen Übertragungskanal von der NOC 113, der DVB-konform ist, mit bis zu 45 Mbps zu übertragen. Des Weiteren kann ein auf dem Datenverschlüsselungsstandard (data encryption standard, DES) verschlüsselungsbasierter bedingter Zugang verwendet werden um sicherzustellen, dass der PC 101 nur auf Daten zugreifen kann, bei denen der PC 101 auch die Berechtigung hat, diese zu empfangen.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der USB-Adapter an die IRU 109a angeschlossen sein, die mit der ITU 109b verbunden ist. Die Daten werden vom PC 101 an den USB-Adapter von dem PC 101 weitergeleitet, der die Daten für eine Übertragung formatiert und sowohl die Steuerung als auch die Daten für die ITU 109a bereitstellt. Die ITU 109a sendet die Daten an eine außerhalb gelegene Einheit (outdoor unit, ODU), die eine Antenne 111 aufweist, zu einer geeigneten Zeit, wenn die Daten als TDMA-Signalfolgen (TDMA bursts) an die Ausrüstung bei der NOC 113 übertragen werden. Bei diesem Beispiel, wenn man einen Durchschnitt über das Jahr betrachtet, wird davon ausgegangen, dass jeder Zweiweg-Sender-Empfänger eine Bit-Fehlerrate von weniger als 10–10 in mehr als 99,5% der Fälle hat, wobei ein einziger Bit-Fehler den Verlust eines gesamten Rahmens (frame) bedeutet. Der Sender-Empfänger wird zu einem späteren Zeitpunkt mit Bezug auf die 3 genauer beschrieben.
  • 2 zeigt die Schnittstellen für den Rückkanal, die in dem System gemäß der 1 verwendet werden. Die Architektur des Zweiwege-Systems 100 ist eine offene Architektur, die es den Anbietern von Information (information providers) in vorteilhafter Weise ermöglicht, die Kontrolle über ihren Inhalt auszuüben. Insbesondere stellt das Zweiwege-System 100 Schnittstellen für Anbieter von Informationen bei der NOC 113 und standardisierte Programmierschnittstellen (Application Programming Interfaces, APIs) bei dem zentralen PC 101 bereit. Das Benutzerterminal 101 ist mit einer Software für Zentralcomputer (host software) und Treibern ausgestattet, um eine Verbindung mit dem Sender-Empfänger 109 aufzubauen und die Antenne 111 zu steuern. In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel betreibt der PC 101 die folgenden Betriebssysteme: Microsoft® Win98 Zweite Ausgabe und Windows 2000. Die Software des PC kann eine Anleitung und Unterstützung für die Installation und für das Ausrichten der Antenne (einschließlich einer automatischen Registrierung und Konfiguration), Paketlieferung und Treiber bereitstellen, die von der üblichen TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol)-Stapelverarbeitung verwendet werden, um standardisierte Anwendungen zu unterstützen – einschließlich des Winsock API mit Gruppenruf-Erweiterungen (multicast extensions) und Web-Browsern.
  • Das Zweiwege-System 100 unterstützt den Austausch von digitalen Paketen, die von einem oder mehreren PCs empfangen werden. Der Begriff „Paket", wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf jegliche Daten (einschließlich elektronischer Dokumente, multimedialen Daten, Softwarepaketen, Video, Audio etc.), die sich in der Form einer Gruppe von Dateien auf einem PC widerspiegeln kann. Die Paketauslieferung wird von einem Informationsanbieter verwendet, um Pakete an empfangende PCs zu senden; dabei handelt es sich beispielsweise um die Lieferung von digitalisierter Werbung an Radio- und Fernsehstationen.
  • Um ein Paket für die Übertragung vorzubereiten, kann ein Herausgeber (das heißt, ein Anbieter von Inhalt) die Dateien des Pakets in eine einzelne Datei zusammenführen unter Verwendung eines entsprechenden Hilfsmittels (z.B. PKZIP) und das Paket danach in die NOC 113 unter Verwendung eines üblichen Mechanismus zur Dateiübertragung laden (beispielsweise das TCP/IP-Protokoll zur Datenübertragung (file transfer protocol, FTP)). Der Herausgeber kann die folgenden Parameter steuern, die im Zusammenhang mit dem Paket stehen: die Adresse des Ziel-PC und die Sicherstellung der Auslieferung. Die geringe Bit-Fehlerrate und die hohe Verfügbarkeit des Zweiwege-Systems 100 stellt sicher, dass die Pakete in einer Übertragung ausgeliefert werden (das heißt, ohne die Notwendigkeit einer erneuten Übertragung).
  • Unter Bezug auf das Sicherstellen einer korrekten Auslieferung und eines Berichts hinsichtlich des Status der Auslieferung der digitalen Pakete, besitzt der Herausgeber eine Vielzahl von Funktionalitäten. Der PC 101 kann, falls benötigt, Anfragen zu einer erneuten Übertragung erzeugen, falls Segmente des Pakets verloren gegangen sind oder mit Fehlern empfangen wurden. Der PC 101 kann die erneute Übertragung von den verlorenen oder beschädigten Teilen des digitalen Pakets mittels des Rückkanals über den Satellit, oder optional, über ein Modem als Wählverbindung anfordern. Es sollte beachtet werden, dass die Fähigkeit des Gruppenrufs (multicasting capability) des Systems 100 es in vorteilhafter Weise erlaubt, eine einmalige erneute Übertragung von fehlenden/beschädigten Daten vorzunehmen, obwohl die fehlenden/beschädigten Daten mehrere PCs betreffen können. Das System 100 unterstützt auch die Bestätigung einer Lieferung. Ein PC 101 kann, nachdem er erfolgreich ein Paket erhalten hat, eine Bestätigung an einen Server für die Paketlieferung (nicht dargestellt) innerhalb der NOC 113 senden. Diese Bestätigungen werden als Tabelle aufbereitet und in der Form eines Berichts an den Herausgeber übergeben.
  • Des Weiteren kann das System 100 eine so genannte bestmögliche Dienstleistung (best effort service) bereitstellen. Bei diesem Prinzip ist es so, dass, wenn Rahmen bei der ersten Übertragung verloren gehen, der empfangende PC die Lücken in nachfolgenden Übertragungen füllt. Dieser Mechanismus hilft dabei, eine hohe Wahrscheinlichkeit bei der Lieferung sicher zu stellen, ohne einen Rückkanal für die Anfragen einer erneuten Übertragung zu verwenden.
  • Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform enthalten die digitalen Pakete die nachfolgenden Felder: ein Feld für die Übertragungsgeschwindigkeit, die für jedes Paket mit Geschwindigkeiten von bis zu 4 Mbps durch die IRU konfiguriert werden kann; eine Geschwindigkeit der vorwärts gerichteten Korrektur (forward error correction, FEC), um die Korrektur von sporadischen Paketverlusten durchzuführen, ein Prioritätsfeld, um eine niedrige, mittlere oder hohe Priorität anzugeben; und optional Felder für ein Thema, einen beschreibenden Namen und eine Beschreibung, die von der Benutzeroberfläche des empfangenden PC verwendet werden, um das Paket dem Benutzer anzuzeigen. Der Dienst der Paketlieferung des Zweiwege-Systems 100 unterstützt die simultane Übertragung von mehreren Paketen und die Berechti gungsvergabe für Pakete mit niedriger Priorität, um die zeitgerechte Auslieferung von Paketen mit hoher Priorität sicherzustellen.
  • Das System 100 liefert auch multimediale Dienste, die eine Transportmöglichkeit in der Form von Einweg-IP-Gruppenruf (one-way IP multicast transport) bereitstellen. Die NOC 113 vermittelt eine anpassbare Gruppe von IP-Gruppenruf-Adressen über den eingehenden Kanal (downlink channel). Ein Informationsanbieter kann die Pakete des IP-Gruppenrufs an die NOC 113 weiterleiten, entweder über eine terrestrische Leitung oder über den Rückkanal. Die empfangenden PCs können den IP-Gruppenruf mittels des API für den standardisierten Winsock mit Erweiterungen für den IP-Gruppenruf empfangen. Um einen unerlaubten Zugriff zu verhindern, kann jede Adresse des IP-Gruppenrufs kryptografisch geschützt sein. Daher kann ein PC 101 nur dann Zugriff auf eine Adresse erhalten, wenn ihm die NOC 113 die Berechtigung dazu erteilt hat. Ein im Gerät integrierter Filter in der Empfangseinheit 109a im Haus (IRU) erlaubt den Empfang von einer beliebigen Anzahl von verschiedenen IP-Gruppenruf-Adressen.
  • Die NOC 113, die Funktionen für die Verwaltung des Netzwerks bereitstellt, weist jedem Anbieter von multimedialen Informationen eine zugesagte Informationsrate (committed information rate, CIR) und eine oder mehrere IP-Gruppenruf-Adressen zu. Die CIR gibt einen Anteil der Bandbreite des Übertragungskanals an, der dem Anbieter der Dateneinspeisung (data feed provider) garantiert wird. Jede Adresse des IP-Gruppenrufs arbeitet als ein getrennter Datenstrom, der auf dem einen Übertragungskanal gebündelt (multiplexed) wird.
  • Wie zuvor erwähnt, bietet das Zweiwege-System 100 einen Zugang zum Internet mit hoher Geschwindigkeit, bei dem sich der PC 101 mit dem Internet 105 verbinden kann. Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Zugang asymmetrisch, wodurch der eingehende Kanal von der NOC 113 zu dem Benutzerterminal 101 eine Größenordnung größer sein kann als der abgehende Kanal (oder der Rückkanal).
  • Ein Gerätetreiber gemäß NDIS (Network Device Interface Specification, Spezifikation der Schnittstellen von Netzwerkgeräten) innerhalb des PC 101 arbeitet mit dem üblichen TCP/IP-Stapel für Windows. Wenn die ITU 109b aktiviert ist und freigegeben ist, sendet die NDIS-Software die Daten des Rückkanals an die IRU 109a, die wiederum die Daten an die ITU 109b liefert. Wenn die ITU 109b jedoch nicht aktiv ist, können die Pakete alternativ an die Schnittstelle einer Wählverbindung gesendet werden. Das Zweiwege-System 100 erlaubt den Betrieb von standardisierten Internet-Anwendungen; beispielsweise Netscape® Browser, Microsoft® Internet Explorer Browser, E-Mail, NNTP Usenet News, FTP, GOPHER, etc.
  • 3 zeigt die Bauteile des Sender-Empfängers, wie er in dem System gemäß der 1 verwendet wird. Der Sender-Empfänger 109 umfasst eine Anzahl von Bauteilen bzw. Komponenten aus Hardware und Software. Ein PC beherbergt Software, die auf dem PC 101 liegt, und den Rückkanal über den Satelliten unterstützt. Der Sender-Empfänger 109 umfasst eine IRU 109a, eine ITU 109b, eine Energieversorgung bzw. ein Netzteil 109c und ist mit einer außerhalb liegenden Vorrichtung (Outdoor Unit, ODU) 307 verbunden. Die ODU 307 weist ein rauscharmes Element 305 (LNB), eine Antenne 111 und ein Funkgerät (nicht gezeigt) auf. Die IRU 109a arbeitet in einem Modus, in dem sie nur empfängt (receive-only mode) und steuert die ITU 109b.
  • Wie bereits zuvor angedeutet, kann die IRU 109a eine USB-Schnittstelle haben, bei der es sich um eine standardisierte Schnittstelle für den PC 101 handelt, um die IRU zu steuern und mit Daten zu versorgen. Die IRU 109a kann dynamisch mit dem PC 101 verbunden werden, und kann mit Software für den Betrieb beschickt werden und durch die Treibersoftware des PC initialisiert werden. Eingehender Verkehr (received traffic) wird an den PC 101 über die USB-Verbindung 301 weitergeleitet. Der Treiber des PC kommuniziert mit der IRU 109a, um eine Steuerung über den USB-Kanal zu bewirken. So ist beispielsweise der F-Stecker der Empfangskette an einem RG-6-Kabel mit der IRU 109a verbunden, um mit dem LNB 305 zu kommunizieren. Die IRU 109a weist eine Schnittstelle auf, die dazu verwendet werden kann, um Daten zu übertragen, mit denen die Sendeeinheit gesteuert werden kann, und um die zu übertragenden Daten tatsächlich an der ITU 109b bereitzustellen. Ein Zeitsignal wird auf diesem Kanal empfangen, um sicherzustellen, dass die zeitliche Abstimmung der Übertragung der Rahmen und die Zeitsignale der übertragenen Symbole synchronisiert sind.
  • Bei der ITU 109b kann es sich um eine eigenständige Komponente handeln, die von außen der IRU 109a sehr ähnlich sein kann. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Gehäuse der IRU 109a und der ITU 109b so ausgelegt, dass sie stapelbar sind. Die ITU 109b hat eine IFL-Schnittstelle (nicht dargestellt), über die sie sich mit der ODU 307 mittels einer RG-6-Schnittstelle (nicht gezeigt) verbinden kann. Steuerinformationen und Daten von der ITU 109b werden auf die IFL-Kabel 303 an die ODU 307 gebündelt. Ein IFL-Kabel 303 kann dabei den Empfangspfad abdecken und das andere kann den Übertragungspfad abdecken.
  • Die ITU 109b weist auch eine ITU-Steuerschnittstelle für den Transfer von Daten auf. Außerdem wird über die ITU-Steuerschnittstelle ein Puls empfangen um sicherzustellen, dass die zeitliche Abstimmung der Übertragung der Rahmen und das Zeitsignal der Übertragung der Symbole korrekt synchronisiert sind. Die ITU 109b kann eine RF (radio frequency)-Sendeeinrichtung, einen VC-TCXO mit niedrigem Phasenrauschen und einen Sender-Empfänger für serielle Daten aufweisen. Die ITU 109b moduliert und überträgt, im Burst-Modus, den eingehenden Träger mit 64 kbps oder 128 kbps an eine Einrichtung für den Rückkanal (4). Die ITU 109b kann so entworfen sein, um im Zusammenspiel mit und unter der Steuerung von der IRU 109a zu arbeiten. Obwohl die IRU 109a und ITU 109b als getrennte Bauteile gezeigt sind, können die IRU 109a und die ITU 109b integriert sein, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Als Beispiel sei ein einzelner DB-25-Stecker an der rückwärtigen Seite genannt, der Energie, Masse und eine serielle Datenverbindung bereitstellt, mit der die Kontrolle über die Sendeeinheit ausgeübt wird. Die ITU 109b kann man sich als Peripheriegerät der IRU 109a vorstellen. Parameter für die Konfiguration und eingehende Daten von der IRU 109a können über eine serielle Schnittstelle (nicht gezeigt) eingegeben werden; außerdem kann Information über den Status der Sendeeinheit an die IRU 109a von der seriellen Schnittstelle ausgegeben werden.
  • Die IRU 109a und ITU 109b verwenden doppelte IFL-Kabel 303, um mit dem LNB 305 für den Empfang von Signalen von dem Satelliten 107 eine Verbindung herzustellen. Jedes Kabel 303 kann die benötigte Energie, die Daten und die Steuersignale von der IRU 109a und der ITU 109b zum LNB 305 führen, der an der Antenne 111 befestigt ist. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Antenne 111 eine standardisierte elliptische Antenne von 66 cm, mit Abmaßen von 97 cm × 52 cm (wodurch sich eine Gesamtgröße von ungefähr 72 cm ergibt). Die Antenne 111 kann Befestigungsmaterial aufweisen, um eine FSS-Speisung, eine BSS-Speisung und eine Speisungsklammer (feed bracket) zu unterstützen.
  • Der Sender-Empfänger 109 unterstützt eine Vielzahl an Funktionen, die die Flexibilität und die Effizienz des Zweiwege-Systems 100 verbessern. Der Sender-Empfänger 109 kann als eine Einheit, die nur für den Empfang bestimmt ist (receive-only), ausgebildet sein, die später nachgerüstet werden kann, um eine Zweiwege-Konfiguration zu unterstützen. Mit anderen Worten, der Sender-Empfänger 109 kann entweder als ein Paket, das nur empfängt, oder als ein Paket zur Nachrüstung des Sendens ausgestaltet sein. Der Sender-Empfänger 109 kann so ausgelegt sein, dass er eine zusätzliche Möglichkeit für einen Sender-Empfänger, der nur empfangen kann, bereitstellt. Für die tatsächliche Realisierung bedeutet dies, dass der Benutzer entweder eine Nachrüstung für einen Sender-Empfänger 109 kaufen kann, um einen Satelliten-basierenden Rückkanal zu unterstützen, oder dass er einen Empfänger ohne einen Sendeteil für eine Kommunikation über den Satelliten 107 betreiben kann. Ein solches System, das nur für den Empfang bestimmt ist, kann einen terrestrischen Rückkanal (z.B. eine Telefonleitung) für den Zweiwege-IP-Verkehr einsetzen.
  • Zusätzlich unterstützt der Sender-Empfänger 109 Empfangskanäle mit verschiedenen Raten bei hoher Geschwindigkeit. Der Sender-Empfänger 109 kann TCP/IP-Applikationen bei hoher Geschwindigkeit unterstützen, die, beispielsweise, Turbo-InternetTM TCP-Spoofing verwenden. Bei einer beispielhaften Ausführungsform wird eine standardisierte USB-Schnittstelle am PC 101 verwendet, um den PC 101 mit der IRU 109a zu verbinden; es sollte jedoch klar sein, dass eine beliebige Art des Interfaces verwendet werden kann (z.B. seriell, parallel, PCM/CIA, SCSI, etc.). Der Sender-Empfänger 109 unterstützt TCP/IP-Anwendungen (z.B. Web-Browsing, elektronische Post und FTP) und multimediale Übertragungen und Gruppenruf-Anwendungen, die IP-Gruppenruf (z.B. MPEG-1 und MPEG-2 digitales Video, digitales Audio und Übertragung von Dateien) an den PC 101 mittels der USB-Schnittstellenverbindung 301 verwenden. Der Sender-Empfänger 109 kann auch Anwendungen mit IP-Gruppenruf (z.B. MPEG-Video und Paketlieferung) unterstützen. Des Weiteren kann der Sender-Empfänger 109 eine Kompression für den empfangenen Datenverkehr und den Datenverkehr auf dem Rückkanal bereitstellen, um die Effizienz der Bandbreite zu erhöhen.
  • Der Sender-Empfänger 109 integriert die Fähigkeiten des breitbandigen Empfängers über Satellit mit der Fähigkeit für einen Rückkanal per Satellit durch die Verwendung der IRU 109a und der ITU 109b. Die IRU 109a wird von dem Netzteil 109c gespeist. Wie zuvor angedeutet wurde, kann der vom Sender-Empfänger 109 empfangene Kanal ein Datenstrom für den Transport von DVB sein, der ein für mehrere Protokolle gekapselten IP-Verkehr aufweist (multiprotocol-encapsulated IP traffic). Eine Gruppe von mehreren Übertragungskanälen kann innerhalb mehrerer Datenströme für den Transport von DVB geteilt werden.
  • Des Weiteren wird der Sender-Empfänger 109, anders als bei konventionellen Satellitensystemen, auf der Systemebene von der NOC 113 gesteuert. Insbesondere hat die NOC 113 die Möglichkeit, den Betrieb der ITU 109b freizugeben und zu sperren, wodurch es für einen berechtigten Benutzer schwierig wird, Zugang zum Satellitensystem 100 zu erhalten. Weder der Sender-Empfänger 109 noch der verbundene, auf einem PC basierende Zentralcomputer 101 hat die Fähigkeit, Befehle von der NOC 113 außer Kraft zu setzen, selbst in dem Fall, in dem die Ausrüstung abgeschaltet wird und neu gestartet wird. Wenn die ITU 109b gesperrt ist, kann sie nur durch die NOC 113 freigegeben werden. Dies bedeutet, dass der Benutzer eine ge sperrte ITU 109b nicht „wieder freigeben kann", nicht einmal durch ein Ein- und Ausschalten der Spannungsversorgung. Des Weiteren kann die NOC 113 die ITU 109b anweisen, ein Prüfmuster bei einer vorbestimmten Frequenz zu übertragen. Dieser Prozess kann nicht vom Benutzer außer Kraft gesetzt werden, der auch keine Möglichkeit hat, die Erzeugung des Prüfmusters zu bewirken. Der Benutzer hat keine Kontrolle über die Frequenz, mit der das Prüfmuster gesendet wird. Damit verhindert die oben beschriebene Steuerung der ITU 109b auf Systemebene durch die NOC 113, dass Benutzer die Ressourcen des Satellitensystems 100 verwenden.
  • 4 zeigt eine Architektur einer zentralen Stelle für den Netzwerkbetrieb (NOC), wie in dem System gemäß der 1 gezeigt. Eine NOC 113 stellt verschiedene Funktionen für die Verwaltung zur Verfügung, um den Rückkanal von dem Benutzerterminal 101 zu unterstützen. Insbesondere stellt die NOC 113 einen Empfangskanal mit hoher Geschwindigkeit für den Sender-Empfänger 109 des Benutzerterminals 101 zur Verfügung. Die NOC 113 stellt auch Schnittstellen entweder zu nicht-öffentlichen Intranets 103 oder dem öffentlichen Internet 105 zur Verfügung, wie es vom Benutzerterminal 101 bestimmt wird. Die NOC 113 kann mehrere Empfangskanäle (nachfolgend als Outroutes bezeichnet) und mehrere Rückkanäle unterstützen; die NOC 113 kann jedoch auch konfiguriert werden, in Abhängigkeit von der Anwendung, dass sie keine Rückkanäle bereitstellt. Des Weiteren können sich mehrere Empfangskanäle einen einzelnen Rückkanal teilen. Mehrere Rückkanäle innerhalb einer einzelnen Gruppe einer Ausrüstung für den Rückkanal (Return Channel Equipment, RCE) 411 können in Verbindung arbeiten, um einen einzelnen Empfangskanal zu bedienen.
  • Innerhalb der NOC 113 ist ein mit einer Radiofrequenz betriebenes Terminal (Radio Frequency Terminal, RFT) 401 dafür verantwortlich, ein IF (intermediate frequency, Zwischenfrequenz)-Ausgangssignal von einem IF-Verteilungsmodul 403 des Systems abzurufen, und das IF-Ausgangssignal auf eine RF (radio frequency, Radiofrequenz) für eine Übertragung an den Satelliten 107 hochzukonvertieren. Zusätzlich empfängt das RFT 401 vom Satelliten 107 ein RF-Echo des gesendeten Signals, zusammen mit dem RF-Eingangssignal für die Rückkanäle; das RFT 401 konvertiert diese Signale herunter auf IF und leitet die herunterkonvertierten Signale an das IF-Verteilungsmodul 403 des Systems weiter.
  • Das IF-Verteilungsmodul 403 des Systems empfängt als Eingangssignal ein Ausgangssignal von den Outroute-Modulatoren 405 mittels der Ausrüstung 407 für die Outroute-Redundanz. Als Antwort auf dieses Eingangssignal sendet das IF-Verteilungsmodul 403 des Systems ein Signal an das RFT 401 und an ein Modul der Ausrüstung für eine Unterstützung der zeitlichen Abstimmung (Timing Support Equipment) 409. Das IF-Verteilungsmodul 403 des Systems empfängt ein IF-Ausgangssignal von dem RFT 401 und verteilt das empfangene IF-Signal an das Modul 409 der Ausrüstung für eine Unterstützung der zeitlichen Abstimmung und an das Modul 411c für die IF-Verteilung des Rückkanals (Return Channel IF Distribution).
  • Der Modulator 405 kodiert und moduliert den Datenstrom für den DVB-Transport von einer Satellitenverteilstelle (satellite gateway) 413. Bei einer beispielhaften Ausführungsform werden mindestens zwei Modulatoren 405 für jede abgehende Verbindung zur Redundanz verwendet; das heißt, eine Unterstützung einer 1-zu-1-Redundanz der Satellitenverteilstelle. Der Modulator 405, bei dem es sich beispielsweise um einen Radyne® 3030DVB-Modulator oder einen NewTec® NTC/2080/Z-Modulator handelt, ist dafür verantwortlich, den Outroute-Bit-Strom, der von der Satellitenverteilstelle empfangen wird, zu nehmen, und ihn zu kodieren und ihn zu modulieren, bevor er an das RFT 401 weitergeleitet wird.
  • Die Satellitenverteilerstelle 413 bündelt (multiplex) Datenverkehr, der auf der abgehenden Verbindung übertragen werden soll. Der gebündelte Datenverkehr schließt Datenverkehr von Benutzern ein, der von einer standardisierten LAN-Verteilerstelle 415, die Datenverkehr mit TCP/IP-Gruppenruf unterstützt, weitergeleitet wird. Der gebündelte Datenverkehr schließt auch Datenverkehr ein, der von den Bauteilen 411 des Rückkanals weitergeleitet wird, die eine Netzwerk-Steuerungsgruppe 411a (Network Control Cluster, NCC) aufweisen. Die NCC 411a ist ein PC der Serverklasse, auf dem Windows läuft, zusammen mit Software der Satellitenverteilerstelle für DVB, die mehrere PIDs unterstützt.
  • Die Komponenten 407 für die Outroute-Redundanz unterstützen eine Konfiguration, die es erlaubt, dass entscheidende Komponenten des Datenverkehrs ausfallen, ohne dass dies zu einem Ausfall des Systems führt; dies wird unterstützt auf den IF-Daten, die dem Modulator 405 folgen. Wenn eine Einrichtung auf einer der Sendeketten ausfällt, wird das Fehlen von einem Datensignal detektiert und ein Schalter (nicht gezeigt) schaltet automatisch auf eine andere Sendekette. In diesem Beispiel wird eine 1-zu-1-Redundanz der Satellitenverteilerstelle 413 und der Modulatoren 405 unterstützt.
  • Innerhalb der Komponente 407 für die Outroute-Redundanz nimmt eine gemeinsame Einrichtung der Verteilerstelle (gateway common equipment, GCE) (nicht gezeigt) Eingangssignale von den zwei Modulatoren 405 entgegen, wobei jeder eine von zwei redundanten Ketten für einen Rückkanal des Systems 100 bedient. Die GCE stellt eine Ausgangsschnittstelle für das IF-Verteilungsmodul 403 des Systems bereit für den derzeit zugeschalteten Modulator 405. Die GCE hat auch eine Steuerungsschnittstelle, die verwendet werden kann, um die Modulatorkette umzuschalten. Beispielsweise kann die GCE einen „Baseball-Schalter" haben, der für ein manuelles Schalten verwendet werden kann. Bei einer beispielhaften Ausführungsform kann die GCE eine standardisierte, handelsübliche GCE-Komponente je abgehender Verbindung (uplink) sein. Optional kann ein GCE für DVB verwendet werden, wenn ein einzelner Modulator 405 verwendet werden soll anstelle von zweien je abgehender Verbindung.
  • Die Ausrüstung 409 zur Unterstützung der Zeit schließt mehrere Module 409a und 409b für abgehende Verbindungen der Verteilerstelle (gateway uplink modules, GUMs) ein. Die GUMs 409a und 409b stellen eine Umsetzung von IF-Signalen in das L-Band bereit, so dass die Signale von einer Einheit, die nur empfängt und die einen GCE-Schalter (nicht gezeigt) steuert, und von einer Einheit zur Steuerung der zeitlichen Abstimmung (Timing Unit) 409c empfangen werden können. Die GUMs 409a und 409b empfangen ein Signal von der GCE und stellen das L-Band-Signal entweder direkt einem PC zur Überwachung der Qualität (Quality Monitor PC, QMPC) (nicht dargestellt) oder durch einen Splitter (nicht gezeigt) mehreren Empfängern zur Verfügung; einer von diesen ist mit dem IF-Verteilungsmodul 403 des Systems für das eingehende Signal verbunden. Der QMPC kann eine standardisierte Version des Sender-Empfängers 109, der nur empfängt, mit einer Schaltkarte (relay card) sein, die die RCU steuert. Der QMPC, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, kann einen PC mit dem Betriebssystem Windows aufweisen. Der QMPC kann mit der IRU 409d zusammenarbeiten, wodurch es der IRU 409d erlaubt wird, in dem QMPC verwendet zu werden. Die IRU 409d kann in der Lage sein, mehrere Kanäle zu unterstützen, weil die Daten nicht an den Zentralcomputer weitergeleitet werden und mehrere MAC-Adressen verwendet werden. Gemäß einer Ausführungsform unterstützt das Adressierungsschema für die Nachrichten bis zu 16 Millionen Adapter bzw. Anschlüsse (das heißt, Sender-Empfänger); es erstreckt sich über die IP-Adressen der privaten Klasse „A" hinaus. Demgemäß unterstützt die Adressierung mittels MAC eine größere Anzahl von Anschlüssen bzw. Adaptern als eine Adressierung mittels IP. Der Teil (nibble) hoher Ordnung des Bytes, der derzeit auf „0Ah" (10) gesetzt ist, kann verwendet werden, um eine 16fache Verbesserung auf 256 Millionen Anschlüsse zu erzielen.
  • Eine Einheit zur Steuerung der Redundanz (Redundancy Control Unit, RCU) (nicht gezeigt) innerhalb der Komponente 407 für die Outroute-Redundanz steuert den GCE-Schalter. Die RCU steht in Verbindung mit dem QMPC, der einen Steuerkanal bereitstellt, der das Schalten von der GCE triggert. Die RCU weist auch eine Schnittstelle zu der GCE auf, um den Schalter zu kontrollieren. Des Weiteren hat die RCU eine serielle Schnittstelle, die mit der Satellitenverteilerstelle 413 in Verbindung steht, um anzuzeigen, welche Satellitenverbindungsstelle derzeit zugeschaltet ist, um damit zu erreichen, dass nur die zugeschaltete Satellitenschnittstelle eine Flusssteuerung zu den Verteilerstellen vornimmt.
  • Mehrere lokale Netzwerke (local area networks, LANs) 421 und 423 können verwendet werden, um die verschiedenen NOC-Komponenten miteinander zu verbinden. Ein MUX-LAN 421 wird verwendet, um den Verkehr zu bündeln, der zu der Satellitenverteilerstelle 413 für eine spezifische Outroute gesendet werden soll. Ein Verkehrs-LAN (traffic LAN) 423 transportiert einen Datenverkehr der Kunden, der aus dem Rückkanal empfangen wird, und Verkehr aus dem Intranet 103 und dem Internet 105.
  • Die NOC 113 kann mehrere standardisierte Verteilerstellen (gateways) 415, 417 und 419 betreiben bzw. bedienen, die Daten an die Benutzerterminals 101 über das LAN 421 weiterleiten können. Diese Verteilerstellen 415, 417 und 419 können auf der Basis von PCs der Server-Klasse, auf denen Microsoft® Windows NT läuft, arbeiten. Eine PDMC (Package Delivery and IP Multicast, Paketlieferung und IP-Gruppenruf)-Verteilerstelle 417 leitet den Verkehr bei der Paketlieferung und den Verkehr beim IP-Gruppenruf an die Satellitenverteilerstelle 413 weiter. Die Verteilerstelle 417 verwendet Schlüssel-Material (key material), das von dem Server 425 zur Steuerung eines bedingten Zugangs (conditional access controller, CAC) bereitgestellt wird, um die Satellitenverteilerstelle 413 anzuweisen, ob der Datenverkehr verschlüsselt werden muss, sowie welcher Schlüssel für die Verschlüsselung verwendet werden muss.
  • Eine Hybrid-Verteilerstelle (Hybrid Gateway, HGW) 419 verarbeitet den Zweiwege-TCP-Verkehr mit den Benutzern. Die HGW 419 stellt den abgehenden Verkehr bereit, übernimmt die Flusssteuerung, um auf die Überlastung eines Satellitenkanals zu reagieren, und handelt auch als Zwischenstelle (proxy) für den Datenverkehr des Rückkanals. Für die Benutzerterminals 101, die TCP-Datenverkehr für die Übertragung über den Rückkanal generieren, interagiert die HGW 419 mit dem öffentlichen Internet 105 oder dem nicht-öffentlichen Intranet 103, um den empfangenen Datenverkehr der Benutzer zu leiten. Die Software der HGW 419 kann geändert werden, um die Funktionalitäten des Netzwerks zu unterstützen, die mit einem Satelliten-basierenden Rückkanal verbunden sind. Die Software unterstützt variable Gesamtumlaufzeiten (round-trip-times) in den Berechnungen des Durch satzbegrenzers; z.B. kann ein CIR-basierender oder noch intelligenterer Algorithmus, der auf der Gesamtumlaufzeit beruht, eingesetzt werden. Eine TCP-selektive Bestätigung kann auch von der Software unterstützt werden, um die Notwendigkeiten zur erneuten Übertragung von Daten zu minimieren. Andere Funktionalitäten der Software schließen eine TCP-verzögerte Bestätigung (TCP Delayed ACK), größere Übertragungsfenster und eine Reduzierung des allgemeinen HMP-Anteils (HMP overhead) ein. Des Weiteren unterstützt die Software Einheiten mit Rückkanal, die „immer an" sind. Außerdem ist die Software rückwärtskompatibel.
  • Eine dedizierte LAN-Verteilerstelle (LAN Gateway, LGW) 415 schließt die Funktionalität sowohl von der PDMC 417 und der HGW 419 ein. Die LGW 415 wird für Kunden verwendet, die einen dedizierten Anteil an der Bandbreite benötigen, innerhalb dessen es den Kunden erlaubt ist, die Bandbreite unter ihren verschiedenen Anwendungen zu verteilen.
  • Ein Server 425 für die Steuerung eines bedingten Zugangs (Conditional Access Controller, CAC) enthält das Schlüssel-Material für alle Sender-Empfänger 109. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der abgehende Verkehr unter Verwendung von Schlüsseln von diesem Server 425 verschlüsselt. Alternativ kann der Empfangskanal auch unverschlüsselt sein. Der Datenverkehr im Rückkanal könnte auch verschlüsselt sein mit einem individuellen Schlüssel des Sender-Empfängers zum Schutz der Daten. Gruppenruf-Datenverkehr (multicast traffic) wird mit einem erzeugten Schlüssel verschlüsselt. Der CAC-Server 425 stellt sicher, dass das Schlüssel-Material den Sender-Empfängern 109 zur Verfügung gestellt wird, die eine Berechtigung haben, um jegliche Übertragungen zu empfangen. Des Weiteren stellt der Server 425 die individuellen Schlüssel der Sender-Empfänger den Verteilerstellen 415, 417 und 419 zur Verfügung. Der CAC-Server 425 wird auf der Basis eines PC der Server-Klasse betrieben, auf dem Windows NT läuft.
  • Die NOC 113 weist auch ein Modul für die Ausrüstung des Rückkanals (Return Channel Equipment, RCE) 411 auf, welches die Rückkanäle, die der NOC 113 zugewiesen sind, verwaltet. Das bedeutet, dass die RCE 411 dafür verantwortlich ist, die Bandbreite des Rückkanals zu verwalten und den Rückkanal-Datenverkehr von den Sender-Empfängern 109 zu empfangen. Die RCE 411 kann Gruppen zur Steuerung des Netzwerks (Network Control Clusters, NCCs) 411a und eine oder mehr Demodulatoren für den Burst-Kanal (Burst Channel Demodulators, BCDs) 411b aufweisen und ist verantwortlich, die Rückkanal-Bandbreite und die BCDs 411b zu verwalten. Gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel hat jede RCE 411 eine Grenze bezüglich der Anzahl von BCDs 411b, die eine RCE 411 unterstützen kann. Wenn man beispielsweise ein 1-zu-7-Redundanzschema annimmt, können bis zu 28 Rückkanäle unterstützt werden. Als Beispiel sei angeführt, dass mehrere RCEs 411 eingesetzt werden können, um den Gegenwert von Rückkanälen von mehr als 32 BCDs 411b zu unterstützen. Wie später unter Rückgriff auf 10 erläutert wird, bietet dieser Ansatz eine skalierbare bzw. erweiterbare Konfiguration.
  • Die NCC 411a kann so ausgelegt sein, dass sie mehrere RCEs 411 steuert. Die Stelle (site) kann der NCC 411a zur Zeit des so genannten Rangings zugewiesen werden. „Ranging" ist ein Prozess, der eine Stelle bei einer NCC 411a konfiguriert und die zeitliche Abstimmung der NCC 411a ohne einen Eingriff des Benutzers anpasst. Die Stellen können periodisch entweder von einer NCC 411a zu einer anderen bewegt werden, die eine andere Gruppe von Rückkanälen unterstützt, oder können vollständig von der NOC 113 abgekoppelt bzw. dekommissioniert werden. Beispielsweise kann eine Stelle zum Zwecke des Ausgleichs einer Belastung, wenn notwendig, zu einer anderen NCC 411a bewegt werden. Das System 100 ist in der Lage, die Bewegung von Stellen zwischen den NCCs 411a zu kommunizieren, so dass Stellen nicht mehr auf der früheren NCC 411a freigeschaltet sind. Des Weiteren kann ein Abkoppeln bzw. eine Dekommissionierung der Stelle von dem CAC-Server 425 die Stelle bei der NCC 411a sperren. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann die NCC 411a auf dieselbe Datenbank (nicht gezeigt) zugreifen wie die, die von den Systemen des bedingten Zugangs und der automatischen Kommissionierung verwendet werden.
  • Die RCE 411 weist des Weiteren Demodulatoren 411b für den Burst-Kanal (Burst Channel Demodulators, BCDs) auf, die die Übertragungen in einem Rückkanal von den Sender-Empfängern 109 demodulieren und die empfangenen Pakete an die NCC 411a weiterleiten. Eine Redundanz in dem IF-Teilsystem wird von den BCDs 411 unterstützt. Diese BCDs 411b sind 1-zu-N-redundant mit einer automatischen Umschaltung im Fall eines Fehlers. Gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel können bis zu 32 BCDs von einer einzelnen NCC 411a unterstützt werden; die RCE 411 kann bis zu 32 BCDs handhaben (das heißt, bis zu 31 Rückkanäle).
  • Die RCE 411 weist auch ein IF-Verteilungsmodul 411c für einen Rückkanal auf. Das IF-Verteilungsmodul 411c für einen Rückkanal empfängt das IF-Ausgangssignal von dem IF-Verteilungsmodul 403 des Systems und leitet das Ausgangssignal an die BCDs 411b weiter. Die Stellen können abgefragt werden („polled") um sicherzustellen, dass die BCDs 411b aktiviert bleiben, wodurch vorausschauend fehlerhafte Stellen detektiert werden.
  • Wie oben erwähnt, ist die NCC 411a dafür verantwortlich, die Bandbreite von einer Gruppe von bis zu 32 BCDs 411b zu verwalten. Die NCC 411a stellt den BCDs 411b auch Konfigurationsdaten zur Verfügung. Die NCC 411a setzt auch die Pakete, die von den Rückkanälen (mittels der BCDs 411b) empfangen wurden, wieder in IP-Pakete zusammen und leitet die IP-Pakete an die entsprechende Verteilerstelle weiter. Die NCC 411a ist intern 1-zu-1-redundant zwischen den zwei NCCs 411a durch den Austausch von Nachrichten.
  • Wenn ein Rahmen (frame) von einem Empfänger empfangen wird, kann das erste Byte der Daten die Identifikation der Verteilerstelle (Gateway ID) für diese Seriennummer anzeigen. Der empfangene Rahmen kann einer IP-Adresse durch die NCC 411a zugeordnet werden und für einen entsprechenden individuellen Empfänger gespeichert werden. Demgemäß können andere Pakete von diesem Empfänger empfangen werden, ohne den allgemeinen Teil (overhead) von einem Byte für die Verteilerstelle in jedem Paket zu haben. Die NCC 411 leitet das Paket an die entsprechende Verteilerstelle weiter, nachdem sie ein IP-in-IP-Paket erzeugt hat, das mit den UDP-getunnelten Paketen kompatibel ist, die an die Verteilerstellen gesendet werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann die NCC 411a als Betriebssystem Microsoft® Windows verwenden. Die NCC 411a muss Nachrichten zur zeitlichen Abstimmung der Rahmen (frame timing messages) weder verarbeiten noch übertragen. Die NCC 411a kann eine Änderung des Formats von abgehenden Nachrichten unterstützen, um neue MAC-Adressen sowie auch verschiedene Datenköpfe (headers) für Rückkanäle einzuschließen. Des Weiteren verfolgt die NCC 113 die Rückkanal-Verteilerstellenadresse zu IP Zuordnung; diese Information wird periodisch den Empfängern zur Verfügung gestellt. Die NCC 411a kann auch die BCD-Konfigurationsdateien aktualisieren und beeinflussen, die lokal gespeichert sind und verwaltet werden, ohne einen Neustart der Software. Die NCC 411a kann eine große Anzahl von Sender-Empfängern 109 unterstützen (z.B. mindestens 100.000 Sender-Empfänger).
  • Wie vorher angedeutet, verwaltet die NCC 411a die Bandbreite der Rückkanäle und leitet eingehenden Datenverkehr an die Verteilerstellen weiter. Die NCC 411a kann einen Impuls für die zeitliche Abstimmung (timing pulse) an die ihr zugeordneten Einheiten für die zeitliche Abstimmung 409c (timing units) senden, und zwar für jeden „Überrahmen" („super frame"), bevor die NCC 411a Impulse an die BCDs 411b sendet, um den Rahmen zu empfangen. Diese Pulse werden von den Einheiten für die zeitliche Abstimmung an den Rahmengrenzen der Rückkanäle bereitgestellt.
  • Die NCC 411a hält des Weiteren die Zeit, zu der ein Sender-Empfänger das letzte Paket empfangen hat (transceiver-last-packet-time), in einem großen, speicherbasierten, sortierten Array zur Abfrage bereit. Der Abfragealgorithmus fragt Stellen ab, die gerade nicht senden oder, falls notwendig, fragt bekannte „gute" bzw. funktionierende Stellen ab, um die BCDs 411b aktiv zu halten. Das heißt, die NCC 411a führt eine Fernabfrage von ruhenden entfernten Einheiten auf einer periodischen Basis durch, um die BCDs 411b aktiv zu halten. Die Abfragenachricht gibt die Nummer des Rückkanals an, auf dem geantwortet werden soll. Der Status der entfernten Einheit wird als „gut" angenommen, wenn die entfernte Einheit Pakete übertragen hat. Nur die am wenigsten aktuellen Antworter werden abgefragt. Die NCC 411a kann die Übertragung von Stellen mit besonderen Seriennummern durch ihren Rundruf (broadcast) sperren.
  • Die Ausrüstung zur Unterstützung der zeitlichen Abstimmung (Timing Support Equipment, TSE) 409 stellt eine Unterstützung der zeitlichen Abstimmung eines Rückkanals für jede Outroute zur Verfügung. Die TSE 409 kann ein Paar von PCs (nicht dargestellt) einsetzen; auf jedem PC läuft Microsoft® Windows und ist mit zwei IRUs 409d verbunden. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine NCC 411a einer der Outroutes zugewiesen, um eine 1-zu-1-Beziehung zwischen einer NCC 411a und einer Ausrüstung 409 zur Unterstützung der zeitlichen Abstimmung sicherzustellen. Für jede Outroute-Paarfindung kann die TSE 409 ein Paar von Modulen 409a und 409b zur Hochkonvertierung einer Verteilerstelle (Gateway Upconverter Modules, GUMs) und eine Einheit für die zeitliche Abstimmung 409c aufweisen. Die GUMs 409a und 409b setzen das IF-Signal der abgehenden Verbindung und der eingehenden Verbindung in ein L-Band-Signal um. Das Signal der abgehenden Verbindung (uplink signal) wird an ein Paar von lokalen Einheiten für die zeitliche Abstimmung 409c sowie auch an die Ausrüstung 407 für die Outroute-Redundanz gesendet. Das Signal der eingehenden Verbindung wird an ein Paar von Einheiten für die zeitliche Abstimmung von Echos (echo timing units) gesendet. Die Einheit für die zeitliche Abstimmung 409c bestimmt sowohl die variable Verzögerung der Satellitenverteilerstelle für das gesendete Signal und die NOC-Satellitenverzögerung und überträgt eine Information zur zeitlichen Abstimmung eines Rahmens (frame timing information) an die Sender-Empfänger 109.
  • Die Einheiten für die zeitliche Abstimmung 409c sind der Teil von der NOC 113, der eine zeitliche Abstimmung im Netzwerk (network timing) unterstützt.
  • Bei einer beispielhaften Ausführungsform kann die Einheit für die zeitliche Abstimmung 409c ein PC mit zwei angeschlossenen Empfangseinheiten im Haus (indoor receive units, IRUs) 409d sein, von denen beide dafür ausgelegt sind, eine zeitliche Abstimmung zu unterstützen. Wenn die Einheit für die zeitliche Abstimmung 409c eine lokale zeitliche Abstimmung bzw. Information erhält, kann die Einheit für die zeitliche Abstimmung 409c eine „zeitliche Abstimmung der Rahmen"-Nachricht („frame timing" message) mit der vorherigen Satellitenverzögerung des Überrahmens (super frame satellite delay) und der aktuellen Verzögerung des Überrahmens (current super frame delay) generieren. Die Einheit für die zeitliche Abstimmung 409c überträgt die Nachricht an die Satellitenverteilerstelle 413 in einer geeignet formatierten Traffic Token Ring (Datenverkehr-Token-Ring, TTR)-Nachricht. Die Software auf dem PC kann verwendet werden, um die IRUs 409d in diesem Modus zu konfigurieren; es kann auch eine spezielle Version einer Firmware für die IRU 409d bereitgestellt werden. Eine der IRUs 409d kann eine Zeitdifferenz von dem Impuls zu dem lokalen Überrahmen-Datenkopf (local super frame header) bereitstellen, während die andere IRU 409d eine Differenz von dem Impuls zu dem Überrahmen bereitstellt, nachdem die IRU 409d an den Satelliten 107 gesendet wird und wieder an der NOC 113 empfangen wird. Des Weiteren empfängt eine IRU 409d den Transport-Datenstrom für die Outroute vor der Übertragung an den Satelliten 107. Die andere IRU 409d empfängt den Datenstrom für den Transport, nachdem der Datenstrom für den Transport an den Satelliten übertragen wird und von dem Satelliten wieder empfangen wird, mittels eines L-Band-Ausgangssignals von dem GUM 409b der eingehenden Verbindung.
  • Die IRUs 409a können Hardware aufweisen, um die zeitliche Abstimmung im Netzwerk zu unterstützen. Die Software der Einheit für die zeitliche Abstimmung 409c kann diese Hardware benutzen, um die notwendigen Funktionen der Einheit für die zeitliche Abstimmung vorzunehmen. Eine Aufgabe bzw. eine Routine (task) zur Unterstützung der zeitlichen Abstimmung kann in der eingebetteten Software enthalten sein, die in dem Teil der IRU 409d von der Einheit für die zeitliche Abstimmung 409c ausgeführt wird. Die Software des Zentralcomputers (host software) kann Informationen zur zeitlichen Abstimmung von der Firmware empfan gen und kann diese Information verwenden, um Nachrichten zur zeitlichen Abstimmung von Rahmen zu formatieren. Die Nachrichten zur zeitlichen Abstimmung von Rahmen können an die Satellitenverteilerstelle 413 durch das MUX-LAN 421 unter Verwendung von TTR gesendet werden.
  • Das System 100 misst und berichtet über die Benutzungsinformationen der Kanäle. Diese Information kann auf einer periodischen Basis für die Abrechnung bereitgestellt werden und/oder in Echtzeit für die Verwaltungsknoten in der NOC 113 zur Fehlerbehebung und für Überwachungszwecke bereitgestellt werden.
  • 5a zeigt die Schnittstellen des Systems, die mit dem hin- und hergehenden Fluss (round trip flow) von Datenverkehr der Benutzer durch das System gemäß der 1 involviert sind. Die Schnittstellen des Systems erlauben es dem Sender-Empfänger 109 zu arbeiten, ohne Informationen zur Konfiguration von dem Zentralcomputer 101 (host) zu benötigen. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sendet die NOC 113 dem Sender-Empfänger 109 die benötigten Informationen, um den Sender-Empfänger 109 zu steuern und zu verwalten. Bei diesem Beispiel entspringt der Datenverkehr der Benutzer von einer Verteilerstelle 419, die eine hybride Verteilerstelle ist, hin zur IRU 109a. Der Datenverkehr wird an den zentralen PC 101 gesendet, der den Datenverkehr durch die IRU 109a und ITU 109d und dann zur ODU 307 für eine Übertragung über den Rückkanal initiieren kann. Der Benutzer-Datenverkehr wird von der NOC 113 über den BCD 411b empfangen. Der BCD 411b leitet den Datenverkehr zur NCC 411a, an das Internet 105 oder das Intranet 103 über die Verteilerstelle 419.
  • Die Kommunikation unter den Komponenten 419, 109a, 101, 109b, 307, 411b und 411a wird mittels der folgenden Schnittstellen bewerkstelligt: NOC-zu-IRU-Schnittstelle 501, IRU-zu-PC-Schnittstelle 503, IRU-zu-ITU-Schnittstelle 505, ITU-zu-ODU-Schnittstelle 507, ODU-zu-BCD-Schnittstelle 509, BCD-zu-NCC-Schnittstelle 511 und NCC-zu-Verteilerstelle-Schnittstelle 513. Die NOC-zu-IRU-Schnittstelle 501 ist ausgebildet, um DVB, PIDs und MAC-Adressen zu beinhalten.
  • Die IRU-zu-PC-Schnittstelle 503 verwendet USB-Überrahmen, um große Mengen von Daten in einem USB-Burst an den zentralen PC 101 zu senden. Die Nutzlast der Überrahmen sind IP-Datagramme mit dem IP-Datenkopf. Ein neuer Format-Datenkopf kann für jede Nachricht verwendet werden, um Informationen zur zeitlichen Abstimmung und andere Informationen für den zentralen PC 101 bereitzustellen. Bei der IRU-zu-ITU-Schnittstelle 505 kann die IRU 109 das IP-Datagramm in Bursts aufteilen, um an die NOC 113 zu senden. Die IRU 109 kann für jeden Rahmen eine Nachricht bezüglich des Formats der Rahmen senden, wenn Daten übertragen werden müssen.
  • Die interne NOC-Schnittstelle, IRU-zu-BCD-Schnittstelle, ist ausgebildet, um die Burst-Struktur, das Rahmenformat eines Rückkanals und die Nachrichtenstruktur für NCC 411a-Nachrichten zu beinhalten. Die NCC 411a kann den Verkehr an die entsprechende Verteilerstelle 419 weiterleiten (z.B. an eine dedizierte Verteilerstelle oder eine hybride Verteilerstelle) in der NOC 113. Die Daten, die an die Verteilerstelle 419 weitergeleitet werden, können neu in ein UDP-Datagramm formatiert werden, um es der NOC 113 zu erlauben, den Datenverkehr so zu empfangen, als würde er über einen UDP-Rückkanal empfangen.
  • Die NOC-zu-IRU-Schnittstelle 501 kann ein mehrschichtiges Protokoll (multi-layer protocol) verwenden, das die folgenden Schichten einschließt: einen Datenstrom zum Transport von DVB, der mehrere gekapselte Nachrichten für mehrere Protokolle (multiprotocol encapsulation messages) unterstützen kann, beispielsweise, in einem einzelnen MPEG-Rahmen gemäß der Implementierung, und beinhaltet ein MPEG-Datenpaket von fester Größe mit 204 Byte (welches 188 Bytes des Datenverkehrs der Benutzer und 16 Bytes von FEC-Daten enthält); eine DVB-PID, die der Empfänger verkehrsbasierend bezüglich der PIDs filtern kann; und eine DVB-MPE, die der Empfänger verkehrsbasierend auf einer MAC-Adresse filtern kann, und die MPE-Datenköpfe für den Datenverkehr der Benutzer verarbeiten kann. Der Empfänger kann auch Dienstetabellen für PAT und PMT verwalten; Daten, die dem MPE-Datenkopf folgen, sind hinzugefügt worden, um verschlüsselten Datenverkehr zu unterstützen. Das mehrschichtige Protokoll der NOC-zu-IRU-Schnittstelle 501 kann eine IP-Nutzlast (die Nutzlast der MPE sollte ein IP-Paket einschließlich von IP-Datenköpfen sein) und RCE-Nachrichten aufweisen. Es sollte beachtet werden, dass spezifische MAC-Adressen für Nachrichten in Rückkanälen verwendet werden können, die von der NCC 411a oder von der Einheit für die zeitliche Abstimmung 409c ausgehen können.
  • Mit Hinblick auf den Datenstrom für den Transport von DVB wird der gekapselte DVB-Standard für mehrere Protokolle über Datenleitungen eingesetzt. Der Datenkopf für mehrere Protokolle (multiprotocol header) umfasst die folgenden Felder, die vom System 100 verwendet werden: ein Feld für die MAC-Adresse (z.B. 6 Byte lang); ein Feld für die Verschlüsselung (z.B. ein Ziffer-1-Bit-Feld, das gesetzt werden kann, wenn das Paket verschlüsselt ist); und ein Feld für die Länge, um die Länge des Dateikopfes des Pakets anzugeben. Wenn die Verschlüsselung für das Paket abgeschaltet ist, können der IP-Datenkopf und die Nutzlast unmittelbar auf den MPE-Datenkopf folgen. Wenn die Verschlüsselung eingeschaltet ist, dann enthalten die ersten 8 Byte den Initialisierungsvektor für die Entschlüsselung des Pakets. Dieser Vektor enthält eine Nummer für die Reihenfolge der Pakete, die verwendet wird, um Pakete, die sich außerhalb der Reihenfolge befinden, zu erkennen. Die Satelliten-Verteilerstelle 413 entfernt Pakete aus den TTR-Puffern und überträgt diese auf einer Outroute. Die Nutzlast und die Füllung (padding) werden einem korrekt formatierten MPE-Datenkopf und dem Initialisierungsvektor (für verschlüsselte Pakete) folgend übertragen. Die Nutzlast von dem Rahmen mit Kapselung für mehrere Protokolle (multiprotocol encapsulation frame) wird durch den Verschlüsselungswert in dem MPE-Datenkopf bestimmt. Wenn die Verschlüsselung für ein Paket aktiviert ist, dann enthalten die ersten 8 Bytes einen Initialisierungsschlüssel, der auch als Nummer der Reihenfolge agiert. Wenn die Verschlüsselung abgeschaltet ist, ist das Paket die IP-Nutzlast, die DVB-konform ist.
  • Wie oben erwähnt, kann die NOC-zu-IRU-Schnittstelle 501 ein DVB-konformes MPEG-2-Formatieren verwenden. Der Datenkopf von jedem Rahmen enthält eine PID, die von der Hardware des Empfängers gefiltert wird. Der Empfänger ist in der Lage, mehrere der PID-Adressen zu empfangen. Der Empfänger kann mit den PID-Adressen konfiguriert werden, die er verwenden soll, einschließlich der Adresse, die für seine NCC 411c zu verwenden ist. Jeder NCC 411c kann ihre eigene private PID zugewiesen werden, die sicherstellt, dass Empfänger nur Datenverkehr für ihre zugeteilte NCC 411c empfangen. Ein TTR-Puffer kann von den Verteilerstellen, der NCC 411a, der lokalen Einheit für die zeitliche Abstimmung und dem CAC-Server verwendet werden, um Nachrichten an die Satellitenverteilerstelle für die Übertragung auf der Outroute zu senden.
  • Wie in der 5b gezeigt, wird ein TTR-Puffer 521 als das Datenfeld von einem UDP/IP-Paket 523 mit Gruppenruf (multicast UDP/IP-packet) getragen, das einen Gruppenruf-IP-Datenkopf 525 und einen UPD-Datenkopf 527 aufweist. Der TTR-Puffer 521 weist die folgenden Felder auf: ein Feld 529 (8 Bits) für die Identifikation der Verteilerstelle (Gateway ID), um die Identifikation der sendenden Verteilerstelle anzugeben; ein Feld 531 (8 Bits) für die Anzahl an Paketen, um die Anzahl an Paketen in diesem TTR-Puffer anzugeben; und ein Feld 533 (16 Bits) für die Nummer in der TTR-Reihenfolge, um die Nummer der Reihenfolge anzugeben. Das Feld 533 der Nummer der TTR-Reihenfolge wird von der Satellitenverteilerstelle 413 (in Verbindung mit der Identifikation der Verteilerstelle) verwendet, um TTR-Puffer zu erkennen, die auf der zentralen Datenübertragungsleitung (backbone) von dem LAN verloren gegangen sind. Das Feld 533 der Nummer der TTR-Sequenz wird als niedrigstwertiges Byte zuerst gesendet; ein Wert von 0 wird immer so verstanden, dass er sich in der richtigen Reihenfolge befindet. Der TTR-Puffer 521 weist auch N Pakete 535 auf. In jedem Paket 535 sind die folgenden Felder enthalten: ein Feld 537 für den DES-Schlüssel, zwei Felder 539 für MAC-Adressen, ein Feld 541 für die Länge, ein Feld 543 für die Nummer der Reihenfolge, ein Feld 545 für die Nutzlast, ein Feld 547 für ein Auffüllen (Padding), und ein Feld 549 für die Ausrichtung. Das Feld 537 für den DES-Schlüssel, der eine Länge von 8 Byte hat, spezifiziert den Schlüssel für die Verschlüsselung, der von der Satellitenverteilerstelle 413 verwendet werden soll, um das Paket 523 zu verschlüsseln. Wenn keine Verschlüsselung erforderlich ist (z.B. für Pakete der NCC 411a), wird eine Null in diesem Feld 537 platziert. Zwei Kopien von den MAC-Adressen (jede hat eine Länge von 6 Bytes) werden in dem Feld 539 gespeichert. Die erste Kopie ist die Spacelink-MAC-Adresse, die in dem DVB-Datenkopf platziert ist. Die zweite Kopie der MAC-Adresse wird bereitgestellt, um eine Rückwärtskompatibilität zu erreichen. Das Feld 541 (2 Bytes) für die Länge gibt die Länge des Pakets 535 an (das niedrigstwertige Byte zuerst). Das Feld 543 für die Nummer der Reihenfolge gibt die Nummer des Pakets von diesem nächsten TTR-Rahmen an. Bei einer beispielhaften Ausführungsform hat das Feld 545 für die Nutzlast eine variable Länge von 1 bis 8209 Bytes und speichert die Nachricht, die auf der Outroute gesendet werden soll (z.B. ein IP-Paket). Die Länge des Felds 545 für die Nutzlast kann beispielsweise auf die maximale Größe eines Rahmen des Ethernet, begrenzt sein. Das Feld 547 für das Auffüllen, das von 0 bis 3 Bytes variieren kann, macht aus dem Paket 535 ein Mehrfaches eines Langworts, wenn es auf der Outroute übertragen wird. Dies ist für eine korrekte DES-Verschlüsselung erforderlich. Das Feld 549 für die Ausrichtung ist ein Feld mit 2 Bytes und stellt ein Füllelement zwischen den Paketen dar, um sicherzustellen, dass das nächste Paket an einer 4-Byte-Grenze beginnt. Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sorgt das Feld 547 zum Auffüllen dafür, dass das Paket 535 um 2 Bytes zu kurz ist bezüglich der korrekten Grenze, um die Bearbeitung des TTR-Puffers 521 durch die Satellitenverteilerstelle 413 zu optimieren.
  • Die gesamte Größe eines TTR-Puffers ist nur begrenzt durch die maximale Größe des Datenfelds von dem UDP-Paket 523. üblicherweise wird eine maximale Größe des UDP-Pakets von 8192 oder 16234 in der Datenübertragungsleitung des LAN verwendet. Verteilereinrichtungen müssen die Daten mit hoher Geschwindigkeit weiterleiten und senden üblicherweise große TTR-Puffer, wobei diese mehrere IP-Pakete enthalten. Der CAC-Server 425 muss nicht mit hoher Geschwindigkeit senden, aber sendet mehrere Pakete in TTR-Puffern für die Effizienz. NCCs 411a und die lokale Einheit für die zeitliche Abstimmung senden Nachrichten mit einer viel geringeren Rate als die IP-Verteilerstellen und dürfen üblicherweise nur eine Nachricht in jeden TTR-Puffer schicken, um die Latenz und Jitter bzw. Fluktuationen zu reduzieren.
  • Jeder Sender einer Outroute-Nachricht in der NOC 113 kann eine einzigartige Identifikation einer Verteilerstelle für jeden der Datenströme des Datenverkehrs erhalten, welche er an die Satellitenverteilerstelle 413 weiterleitet. Die NCC 411a, die lokale Einheit für die zeitliche Abstimmung 409c und der CAC-Server 425 sind jeder einer einzelnen Identifikation einer Verteilerstelle (Gateway ID) zugewiesen. Verteilerstellen, die einen Einzelruf-Datenverkehr handhaben, können zwei Identifikationen der Verteilerstelle zugewiesen werden, damit ihr Einzelruf-Datenverkehr die Priorisierung von interaktivem Datenverkehr vor Massenübertragungen unterstützt.
  • Die Satellitenverteilerstelle 413 kann die Identifikation der Verteilerstelle verwenden, um einem eingehenden TTR-Puffer 521 die korrekte Priorität in einer Warteschlange zuzuweisen. Die Satellitenverteilerstelle 413 kann bis zu 256 Sender unterstützen. Der Verkehr der NCC 411a, der lokalen Einheit für die zeitliche Abstimmung 409c und des CAC-Servers 425 sollte Priorität vor dem gesamten Datenverkehr der Benutzer erhalten. Dies ist notwendig, um minimale Verzögerungen hinsichtlich der Laufzeit zu erhalten, und auch weil diese Arten des Datenverkehrs einen sehr geringen Durchsatz haben. Die NCC 411a sollte Priorität vor jedem anderen Datenverkehr erhalten um sicherzustellen, dass der Datenkopf des Überrahmens so bald wie möglich übertragen wird um sicherzustellen, dass die zeitliche Abstimmung eines Rückkanals rechtzeitig von allen Sender-Empfängern empfangen wird.
  • Die folgenden Arten von Adressen können innerhalb eines Rückkanals des Systems 100 verwendet werden: Ethernet-MAC-Adressen; IP-Einzelruf-Adressen; und IP-Gruppenruf-Adressen. Für den meisten Teil der IP-basierenden Kommunikation wird UDP auf IP aufgesetzt. Alle Hinweise auf eine Kommunikation unter Verwendung von IP-(Einzelruf oder Gruppenruf)-Adressen beinhalten auch die Verwendung einer geeigneten (konfigurierbaren) einer UDP-Anschlussnummer (port number). In einigen Fällen kann es sein, dass für die IP-Gruppenruf-Adresse beim bedingten Zugang und die IP-Gruppenruf-Adresse der Flusskontrolle dieselbe spezifische IP-Adresse mit verschiedenen UDP-Anschlussnummern verwendet werden kann.
  • Jedem LAN-Anschluss in der NOC 113 ist eine Ethernet-MAC-Adresse zugewiesen. Die Ethernet-MAC-Adresse von einem LAN-Anschluss ist einfach die eingebrannte IEEE-MAC-Adresse von der NIC (Network Interface Card, Netzwerkschnittstellenkarte), die verwendet wird, um einen LAN-Anschluss zu implementieren. Der PC kann auch eine Ethernet-MAC-Adressierung verwenden, wenn eine NIC an den PC angeschlossen ist, um Datenverkehr in das LAN weiterzuleiten.
  • Das System 100 verwendet außerdem Gruppenruf-Ethernet-MAC-Adressen, um IP-Datenverkehr mit Gruppenruf zu befördern, und die Rundruf-Ethernet-MAC-Adresse (broadcast Ethernet MAC address), um den IP-Datenverkehr für einen Rundruf zu befördern. Die gesamte Kommunikation in der NOC 113 (und der größte Teil der Kommunikation innerhalb des Systems 100 im Allgemeinen) basiert auf IP. Jede Komponente des NOC hat (zumindest) eine IP-Einzelruf-Adresse für jede ihrer LAN-Anschlüsse. Diese Adressen beziehen sich lokal auf das Teilnetz, an dem der LAN-Anschluss angeschlossen ist.
  • Spezifischen Empfängern werden eine IP-Einzelruf-Adresse zugewiesen, die für den gesamten Einzelruf-Verkehr zu und von dem Sender-Empfänger verwendet werden kann. Diese Adresse wird der Stelle (site) zum Zeitpunkt der automatischen Kommissionierung zugewiesen und ist an das TCP-Protokoll für den USB-Adapter in der Ausrüstung des Benutzers gebunden. Zur gleichen Zeit wird eine spezifische Verteilerstelle mit einer Zuordnung von Seriennummer zu IP-Adresse für diesen Sender-Empfänger konfiguriert. Diese Einzelruf-Adressen können nichtöffentliche Adressen sein, da die Schnittstelle in das Internet in beiden Richtungen durch die Ausrüstung der NOC gehen kann, die diese in eine öffentliche IP-Adresse übersetzen kann.
  • Zusätzlich zu seinen IP-Einzelruf-Adressen (IP unicast adresses) der Satellitenkarte verwendet der Sender-Empfänger eine nicht-öffentliche IP-Adresse der Klasse A basierend auf der Seriennummer für seinen CAC-individuellen Datenverkehr. IP-Gruppenruf-Adressen werden (aus Effizienzgründen) für die gesamte Kom munikation auf dem MUX-LAN 421 verwendet, wo sich möglicherweise mehrere Empfänger befinden, einschließlich solcher Fälle, wo mehrere Empfänger nur zur Erzielung einer Redundanz existieren. Es gibt mindestens vier Typen von IP-Gruppenruf-Adressen, die in dem System 100 verwendet werden: (1) die IP-Gruppenruf-Adresse der Satellitenverteilerstelle; (2) die IP-Gruppenruf-Adressen des bedingten Zugangs; (3) die IP-Gruppenruf-Adressen der Flusssteuerung; und (4) die IP-Gruppenruf-Adressen des Datenverkehrs der Benutzer. Die ersten drei Adressen-Typen sind nicht-öffentlich für das MUX-LAN 421; der vierte Adressen-Typ ist öffentlich und wird für den Verkehr des LAN 423 verwendet.
  • Die Adressen können von dem Betreiber eines Netzknotens ausgewählt werden und in die geeigneten Komponenten konfiguriert werden. Die IP-Gruppenruf-Adresse der Satellitenverteilerstelle wird verwendet, um Nachrichten an die Satellitenverteilerstelle 413 weiterzuleiten, die auf der Outroute übertragen werden sollen. Alle Sender des Datenverkehrs (die Verteilerstellen, die NCC 411a, der CAC und die lokale Einheit für die zeitliche Abstimmung) senden an diese gleiche Adresse. Nachrichten werden an die Satellitenverteilerstelle 413 in TTR-Puffern gesendet. TTR-Puffer sind UDP/IP-Gruppenruf-Pakete mit einem spezifischen Format für das UDP-Datenfeld. Die Satellitenverteilerstelle behandelt die TTR-Puffer wie zuvor beschrieben.
  • Eine IP-Gruppenruf-Adresse für den bedingten Zugang kann von dem CAC-Server 425 verwendet werden, um Nachrichten bezüglich des bedingten Zugangs an alle Verteilerstellen zu senden. Zwei IP-Gruppenruf-Adressen für den bedingten Zugang können verwendet werden: eine dient dem Senden der Schlüsselinformation (key information) für den Einzelruf-Datenverkehr und eine dient dem Senden der Schlüsselinformation für den Gruppenruf-Datenverkehr. Separate Adressen können für diesen Zweck definiert werden, um die Belastung der Verteilerstellen bei der Handhabung der Schlüssel zu minimieren, die nicht eine große Anzahl von individuellen Schlüsseln verarbeiten müssen.
  • Die IP-Gruppenruf-Adresse für die Flusssteuerung wird von der Satellitenverteilerstelle 413 verwendet, um Nachrichten für die Flusssteuerung an alle Verteilerstellen zu senden. Die NCC 411a kann mit den IP-Gruppenruf-Adressen konfiguriert sein, die sie an das LAN des Datenverkehrs weiterleiten darf. Jede Verteilerstelle kann mit einer Gruppe von IP-Gruppenruf-Adressen konfiguriert sein, die es an die Outroute weiterleiten darf. Wenn auf dem LAN des Datenverkehrs Nachrichten auftreten, die mit einer Adresse in der Verteilerstelle übereinstimmen, formatiert die Verteilerstelle die Daten in TTR-Puffer und verwendet den Schlüssel, der von dem CAC-Server 425 bereitgestellt wird, für die Gruppenruf-Adressen.
  • Systemnachrichten sind Nachrichten, die von dem NOC-Teilsystem erzeugt und von diesem Teilsystem intern verwendet werden. Die Systemnachrichten umfassen Nachrichten für den bedingten Zugang, Nachrichten für die Flusssteuerung und Nachrichten bezüglich der Redundanz. Alle Nachrichtenformate, die durch den Rückkanal definiert werden, können vom Typ „little endian" („klein-endender zuerst") sein. Existierende Nachrichten, die für den Rückkanal wiederverwendet werden, können die Ausrichtung als „big endian" („groß-endender zuerst") oder „little endian", die sie gerade haben, behalten.
  • Nachrichten für den bedingten Zugang können mittels des CAC-Servers 425 gesendet werden, um die Information für den bedingten Zugang zu liefern, z.B. die Schlüssel. Es gibt mindestens zwei Typen von Nachrichten für den bedingten Zugang: Nachrichten für den bedingten Zugang der Verteilerstelle und Nachrichten für den bedingten Zugang des Sender-Empfängers. Nachrichten des bedingten Zugangs können unidirektional sein. Das heißt, die Nachrichten werden nur von dem CAC-Server 425 gesendet, nicht an den CAC-Server 425.
  • Der CAC-Server 425 sendet Verschlüsselungsschlüssel an die Verteilerstellen. Alle Verschlüsselungsschlüssel des Einzelrufs für jede freigeschaltete Seriennummer werden an alle Verteilerstellen gesendet. Die Verteilerstellen können die empfangenen Schlüssel in einer Tabelle speichern. Der CAC-Server 425 sendet die Verschlüsselungsschlüssel auch an die Verteilerstellen für Gruppenruf-Serviceelemente. Die Verteilerstellen können die empfangenen Schlüssel in einer Tabelle speichern und die Tabelle verwenden, um Gruppenruf-Verschlüsselungsschlüssel zu extrahieren für eine Weiterleitung von Gruppenruf-IP-Paketen. Der CAC-Server 425 sendet Verschlüsselungsschlüssel, unter Verwendung der Hauptdatenleitung (backbone) des LAN, an die IP-Gruppenruf-Adressen für den bedingten Zugang. Die Geschwindigkeit, mit der diese Nachrichten für den bedingten Zugang gesendet werden, wird von den Parametern in dem CAC-Server 425 gesteuert. Die Nachrichten werden gesendet, um eine relativ schnelle Benachrichtigung zu unterstützen, für den Fall, dass sich ein Schlüssel ändert und/oder, dass ein neuer Sender-Empfänger hinzukommt und um neue und neu gestartete Verteilerstellen zu unterstützen.
  • Der CAC-Server 425 sendet Entschlüsselungsschlüssel an die Sender-Empfänger 109. Einzelruf-Schlüssel können in Nachrichten für eine periodische Aktualisierung des Adapters für den bedingten Zugang (Periodic Adapter Conditional Access Update, PACAU) gesendet werden, die an die spezifische „spacelink" MAC-Adresse des Sender-Empfängers für den bedingten Zugang mit Einzelruf (transceiver's unicast conditional access spacelink MAC address) adressiert sind. Die PACAUs können auch Gruppenruf-Schlüssel für die Gruppenruf-Serviceelemente enthalten, für die der Sender-Empfänger 109 freigeschaltet worden ist. Die Zuordnung von Serviceelementen zu den tatsächlichen Gruppenruf-Adressen kann auch von dem CAC-Server 425 in Nachrichten eines periodischen Elementrundrufs (Periodic Element Broadcast, PEB) (für eine Speisung mit Daten) gesendet werden. Diese Nachrichten können an die „spacelink" MAC-Adresse für den Rundruf eines bedingten Zugangs (broadcast conditional access spacelink MAC address) gesendet werden. Alle Sender-Empfänger 109 empfangen die PEB-Nachrichten. Der Sender-Empfänger 109 unterstützt auch den Empfang von dem erweiterten PEB-Format, der eine nahezu unbegrenzte Anzahl von IP-Gruppenruf-Adressen erlaubt, indem er die Fähigkeit bereitstellt, die PEB zu segmentieren.
  • Nachrichten für die Flusssteuerung können von der Satellitenverteilerstelle 413 gesendet werden, um auf die Verteilerstellen zuzugreifen. Die Satellitenver teilerstellen 413 messen die durchschnittliche Latenzzeit der Warteschlange in der Satellitenverteilerstelle 413 für jede der Prioritätswarteschlangen. Diese Information wird dann an die Verteilerstellen gesendet, die den Identifikationen der Verteilerstellen (gateway IDs) zugeordnet sind. Die Verteilerstellen können diese Information verwenden, um den Betrag des Datenverkehrs mittels TCP-Spoofing, der akzeptiert wird und von den IP-Zentralrechnern (IP hosts) an den Verteilerknoten weitergeleitet wird, zu erhöhen oder zu reduzieren. Die Nachrichten für die Flusskontrolle sind unidirektional, das heißt, sie werden nur von der Satellitenverteilerstelle 413 zu den IP-Verteilerstellen gesendet.
  • Auswärtsgerichteter Datenverkehr der Benutzer mit Gruppenruf (multicast user traffic), (z.B. die Übertragung einer Datei oder ein MPEG-2-Video), wird von einer Zugangs-Verteilerstelle empfangen. Die Zugangs-Verteilerstelle kann mit einer Liste von IP-Gruppenruf-Adressen konfiguriert sein, die sie weiterleiten sollte und empfängt Verschlüsselungsschlüssel für diese IP-Gruppenruf-Adressen von dem CAC-Server 425. Wenn die Verteilerstelle ein IP-Paket mit einer Gruppenruf-Adresse erhält, die nicht freigeschaltet ist, wird das Paket weggeworfen. Die IP-Verteilerstelle leitet ein IP-Paket für eine Gruppenruf-Adresse, die freigeschaltet worden ist, einschließlich der passenden "spacelink" MAC-Adresse und dem Verschlüsselungsschlüssel weiter, und zwar als die Nutzlast eines Pakets in einen TTR-Puffer. Die Satellitenverteilerstelle 413 kann das IP-Paket aus dem TTR-Puffer extrahieren, verschlüsselt es und leitet es an die Outroute weiter.
  • Eine Anwendung auf dem PC 101 öffnet einen IP-Gruppenruf, wenn es einen abgehenden Gruppenruf-Datenstrom empfangen will. Der Treiber kann die passende MAC-Adresse berechnen und konfiguriert die IRU 109a, so dass sie Datenverkehr auf der MAC-Adresse empfängt. Der Treiber des PC kann die IP-Pakete basierend auf der Gruppenruf-Adresse an die Applikationen bzw. Anwendungen weiterleiten, die diese Adresse geöffnet haben.
  • Der IP-Gruppenruf-Datenverkehr muss nicht über den Rückkanal bezogen werden. Wo die Bandbreite der Inroute den Benutzern zugewiesen werden kann, könnte es über den Rückkanal bezogen werden, indem der Sender-Empfänger 109 in die Lage versetzt wird, einen IP-Gruppenruf auf der Grundlage des Diensteplans von dem Sender-Empfänger 109 zu senden. TCP-Verkehr kann bei der NOC 113 einem Spoofing unterzogen werden, um Durchsätze bei höherer Geschwindigkeit selbst bei der Satellitenverzögerung zu erreichen. Die Software für die Zugangs-Verteilerstelle kann zusätzlichen Datenverkehr für die Übertragung durch den Satellitenpuffer und auf lokaler Ebene den Datenverkehr mit dem Internet bestätigen.
  • Basierend auf den Auswahlen des Benutzer-Diensteplans können Verbindungen durch das Internet 105 zu einem spezifischen Sender-Empfänger 109 initiiert werden, indem IP-Adressen verwendet werden, die dem Sender-Empfänger zugeordnet sind. Wenn der Sender-Empfänger 109 eine Übersetzung der Netzwerkadressen (Network Address Translation, NAT) für das Internet 105 verwendet, sind aus dem Internet initiierte Verbindungen möglicherweise nicht möglich, da die öffentliche Internet-Adresse nicht mit einer spezifischen nicht-öffentlichen Adresse verbunden ist, die wiederum mit einem Sender-Empfänger verbunden ist, bis eine Verbindung von innerhalb der NOC 113 initiiert wird.
  • Der TCP-Benutzer-Datenverkehr, wenn er vom PC 101 initiiert wird, kann durch das System 100 wie folgt geleitet werden. Der PC 101 sendet ein IP-Paket an die IRU 109a; daraufhin sendet die IRU 109a IP-Pakete (möglicherweise mit mehreren Bursts) an die NOC 113. Die NCC 411a setzt diese wieder zusammen und leitet das IP-Paket an die Verteilerstelle weiter. Die Verteilerstelle kommuniziert mit dem Zielzentralrechner (destination host) und empfängt die Antwort. Die Verteilerstelle sendet die IP-Pakete an die IRU 109a. Eine NCC 411a kann Pakete des Rückkanals (return channel packets) aus den Rückkanälen erhalten. Jedes Paket kann eine Teilgruppe oder ein komplettes IP-Paket sein. Wenn das Paket ein Teil eines IP-Pakets ist, kann das gesamte IP-Paket wieder zusammengesetzt werden, bevor das IP-Paket an eine Zugangs-Verteilerstelle weitergeleitet wird. Die ersten und die letzten Bits und eine Nummer der Reihenfolge können in jedem Rahmen des Rückkanals verwendet werden, um die notwendige Information für die NCC 411a bereitzustellen, um die Nachricht neu aufzubauen. Die NCC 411a kann in der Lage sein, Pakete auf einmal von mehreren Sender-Empfängern wieder aufzubauen. Außerdem können mehrere Datenströme von demselben Sender-Empfänger unterstützt werden, um eine Priorisierung des Datenverkehrs zu unterstützen.
  • Innerhalb des Systems 100 werden Pakete unter Verwendung einer Kapselung für mehrere Protokolle (multiprotocol encapsulation) formatiert. Daher weisen alle Pakete einen standardisierten Datenkopf für DVB auf, der eine MAC-Adresse aufweist. Für verschiedene Typen des Datenverkehrs wird die MAC-Adresse verschieden gesetzt. Die folgenden Typen von MAC-Adressen existieren: Einzelruf-Datenverkehr; Gruppenruf-Datenverkehr; bedingter Zugang mit Einzelruf (unicast conditional access); bedingter Zugang mit Gruppenruf (multicast conditional access); Rundruf-Nachrichten im Rückkanal (return channel broadcast messages); und Gruppen-Nachrichten des Rückkanals (return channel group messages).
  • Tabelle 1, siehe unten, listet exemplarisch die MAC-Adressen auf, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • Figure 00400001
    Tabelle 1
  • Tabelle 2, siehe unten, listet die MAC-Adressen auf, die mit den verschiedenen Arten des Datenverkehrs verbunden sind, die von dem System 100 unterstützt werden.
  • Figure 00410001
    Tabelle 2
  • Eine MAC-Adresse für Einzelruf-Datenverkehr kann für Datenverkehr verwendet werden, der über die Outroute an einen spezifischen Empfänger gesendet wird. Die MAC-Adresse wird durch die Seriennummer der IRU 109a bestimmt; die gleiche MAC-Adresse wird auch für den CAC-individuellen Datenverkehr verwendet. Die IP-Gruppenruf-Adresse wird aus der IP-Gruppenruf-Adresse unter Verwendung des TCP-Standards bestimmt. Dieser Standard weist nur die letzten beiden Oktetts von der IP-Adresse und einen Teil des zweiten Oktetts von der IP-Adresse zu. Daher sollten die Adressen so konfiguriert sein, dass sichergestellt ist, dass verschiedene IP-Adressen, die auf die gleiche MAC-Adresse zugeordnet würden, nicht verwendet werden.
  • Der Sender-Empfänger 109 empfängt periodisch eine Liste von Schlüsseln für den Gruppenruf-Verkehr. Wenn der Sender-Empfänger 109 freigeschaltet ist, um die Gruppenruf-Adressen zu empfangen, dann kann die IRU 109a den Empfang von den passenden MAC-Adressen freischalten, wenn eine Applikation standardisierte Winsock-Aufrufe verwendet, um eine IP-Gruppenruf-Adresse zu erhalten. Ein Teil des Freischaltens der Adresse kann das Abrufen des relevanten Verschlüsselungsschlüssels sein und das Weiterleiten dieses Schlüssels an die IRU 109a.
  • Die MAC-Adresse für den bedingten Zugang mit Einzelruf (Unicast Conditional Access MAC address) wird von dem CAC-Server 425 verwendet, um die Nachrichten für den bedingten Zugang mit Einzelruf an einen spezifischen Sender-Empfänger zu senden. Die Adresse ist dieselbe wie seine Einzelruf-Verkehrs-MAC. Informationen über den Zugriff einer Stelle auf verschiedene Gruppenruf-Datenströme und ob sie freigeschaltet ist, werden periodisch an eine Stelle über diese Adresse gesendet.
  • Der bedingte Zugang mit Gruppenruf wird von dem CAC-Server 425 verwendet, um globale Informationen bezüglich des bedingten Zugangs an alle Sender-Empfänger 109 zu übertragen. Die Liste von Gruppenruf-Adressen und ihre Schlüssel werden periodisch für alle Sender-Empfänger 109 bereitgestellt. Diese Nachrichten werden ohne Verschlüsselung übertragen.
  • Die Adresse der Nachrichten des Rückkanals (Return Channel Messages Address) wird für die Nachrichten verwendet, die von allen Adaptern 109 auf spezifischen Transpondern empfangen werden können, einschließlich solcher Nachrichten, die für den Prozess des Kommissionierens benötigt werden. Diese Nachrichten, die auf dieser Adresse empfangen werden, werden direkt in der IRU 109a verarbeitet, so dass der IP-Datenkopf nicht von dem Empfänger verwendet wird und ignoriert werden sollte. Das IP-Datagramm umfasst die folgenden Pakettypen: ein Überrahmennummerierungspaket (Super-frame Numbering Packet, SFNP), das eine Referenz für die zeitliche Abstimmung und eine Identifikation für den Transponder bereitstellt; und ein Definitionspaket einer Inroute-Gruppe (Inroute Group Definition Packet, IGDP), das die verfügbaren Gruppen von Rückkanälen und die verfügbaren Ressourcen von jeder Gruppe definiert.
  • Die Adresse der Gruppen-Nachrichten für Rückkanäle wird verwendet, um Nachrichten auf einer spezifischen Rückkanalgruppe an die Sender-Empfänger 109 zu senden, die einer bestimmten Gruppe zugewiesen sind. Das Gruppieren ist implementiert, um einen erweiterbaren Ansatz für die Übertragung von Informationen bereitzustellen, so dass eine einzelne Stelle nicht 300 Rückkanäle verarbeiten muss. Die Nachrichten, die an dieser Adresse empfangen werden, werden von der IRU 109a verarbeitet, so dass der IP-Datenkopf nicht von dem Empfänger verwendet wird und ignoriert werden sollte. Das IP-Datagramm kann die folgenden Pakettypen umfassen: Paket zur Zuweisung von Bandbreite (Bandwidth Allocation Packet, BAP), Paket zur Bestätigung einer Inroute (Inroute Acknowledgement Packet, IAP), und Paket für den Befehl/die Bestätigung einer Inroute (Inroute Command/Ack Packet, ICAP). Das BAP enthält eine Struktur für die Zuweisung von Bandbreite und die Zuweisung der Bursts für jede Stelle in der Gruppe. Das IAP enthält eine Liste der Bursts für einen spezifischen Rahmen und eine Bitmaske, die anzeigt, ob der Rahmen erfolgreich von der NOC 113 empfangen wurde. Die ICAP enthält eine Liste von Befehlen, die an die IRUs 109a von der NCC 411a gesendet werden sollen.
  • Exemplarische Pakete werden zur lokalen Verarbeitung an die IRU 109a gesendet, um den Rückkanal zu unterstützen. Weil diese Pakete auf der Basis der MAC-Adresse identifiziert werden können, müssen sie nicht verschlüsselt sein; daraus folgt, dass diese MAC-Adressen von der IRU 109a dynamisch hinzugefügt und entfernt werden können. Alle von diesen Paketen, die von der IRU 109a verarbeitet werden sollen, können UDP/IP-Datenköpfe haben, aber diese Datenköpfe können ignoriert werden und als von der IRU 109a korrekt angesehen werden; eine Ausnahme dabei ist, da eine Auffüllung in der Outroute für die Anpassung auf ein Wort gegeben sein kann, dass die Länge von diesen Paketen aus dem UDP-Datenkopf genommen werden kann.
  • Um sicherzustellen, dass die Nachrichten in der richtigen Reihenfolge innerhalb der IRU 109a verarbeitet werden, können diese Nachrichten alle auf derselben PID übertragen werden. Es sollte beachtet werden, dass keine Annahme hinsichtlich der Reihenfolge der Nachrichten getroffen wird, die von verschiedenen NCCs 411a gesendet werden, hauptsächlich aufgrund der möglichen Netzwerkverzögerungen auf der NOC-Seite.
  • Alle Felder in den Paketen des Rückkanals können unter Verwendung eines "Big Endian" (Network Byte Order, Reihenfolge der Bytes im Netzwerk)-Format codiert werden. Insbesondere kann die Struktur der Bits bei diesen Paketen mit dem Bit 7 vom Byte 0 starten und nachdem das Bit 0 in jedem Byte erreicht wurde, kann sie dann in das Bit 7 von dem nächsten Byte umbrechen. Wenn ein Feld über Bits verfügt, die über die Grenze eines Bytes hinausgehen, können die Bytes mit niedrigeren Zahlen einen höheren Wert haben. Wenn beispielsweise ein 13-Bit-Feld mit Bit 2 des Byte 7 beginnt, dann würden die 3 am meisten signifikanten Bits (12:10) von den Bits 2:0 des Bytes 7 kommen, die 8 nächsten signifikanten Bits (9:2) würden vom Byte 8 kommen und die 2 am wenigsten signifikanten Bits (1:0) würden von den Bits 7:6 vom Byte 9 kommen.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beträgt die Bandbreite, die diesen Paketen zugeordnet ist, 700 Kbps, von denen nur 225 Kbps von einer vorhandenen IRU 109a verarbeitet werden können. Dies entspricht einem Äquivalent von etwas weniger als 168 MPEG-Paketen je Überrahmen, obwohl die gesamte benutzbare Bandbreite von dem Packverfahren für die MPEG-Pakete abhängen kann. Diese Bandbreite kann für jede Outroute erforderlich sein. Obwohl das SFNP möglicherweise für jede Outroute verschieden sein muss, können die anderen Pakete identisch für alle Outroutes sein, die sich den gemeinsamen Rückkanal teilen. Alle diese Rahmen können mit sehr hoher Priorität von der passenden Satellitenverteilerstelle gesendet werden und die Pakete der Nummerierung der Überrahmen können die höchste Priorität in dem System für sich beanspruchen. Das Codieren dieser Pakete ist insbesondere entscheidend, da falsche Informationen und fehlgeformte Pakete einen fehlerhaften Betrieb der IRU hervorrufen können, einschließlich einer Übertragung auf falschen Frequenzen. Bei diesen Nachrichten kann es sich immer um UDP-Datagramme handeln, die die folgenden Pakettypen umfassen können: Paket zur Nummerierung der Überrahmen (Super-frame Numbering Packet, SFNP), Definitionspaket einer Inroute-Gruppe (Inroute Group Definition Packet, IGDP), Paket zur Zuweisung von Bandbreite (Bandwidth Allocation Packet, BAP), Paket zur Bestätigung einer Inroute (Inroute Acknowledgement Packet, IAP), und Paket für den Befehl/die Bestätigung einer Inroute (Inroute Command/Ack Packet, ICAP). Die Strukturen dieser Pakete werden weiter unten unter Bezugnahme auf die 6a–6o erläutert.
  • 6a–6o sind Diagramme der Strukturen von beispielhaften Paketen, die in dem System gemäß der 1 verwendet werden. Das SFNP-Paket wird verwendet, um die zeitliche Abstimmung im Netzwerk für die Rückkanäle festzulegen und dient als ein Leitsignal (beacon), um das korrekte Netzwerk zu identifizieren. Ein Paket zur Nummerierung der Überrahmen (SFNP) 601, wie es in der 6a dargestellt ist, beinhaltet ein Feld 601a mit 8 Bit für den Typ des Rahmens, das einen Wert von 1 hat, um anzuzeigen, dass das Paket 601 ein SFNP ist. Ein Feld 601b für die Quelle der zeitlichen Abstimmung (timing source) hat eine Länge von 1 Bit und wird verwendet, um die spezielle Einheit für die zeitliche Abstimmung zu unterscheiden, die das SFNP erzeugt hat. Das Feld 601b kann verwendet werden, um eine Verwirrung während des Umschaltens aufzulösen, die zwischen redundanten Referenzen für die zeitliche Abstimmung in der NOC 113 entstanden ist. Ein Feld 601c mit 7 Bit für die Version wird verwendet, um die Protokollversion des Rückkanals anzuzeigen. Wenn ein Adapter 109 eine Protokollversion, wie in dem Feld 601c angezeigt ist, nicht erkennt bzw. anerkennt, dann überträgt der Adapter 109 keine und verwendet auch keine der ankommenden Pakete, die auf die Rückkanäle bezogen sind. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darf dieses Protokoll zusätzliche Informationen nur an das Paket 601 anhängen, ohne dabei Änderungen an den vorhandenen Feldern vorzunehmen. Auf diese Weise kann eine Leitsignalfunktion (beacon function) für das Ausrichten der Schüssel unabhängig von der Version beibehalten werden.
  • Das SFNP 601 beinhaltet ein Feld 601d für die Nummer des Rahmens, welches eine Länge von 16 Bit hat und von jedem Überrahmen um die Ziffer 8 hochgezählt wird und verwendet wird, um die globale zeitliche Abstimmung zu identifizieren; das Feld 601d für die Nummer des Rahmens kann alle 49 Minuten umbrechen. Ein Feld 601e mit 32 Bit für die lokale Verzögerung hält die verstrichene Zeit fest, wie man sie von einer Einheit für die zeitliche Abstimmung erhält, die zwischen einem vorherigen Impuls eines Überrahmens und dem Empfang von dem SFNP durch die lokale Ausrüstung verstrichen ist. Der Wert von 0 für dieses Feld 601e kann verwendet werden, um anzuzeigen, dass der Wert für den Überrahmen unbekannt ist. Die IRU 109a braucht möglicherweise 2 aufeinander folgende SFNP, um in der Lage zu sein, dieses Feld 601e zu interpretieren. Des Weiteren gibt ein Feld 601f mit 32 Bit für die Echoverzögerung (echo delay) die Zeit an, die zwischen zwei vorherigen Impulsen von Überrahmen und dem Empfang von dem SFNP 601 durch den Satelliten 107 verstrichen ist. Wie auch bei dem Feld 601e für die lokale Verzögerung, zeigt der Wert von 0 an, dass der Wert für den Überrahmen unbekannt ist. Die IRU 109a muss möglicherweise drei aufeinander folgende SFNP 601 empfangen, um in der Lage zu sein, dieses Feld 601f zu interpretieren. Ein Feld 601g für das SNFP-Intervall, das eine Länge von 32 Bit hat, gibt die Zeit an, die zwischen dem derzeitigen Impuls des Überrahmens und einem vorhergehenden Rahmenimpuls verstrichen ist. Dies kann es der IRU 109a ermöglichen, jegliche Differenzen auszugleichen, die zwischen dem lokalen Taktsignal (nominal 8,192 MHz) und dem Taktsignal, das von den Einheiten für die zeitliche Abstimmung verwendet wird und unterschiedlich sein kann, entstehen. Der Wert von 0 kann verwendet werden, um anzuzeigen, dass der Wert für den vorherigen Überrahmen unbekannt ist. Aufgrund der hohen Genauigkeit der Einheiten für die zeitliche Abstimmung, ist es für die IRU 109a möglicherweise nur erforderlich, drei aufeinander folgende SFNPs 601 zu empfangen, um dieses Feld 601g zu interpretieren. Ein Feld 601h für den Raumzeitversatz (space timing offset) ist ein Feld mit 32 Bit, das einen Wert eines Versatzes der zeitlichen Abstimmung (timing offset value) spezifiziert. Ein reserviertes Feld 601i, welches eine Länge von 2 Bit hat, hat einen Wert 0, wenn es übertragen wird; dieses Feld 601i kann einen Mechanismus bereitstellen, um zu bestätigen, ob das korrekte Satellitennetzwerk überwacht wird. Des Weiteren spezifiziert ein Frequenz-Feld 601j mit 15 Bit, die Frequenz von einem Transponder des Outroute-Satelliten (outroute satellite transponder) in Einheiten von 100 kHz. Ein Feld 601k für den Längengrad, das 15 Bit lang ist, gibt den Längengrad von dem Outroute-Satelliten an, wobei es sich bei Bit 14 um die Anzeige von West/Ost, bei Bits 13:6 um die Gradzahl und bei den Bits 5:0 um die Minutenzahl handelt.
  • Das SFNP verwendet 1 Paket je Überrahmen, oder 2 Kbps der Bandbreite und wird an die Gruppenruf-Adresse des Leitsignals (beacon multicast address) übertragen. Die Verarbeitung dieser Pakete findet wie folgt statt. Wenn die Kopplung in dem FLL (frequency lock loop, frequenzgekoppelter Regelkreis) verloren geht, kann keine zeitliche Abstimmung aus dem SNFP abgeleitet werden und die zeitliche Abstimmung im Netzwerk wird als "out of Sync" bzw. mit "Synchronisation fehlt" deklariert. Beide Quellen für die zeitliche Abstimmung können überwacht werden, wenn vorhanden, aber eine Änderung bezüglich der Auswahl kann nur gemacht werden, nachdem 3 aufeinander folgende SFNP von derselben Quelle empfangen wurden, wenn keine Quelle für die zeitliche Abstimmung im Netzwerk ausgewählt ist. Außerdem wird die zeitliche Abstimmung im Netzwerk als "in Sync" bzw. mit "Synchronisation vorhanden" deklariert, nur nachdem 3 aufeinander folgende SFNP von der ausgewählten Quelle der zeitlichen Abstimmung empfangen wurden und wenn die lokalen zeitlichen Abstimmungen innerhalb einer vorgegebenen Anzahl von Zeitimpulsen (clocks) übereinstimmen. Dafür sind üblicherweise 4 Zeiten von Überrahmen erforderlich. Die zeitliche Abstimmung im Netzwerk wird als "out of Sync" bzw. mit "Synchronisation fehlt" deklariert, nachdem 2 aufeinander folgende SFNP von der ausgewählten Quelle der zeitlichen Abstimmung empfangen wurden und wenn die lokale zeitliche Abstimmung um mehr als eine vorgegebene Anzahl von Zeitimpulsen versetzt ist. Zusätzlich kann die zeitliche Abstimmung im Netzwerk als "out of Sync" deklariert werden und die Quelle der zeitlichen Abstimmung des Netzwerks wird deselektiert, nachdem über 3 Zeiten von Überrahmen hinweg kein SFNP empfangen wurde. Des Weiteren wird die zeitliche Abstimmung im Netzwerk als "out of Sync" deklariert und die Quelle der zeitlichen Abstimmung des Netzwerks wird deselektiert, nachdem keine zwei aufeinander folgenden SFNP für eine vorgegebene Anzahl von Zeiten von Überrahmen empfangen wurden. Zudem wird die zeitliche Abstimmung im Netzwerk als "out of Sync" deklariert und die Quelle der zeitlichen Abstimmung des Netzwerks wird deselektiert, nachdem keine 3 aufeinander folgenden SFNP für eine vorgegebene Anzahl von Zeiten von Überrahmen empfangen wurden.
  • Das Paket für die Definition der Inroute-Gruppe (Inroute Group Definition Packet, IGDP) kann verwendet werden, um die Rückkanäle einer Gruppe von Rückkanälen zu definieren und um die Auswahl von Gruppen von Rückkanälen für Aloha und nicht-zugewiesenes Ranging vorzunehmen. Die Gruppen von Rückkanälen werden verwendet, um es zu ermöglichen, die Belastung auf eine Anzahl von Rückkanälen zu verteilen und um die Bandbreite der Outroute zu minimieren, die benötigt wird, um die Zuweisung von Bandbreite für die Rückkanäle zu steuern. Sie können auch die Menge an Information begrenzen, die von der IRU 109a zwischengespeichert oder verarbeitet werden muss.
  • Wie in der 6b gezeigt, beinhaltet das Paket 603 für die Definition der Inroute-Gruppe die folgenden Felder: ein Feld 603a für den Typ des Rahmens, eine ID (identification, Identifizierung) 603b der Inroute-Gruppe, ein reserviertes Feld 603c, ein Feld 603d für den Typ des Rückkanals, ein Feld 603e für eine Aloha-Metrik, ein Feld 603f für die Ranging-Metrik und ein Feld 603g für eine Frequenztabelle. Für das Paket 603 der Definition der Inroute-Gruppe hat das Feld 603a mit 8 Bit für den Typ des Rahmens einen Wert von 2. Das Feld 603b für die Identifikation der Inroute-Gruppe ist 7 Bit lang und identifiziert eine bestimmte Inroute-Gruppe. Das reservierte Feld 603c mit 13 Bit hat einen Wert von 0 und wird während des Empfangs ignoriert. Das Feld 603d für den Typ des Rückkanals verwendet 4 Bits, um den Typ der Rückkanäle anzuzeigen, die in der Inroute-Gruppe definiert sind; z.B. ist der Wert 0 definiert als 64 Kbps mit faltender bzw. rekurrenter Codierung (convolutional encoding). Das Feld 603e für die Aloha-Metrik (ein Feld mit 16 Bit) wird verwendet für eine zufällig gewichtete Auswahl von einer Gruppe von Rückkanälen, wenn in den aktiven Zustand gewechselt wird und basiert auf der Anzahl von Aloha-Bursts, die definiert sind, und der Kollisionsrate von diesen Bursts. Der Metrikwert berücksichtigt auch die Belastung der NCC 411a oder der Gruppe von Rückkanälen. So kann beispielswei se ein Wert von 0 anzeigen, dass Aloha derzeit nicht in dieser Gruppe von Rückkanälen verfügbar ist. Das Feld 603f für die Ranging-Metrik, welches 16 Bit lang ist, wird verwendet für eine zufällige gewichtete Auswahl von einer Gruppe von Rückkanälen, wenn ein nicht zugewiesenes Ranging (nonallocated ranging) durchgeführt wird. Der Wert der Ranging-Metrik basiert auf der Anzahl von nicht zugewiesenen Ranging-Bursts, die definiert sind, und der damit verbundenen Kollisionsrate dieser Bursts. So zeigt beispielsweise ein Wert von 0 an, dass ein nicht-zugewiesenes Ranging derzeit nicht in dieser Gruppe von Rückkanälen verfügbar ist. Schließlich hat das Paket 603 ein Feld 603g für eine Frequenztabelle, das eine variable Länge (N × 24 Bits) hat und das verwendet wird, um auf jedem Rückkanal der Gruppe zu übertragen. Die Änderung der Frequenz für einen Rückkanal muss sorgsam koordiniert werden, um Unterbrechungen beim Betrieb des Netzwerks zu vermeiden oder um eine Übertragung auf einer falschen Frequenz des Rückkanals um den Umschaltpunkt herum zu vermeiden. Gemäß einer Ausführungsform besteht eine obere Grenze von nicht mehr als 4000 (4K) Rückkanälen zwischen allen Gruppen von Rückkanälen für eine Outroute. Die obere Grenze für die Anzahl von Rückkanälen in jeder Gruppe von Rückkanälen hängt von der Grenze bei der Anzahl von Burst-Zuweisungen in dem Paket für die Zuweisung von Bandbreite (bandwidth allocation packet) (6c) ab. Der Wert für N wird aus der Länge von dem IP-Datagramm abgeleitet; dieses verwendet 1 Paket je Gruppe von Rückkanälen und je Überrahmen, oder 26 Kbps der Bandbreite für 75 Rückkanäle je Gruppe und 300 Rückkanäle. Das Paket 603 wird an alle IRU-Gruppenruf-Adressen übertragen.
  • Von jeder IRU 109a kann erwartet werden, dass sie alle Pakete für Definitionen der Inroute-Gruppen überwacht. Die IRU 109a filtert die Typen von Rückkanälen heraus, für deren Unterstützung die IRU 109a nicht ausgestattet ist und kann die Definition verwerfen, weil sie zu alt ist (age out), wenn sie nicht für 3 Zeiten von Überrahmen empfangen wurde. Die Tabelle, die in jeder IRU 109a von allen diesen Paketen erzeugt wurde, sollte nahezu statisch sein, mit Ausnahme der Metriken. Dies dient dazu, die allgemeine Last in der IRU 109a zu minimieren, die für ein erneutes Organisieren der Tabelle der Inroute-Gruppen benötigt wird, und weil diese Änderungen den Betrieb des Netzwerks unterbrechen können.
  • Wenn eine IRU 109a aktiv ist, kann die IRU 109a seine aktuelle Inroute-Gruppe überwachen, sowie auch eine zweite Inroute-Gruppe im Umfeld des Zeitpunkts, in der die IRU 109a zwischen Inroute-Gruppen umherbewegt wird. Um die Latenz zu begrenzen, wenn ein Adapter aktiviert werden muss, können alle inaktiven Adapter mit einer gültigen Ranging-Information das folgende Verfahren verwenden. Zu jeder vierten Rahmenzeit in dem Überrahmen macht die IRU 109a eine zufällige gewichtete Auswahl zwischen allen Inroute-Gruppen, die eine Aloha-Metrik ungleich null anbieten und kann beginnen diese Inroute-Gruppe zu überwachen. Es kann erforderlich sein, dass die vorherige Inroute-Gruppe überwacht wird, bis alle vorherigen Pakete für die Zuweisung von Bandbreite empfangen wurden oder verloren gegangen sind.
  • Für jede Rahmenzeit kann die IRU 109a einen der Aloha-Bursts aus dem Paket für die Zuweisung von Bandbreite für die Inroute-Gruppe auswählen, die für diese Rahmenzeit ausgewählt ist. Wenn die IRU 109a aktiv wird und keine ausstehenden Aloha-Pakete hat, kann die IRU 109a eine zufällige Anzahl von Rahmen (von 1 bis 8) auswählen, und dabei jegliche Rahmenzeiten ignorieren, die keine verfügbare Bandbreite haben, sie kann einen einzelnen Burst während der zufällig ausgewählten Rahmenzeit übertragen und wartet auf eine Bestätigung. Wenn die IRU 109a keine Bestätigung empfangen hat (z.B. ist die Bestätigung verloren gegangen), kann die IRU 109a das Aloha-Paket erneut senden. Nach einer Anzahl von neuen Versuchen, die in dem SFNP angezeigt werden, sollte der Adapter die ITU 109b als nicht funktionsfähig klassifizieren und einen Eingriff des Benutzers abwarten. Während das Aloha-Paket aussteht, kann die IRU 109a bis zu 3 Inroute-Gruppen überwachen: (1) eine für die Aloha-Bestätigung, (2) eine für die neue Inroute-Gruppe, die ausprobiert werden soll, und (3) eine für die vorherige Inroute-Gruppe.
  • Um die Latenz zu begrenzen, wenn ein Adapter in den aktiven Zustand übergehen soll, können alle inaktiven Adapter mit einer ungültigen Ranging-Information eine ähnliche Prozedur für nicht-zugewiesene Ranging-Bursts verwenden. Der Ansatz kann dadurch angereichert werden, dass er einen vorgegebenen Leistungspegel (power level) für den ersten nicht-zugewiesenen Ranging-Burst bein haltet. Des Weiteren kann dieser Leistungspegel erhöht werden, bis die Ranging-Bestätigung von der IRU 109a empfangen wird.
  • Ein Paket für die Zuweisung von Bandbreiten (bandwidth allocation packet, BAP), wie in der 6c gezeigt, wird verwendet, um die aktuelle Zuweisung von Bandbreite für alle Inroutes zu definieren, die mit einer Inroute-Gruppe verbunden sind. Das Paket 605 beinhaltet ein Feld 605a mit 8 Bit für den Typ eines Rahmens (es hat einen Wert von 3, um ein BAP anzuzeigen) und ein Feld 605b mit 16 Bit für die Nummer des Rahmens, welches die Rahmennummer anzeigt, die in diesem Paket 605 zugewiesen ist und die größer sein kann, als die aktuelle Rahmennummer. Die Differenz zwischen den Rahmennummern ist ein festgelegter Versatz (fixed offset), um der IRU 109a eine ausreichende Zeit zu geben, um auf Änderungen bei der Zuweisung von Bandbreite zu reagieren. Ein Feld 605c für die Burst-Zuweisung hat eine Länge von N × 24 Bits und spezifiziert alle Burst-Zuweisungen für jede Inroute. Das Feld 605c kann alle Bursts in einem Rahmen ordnen und kann einen Rahmen für jede Inroute in der Gruppe wiederholen; das Feld 605c ist auf nicht mehr als 489 Einträge begrenzt, da die IP-Datagramme auf 1500 Bytes begrenzt sind. Dieses Merkmal ermöglicht es der IRU 109a, eine lineare Suche durchzuführen. Eine fehlerhafte Tabelle der Burst-Zuweisung (burst allocation table) kann zu einem unrichtigen Betrieb des Netzwerks führen, da es nur eine begrenzte Fehlerüberprüfung in diesem Feld 605c gibt. Der Wert für N wird aus der Länge des IP-Datagramms abgeleitet.
  • 6d zeigt ein beispielhaftes Feld für die Burst-Zuweisung in dem Paket 605 gemäß der 6c. Das Feld 607 für die Burst-Zuweisung enthält ein Feld 607a für eine Zuweisungs-Identifikation (Assign ID), ein Feld 607b für das Ranging, ein reserviertes Feld 607c und ein Feld 607d für die Burst-Größe. Das Feld 607a für die Zuweisungs-Identifikation stellt einen eindeutigen Bezeichner bereit, der verwendet wird, um den bestimmten Adapter anzuzeigen, dem die Bandbreite zugewiesen wurde. Ein Wert von 0 in dem Feld 607a zeigt Aloha-Bursts (und nicht-zugewiesene Ranging-Bursts) an; der Wert von 0xFFFF kann verwendet werden, um eine nicht-zugewiesene Bandbreite anzuzeigen. Andere Werte werden dynamisch zugewiesen. Die NCC 411a kann weitere reservierte Werte oder Strukturen auf diese Werte aufset zen, aber der Adapter kann möglicherweise nur wissen, was ihm explizit zugewiesen ist und 0. Das Feld 607b für das Ranging gibt an, ob der Burst für normale oder Ranging-Bursts zugewiesen wurde. Selbst wenn ein Adapter für das Ranging bestimmt ist, kann der Adapter in der Lage sein, gekapselte Datagramme (encapsulated datagrams) über die Inroute zu schicken; und ein aktiver Benutzer kann das Ranging ein- oder ausgeschaltet haben, um seine Werte zu testen oder fein einzustellen, bei minimalem Einfluss auf die Leistung. Das reservierte Feld 607c sollte bei der Übertragung einen Wert von 0 haben und beim Empfang ignoriert werden. Das Feld 607d für die Burst-Größe bezieht sich auf Zeitnischen (slots) und umfasst die Öffnungen (aperture) und den allgemeinen Teil des Bursts (burst overhead).
  • Die IRU 109a kann für jeden Rahmen ein anderes Paket für die Zuweisung von Bandbreite von der Inroute-Gruppe erhalten, von der sie derzeit erwartet, Zuweisungen von Bandbreite zu erhalten. Die IRU 109a muss möglicherweise die gesamte Tabelle durchsuchen, um die notwendige Information für die Übertragung von Daten zu erhalten, und Bestätigungen verarbeiten. Bei einer beispielhaften Ausführungsform kann das Feld 605c für die Burst-Zuweisung die folgenden Felder enthalten: Inroute-Gruppe, Inroute-Index, Rahmennummer, Burst-Identifikation (BurstID), Burst-Versatz, Burst-Größe und Versatz der Bestätigung (acknowledgement offset). Da die IRU 109a zwei Inroute-Gruppen überwachen kann, muss die IRU 109a möglicherweise die Inroute-Gruppe auf der Basis der MAC-Adresse von dem Paket 605 bestätigen und nur das Paket 605 für die Zuweisung von Bandbreite verarbeiten, für das die IRU 109a erwartet, die Bandbreite zu benutzen. Der Inroute-Index ist die kumulative Größe einer DIV-Zeitnische des Burst-Versatzes (cumulative burst offset DIV slot size) von einem Rahmen und wird als ein Index für das Feld 603g der Frequenztabelle des Pakets 603 für die Definition der Inroute-Gruppen verwendet. Die Rahmennummer innerhalb des Felds 605c für die Zuweisung von Bandbreite kann aus dem Feld 605b der Nummer des Rahmens von dem Paket 603 kommen. Ein Feld für die Burst-Identifikation können die 4 niedrigstwertigen Bits des Index in dem Feld 605c für die Burst-Zuweisung sein. Der kumulative Burst-Versatz (cumulative burst offset) beginnt bei 0 und erhöht sich mit jeder Burst-Größe. Der Burst-Versatz ist im Wesentlichen die kumulative MOD-Zeitnischengröße vom Burst-Versatz (cumulative burst offset MOD slot size) von einem Rahmen. Die Burst-Größe kann aus dem Paket für die Burst-Zuweisung (6d) kommen. Ein Feld für den Bestätigungs-Versatz ist ein Index in die Tabelle für die Burst-Zuweisung des Eintrags.
  • Dieses benötigt 1 Paket je Inroute-Gruppe und je Rahmen, oder 535 Kbps der Bandbreite für 25 aktive Benutzer je Inroute, 75 Inroutes je Gruppe und 300 Inroutes. Da es auf der Gruppenruf-Adresse der Inroute-Gruppe übertragen wird, muss jede IRU möglicherweise nur 134 Kbps verarbeiten.
  • Um sicherzustellen, dass aktive Benutzer keine Verschlechterung der Leistung erfahren oder dass Daten aufgrund irgendeines Belastungsausgleichs bei der NCC 411a verloren gehen, wird die IRU 109a mindestens zehn Rahmen vorab informiert, bevor eine IRU 109a zu einer anderen Inroute-Gruppe bewegt wird (aber bei derselben NCC 411a), so dass sie anfangen kann, beide Datenströme der Inroute-Gruppen zu überwachen. Dieses Merkmal ermöglicht es, das System 100 zu skalieren bzw. zu erweitern. Die IRU 109a muss möglicherweise die Beobachtung beider Datenströme fortsetzen, bis alle ausstehenden Pakete für die Inroute-Bestätigung empfangen wurden oder als verloren erkannt worden sind. Dabei kann es mindestens 1 Rahmenzeit geben, bei der keine Bandbreite zwischen den Bursts, die verschiedenen Inroutes zugewiesen sind, reserviert ist; dies stellt sicher, dass die IRU 109a in der Lage sein kann, alle ihre zugewiesenen Zeitnischen (assigned slots) zu füllen und zumindest 1 Rahmenzeit (frame time) für die Abstimmung zu haben. Die oben genannte Anforderung kann auf Bursts angewendet werden, die über nacheinander folgende Pakete für die Zuweisung von Bandbreite definiert sind und wenn eine Bewegung zwischen Inroute-Gruppen an derselben NCC 411a stattfinden. Wenn diese Bedingung jedoch nicht erfüllt ist, dann kann die Übertragung während einer der zugewiesenen Rahmen gesperrt werden, anstelle eine Abstimmung während der Übertragung zu erlauben, um eine Übertragung über mehrere Frequenzen hinweg zu vermeiden. Dabei kann es mindestens 1 vollständigen Rahmen geben, ohne eine zugewiesene Bandbreite zwischen normalen und Ranging-Bursts, wodurch sichergestellt wird, dass die IRU 109a in der Lage sein kann, alle ihre zugewiesenen Zeitnischen zu füllen und immer noch zumindest 1 Rahmenzeit für die Abstimmung und Einstellung der Parameter der Übertragung zu haben. Nachdem das Paket der Zuweisung der Bandbreite (welches die IRU 109a zu einer anderen Inroute-Gruppe bewegt) gesendet ist, kann die NCC 411a weiterhin Bursts aus der alten Inroute-Gruppe empfangen, und zwar für eine Zeit, die die Gesamtumlaufverzögerung (round trip delay) übersteigt. Die NCC 411a sollte dafür vorbereitet sein, diese Rahmen zu akzeptieren und sie zu bestätigen, und die IRU sollte die Überwachung bezüglich Bestätigungen aus der alten Inroute-Gruppe fortsetzen. Bei einer IRU 109a kann es sein, dass ihre Bandbreite nicht zu einer anderen Inroute-Gruppe bewegt wurde, während die IRU 109a immer noch eine vorherige Inroute-Gruppe überwacht, von der die IRU 109a gerade bewegt wurde – d.h., die IRU 109a muss nur bis zu 2 Inroute-Gruppen überwachen.
  • Einem Adapter können nur mehrere Bursts während einer einzelnen Rahmenzeit unter drei Bedingungen zugewiesen werden. Erstens, wenn alle diese Bursts sich auf derselben Inroute befinden. Zweitens, die Bursts grenzen in dem Rahmen aneinander an (d.h. Rücken an Rücken, back to back). Der Adapter kann ein Paket für jeden zugewiesenen Burst übertragen, aber ohne den allgemeinen Anteil des Bursts (burst overhead), mit dem der Funk (radio) für jedes Paket ein- und ausgeschaltet wird. In dem dritten Fall können alle Bursts, mit Ausnahme des letzten, groß genug sein für ein Paket mit maximaler Größe (das größte Vielfache der Größe der Zeitnische ≤ 256), aber nur der erste Burst kann den Burst-Overhead/Durchsatz in seiner Größe beinhalten. Demnach ist das System 100 auf nicht mehr als 6 Bursts je Rahmen begrenzt, um Inroutes mit 256 Kbps zu unterstützen.
  • Sobald die Zuweisungs-Identifikation einem Adapter in einer Inroute-Gruppe zugewiesen ist, darf sich die Zuordnung nicht verändern, während der Adapter aktiv bleibt – mit der Ausnahme als Teil einer Bewegung zwischen Inroute-Gruppen. Sobald eine Zuweisungs-Identifikation einem Adapter in einer Inroute-Gruppe zugewiesen ist, kann man es für fünf Perioden von Überrahmen unbenutzt lassen, nachdem sie nicht länger verwendet wird.
  • Es ist wichtig zu beachten, dass wenn eine Inroute-Gruppe angibt, dass sie Aloha-Bursts oder nicht-zugewiesene Ranging-Bursts hat, dass sie dann eine Anzahl von solchen Bursts zu jeder Rahmenzeit definiert haben kann – z.B. für die nächsten zehn Rahmenzeiten. Des Weiteren sollte die Anzahl von Bursts gleichmäßig über alle Rahmen in dem Überrahmen verteilt sein. Beachtet man diese Anforderung nicht, können sich höhere Kollisionsraten und eine erhöhte Benutzer-Latenz (user latency) ergeben.
  • Das IAP-Paket wird verwendet, um jedes Inroute-Paket für eine zugewiesene Bandbreite mit einer korrekten CRC zu bestätigen, unabhängig davon, ob irgendwelche gekapselten Daten vorhanden sind. Abgesehen davon, dass so eine schnellere Wiederherstellung von Fehlern in Inroute-Paketen ermöglicht wird, kann dies auch eine Messung der Inroute-PER bei der IRU ermöglichen. Aloha-Pakete und nicht-zugewiesene Ranging-Pakete werden explizit bestätigt.
  • 6e zeigt die Struktur von einem Paket einer Inroute-Bestätigung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Ein Paket für die Inroute-Bestätigung enthält die folgenden Felder: ein Feld 609a für den Typ des Rahmens, ein Feld 609b für die Nummer des Rahmens, und ein ACK-Feld 609c. Für diese Art des Pakets erhält das Feld 609a für den Typ des Rahmens einen vorgegebenen Wert von Ziffer 4. Das Feld 609b für die Nummer des Rahmens spezifiziert den Rahmen, auf den sich die Bestätigung bezieht, die geringer sein kann, als die aktuelle Rahmennummer. Das ACK-Feld 609c ist ein Bitmuster, das den Einträgen für diesen Rahmen in dem Feld 605c für die Burst-Zuweisung aus dem Paket 605 der Zuweisung von Bandbreite entspricht. Um zu bestimmen, was bestätigt wurde, kann die IRU 109a bestimmen, welcher Burst ihr durch das Paket 605 zur Zuweisung der Bandbreite zugewiesen wurden, wobei die Daten wieder aufgerufen werden, die während dieser Bursts übertragen wurden. Der Wert für N wird aus der Länge von dem IP-Datagramm abgeleitet und kann dem Wert von N entsprechen, der aus dem zugeordneten Paket 605 für die Zuweisung der Bandbreite kommt.
  • Dies benötigt 1 Paket je Inroute-Gruppe und je Rahmen, oder 57 Kbps der Bandbreite für 25 aktive Benutzer je Inroute, 75 Inroutes je Gruppe und 300 Inroutes. Da dies auf der Gruppenruf-Adresse der Inroute-Gruppe übertragen wird, muss jede IRU möglicherweise nur 15 Kbps verarbeiten.
  • 6f zeigt die Struktur von einem Paket für Inroute-Befehle/-Bestätigungen (inroute command/acknowledgement packet) gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Ein Paket 611 für die Inroute-Befehle/-Bestätigungen wird verwendet, um explizit Aloha-Bursts und nicht-zugewiesene Ranging-Bursts zu bestätigen und um Befehle an den Adapter zu senden. Pakete zur Bestätigung werden an die Gruppenruf-Adresse der Inroute-Gruppe gesendet und Befehle werden auf der IRU-Gruppenruf-Adresse für alle gesendet. Diese Pakete sind als Gruppenruf ausgestaltet, um die Bandbreite der Outroute zu verringern und da es keine IRU-Einzelruf-Adresse gibt. Das Paket 611 für die Inroute-Befehle/-Bestätigungen weist die folgenden Felder auf: ein Feld 611a für den Typ des Rahmens, ein reserviertes Feld 611b, ein Feld 611c für die Anzahl der Einträge, ein Feld 611d für die Nummer des Rahmens, ein Feld 611e für die Versatz-Tabelle (offset table), ein Auffüll-Feld 611f und ein Feld 611g für den Befehl/die Bestätigung. Für diese Art des Pakets 611 wird das Feld 611a mit 8 Bit für den Typ des Rahmens auf einen Wert von 5 gesetzt. Ein reserviertes Feld 611b mit 3 Bit wird nicht verwendet und wird für die Übertragung auf 0 gesetzt; das Feld 611b wird beim Empfang ignoriert. Das Feld 611c für die Anzahl der Einträge, ein Feld mit 5 Bit, spezifiziert die Anzahl der Einträge in dem Feld 611e für die Versatz-Tabelle. Für Bestätigungen gibt das Feld 611d mit 16 Bit für die Nummer des Rahmens den Rahmen an, der bestätigt wird; für Befehle gibt das Feld 611d den Rahmen an, auf den sich der Befehl bezieht. Das Feld 611e für die Versatz-Tabelle (mit N × 10 Bits) stellt eine Tabelle von Versätzen (offsets) bereit, und zwar dafür, wo jedes der Felder 613 für den Befehl/die Bestätigung mit variabler Größe beginnt. Die Größe des Felds 611e ist basierend auf dem Feld 613 für den Befehl bekannt, kann aber auch aus dem Versatz für den nächsten Eintrag oder aus der Größe von dem IP-Datagramm für den letzten Eintrag ermittelt werden. Jeder Offset ist ein Wert mit 10 Bit und beginnt am Anfang des Felds 611e der Versatz-Tabelle. Der Wert von N ist die Anzahl der Einträge. Das Auffüll-Feld 611f variiert in der Länge von 0 bis 6 Bits und liefert eine Ausrichtung bezogen auf ein Byte am Ende des Felds 611e für die Versatz-Tabelle. Ein Feld 613 für den Befehl/die Bestätigung hat eine Länge von N × 8 Bits und liefert eine Liste von Befehlen oder Bestätigungen, die nach Seriennummer (serial number, SerNr) sortiert ist; diese Befehle und Bestätigungen sind gemäß den 6g–6l definiert. Es sollte beachtet werden, dass nicht mehr als ein Befehl oder eine Bestätigung an den Adapter je Paket gesendet werden kann. Der Wert für N wird aus der Länge von dem IP-Datagramm bestimmt.
  • 6g zeigt eine beispielhafte Ranging-Bestätigung. Die Bestätigung 613 enthält ein Feld 613a (26 Bits) für eine Seriennummer (Serial No.), ein Befehls-Feld 613b (4 Bits), ein reserviertes Feld 613c (3 Bits), ein Feld 613d (7 Bits) für die Identifikation der Inroute-Gruppe (inroute group ID), ein Feld 613e (16 Bits) für die Zuweisungs-Identifikation (Assign ID), ein Feld 613f (8 Bits) für die Anpassung der Leistung (power adjustment) und ein Feld 613g (8 Bits) für die Anpassung der zeitlichen Abstimmung (timing adjustment). Das SerNr-Feld 613a gibt die Seriennummer der IRU 109a an. Ein Wert von 0 im Befehls-Feld 613b zeigt die Bestätigung eines Rangings (und eines nicht-zugewiesenen Rangings) an. Wenn ein Adapter ein zugewiesenes Ranging verwendet, erhält er möglicherweise Ranging-Bestätigungen nicht für jeden Rahmen, aber die gekapselten Datagramme können mit dem Paket 609 für die Inroute-Bestätigung bestätigt werden. Das reservierte Feld 613c ist ähnlich zu den reservierten Feldern, die oben beschrieben wurden. Das Feld 613d für die Identifikation der Inroute-Gruppe gibt die Inroute-Gruppe an, der Ranging-Bursts in der Zukunft zugewiesen werden können. Das Feld 613e für die Zuweisungs-Identifikation wird für zukünftige Pakete 637 für die Zuweisung von Bandbreite verwendet, wobei zukünftige Ranging-Bursts zugewiesen werden können. Wenn das Feld 613e für die Zuweisungs-Identifikation einen Wert von 0 hat, kann das Ranging beendet werden, wodurch der Adapter inaktiv bleibt. Das Ranging kann auch beendet werden, indem das Bit für das Ranging in dem Feld 605c für die Burst-Zuweisung gelöscht wird, aber dies sollte nur dann gemacht werden, wenn das Ranging abgeschlossen ist. Das Feld 613f für die Anpassung der Leistung ist ein vorzeichenbehaftetes Feld mit 8 Bit, das die Anpassung der Leistung in Schritten von 0,1 dB angibt. Das Feld 613b für die Anpassung der zeitlichen Abstimmung gibt die Anpassungen der zeitlichen Abstimmung in Einheiten von Mikrosekunden an.
  • 6h zeigt die Struktur einer beispielhaften Aloha-Bestätigung. Diese Bestätigung 615 umfasst ein Feld 615a für eine Seriennummer, ein Befehls-Feld 615b, ein reserviertes Feld 615c, ein Feld 615d für die Identifikation der Inroute-Gruppe und ein Feld 615e für die Zuweisungs-Identifikation. Diese Felder 615, 615a, 615b, 615c und 615e sind ähnlich zu den Feldern 613a, 613b, 613c, 613d und 613e gemäß der Ranging-Bestätigung 613, jeweils entsprechend. Mit dieser speziellen Bestätigung, erhält das Befehls-Feld 615b einen Wert von 1. Da Feld 615d für die Identifikation der Inroute-Gruppe gibt die Inroute-Gruppe an, die in der Zukunft die Zuweisungen von Bandbreite erhalten sollen. Das Feld 615e für die Zuweisungs-Identifikation ist eine Identifikation (ID), die in zukünftigen Paketen 637 für die Zuweisung von Bandbreite verwendet wird, wodurch zukünftige Bursts zugewiesen werden können. Ein Wert von 0 für das Feld 615e für die Zuweisungs-Identifikation bestätigt die Daten ohne irgendeine Bandbreite zuzuweisen. Wenn irgendein Stau bzw. Rückstau (backlog) von dem Aloha-Paket angezeigt wird, kann es notwendig sein, die Pakete zu leeren, da der Adapter inaktiv bleibt und keine Synchronisation möglich ist.
  • 6i zeigt die Struktur eines "ITU sperren"-Befehls, gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung. Ein "ITU sperren"-Befehl 617 enthält ein Feld 617a (26 Bits) für eine Seriennummer, ein Befehls-Feld 617b (4 Bits) und ein reserviertes Feld 617c (3 Bits). Wie bei den Bestätigungs-Paketen 613 und 615, speichert das Feld 617a für die Seriennummer eine Seriennummer von der IRU 109a. Für diese Art von Befehl erhält das Befehls-Feld 617b einen Wert von 2. Unter diesem Befehl, darf die IRU 109a nicht senden, bis sie einen weiteren Befehl erhält, der anzeigt, dass die IRU 109a senden darf. Diese Einstellung wird beispielsweise in einem nicht-flüchtigen Speicher in der IRU 109a gespeichert.
  • 6j zeigt die Struktur eines beispielhaften Befehls für den Beginn des Rangings (start ranging command). Dieser Befehl 619 umfasst ein Feld 619a (26 Bits) für eine Seriennummer, ein Befehls-Feld 619b (4 Bits), ein Annulier-Feld 619c (1 Bit), ein reserviertes Feld 619d (3 Bits), ein Feld 619e (7 Bits) für die Identifikation der Inroute-Gruppe und ein Feld 619f (16 Bits) für eine Zuweisungs-Identifikation. In diesem Fall hat das Befehls-Feld 619b einen Wert von 3. Wenn der Adapter inaktiv ist, kann dieser Befehl 619 beginnen, ein Paket für ein nicht-zugewiesenes Ranging zu senden. Ein aktiver Adapter kann informiert werden, indem Ranging-Bursts zugewiesen werden. Das Annullier-Feld 619c mit 1 Bit, falls es gesetzt wird, zeigt an, dass der Adapter seine vorherige Ranging-Information als ungültig erklären will und in den Ausgangszustand zurückkehrt, bevor er sein Paket für das nicht-zugewiesene Ranging sendet. Das reservierte Feld 619d, das Feld 619e für die Identifikation der Inroute-Gruppe und das Feld 619f für die Zuweisungs-Identifikation sind ähnlich zu den entsprechenden Feldern 615c, 615d und 615e aus dem Bestätigungs-Paket 615.
  • 6k zeigt die Struktur eines "werde aktiv"-Befehls und eines "ändere die Inroute-Gruppe"-Befehls. Diese Befehle umfassen die folgenden Felder: ein Feld 621a (26 Bits) für eine Seriennummer, ein Befehls-Feld 621b (4 Bits), ein reserviertes Feld 621d (3 Bits), ein Feld 621e (7 Bits) für die Identifikation der Inroute-Gruppe und ein Feld 621f (16 Bits) für die Zuweisungs-Identifikation. Für den "werde aktiv"-Befehl, hat das Befehls-Feld 621b einen Wert von 4, während das Feld 621b für den "ändere Inroute-Gruppe"-Befehl auf einen Wert von 5 gesetzt wird. In beiden Befehlen wird das Feld 621e für die Zuweisungs-Identifikation bei zukünftigen Paketen für die Zuteilung von Bandbreite verwendet, wobei zukünftige Bursts zugewiesen werden können. Mit Hinblick auf den "werde aktiv"-Befehl werden die Daten bestätigt, ohne eine Bandbreite zuzuweisen, wenn das Feld 621f der Zuweisungs-Identifikation einen Wert von 0 hat. Wenn von dem Aloha-Paket irgendein Stau bzw. Rückstau angezeigt wird, müssen die Pakete im Rückstau geleert werden (flushed), da der Adapter inaktiv bleibt und keine Synchronisation möglich ist. Für den Fall des "ändere die Inroute-Gruppe"-Befehls, kann ein Feld 621e für die Zuweisungs-Identifikation mit einem Wert von 0 verwendet werden, um den Adapter zu deaktivieren (alternativ hierzu wird die Zuweisung von Bandbreite für den Adapter entfernt).
  • Die Struktur eines "sende ein Testmuster"-Befehls ist in der 6l gezeigt. Dieser Befehl 623 umfasst ein Feld 623a (26 Bits) für eine Seriennummer, ein Befehlsfeld 623c (4 Bits), ein reserviertes Feld 623d (3 Bits), ein Muster-Feld 623d (3 Bits) und ein Frequenz-Feld 623e (24 Bits). Bei diesem Befehl hat das Befehls-Feld 623c einen Wert von 6. Es ist zu beachten, dass dieser Befehl den Adapter deaktivieren kann. Das Muster-Feld 623d mit 3 Bits spezifiziert das Testmuster, das von den ITU-Registern programmiert werden kann. Wenn das Muster-Feld 623d einen Wert von 0 hat, dann wird der Test beendet. Der Test kann auch beendet werden, wenn der "sende ein Testmuster"-Befehl nicht innerhalb von vier Rahmenzeiten wiederholt wird.
  • Die Struktur für den Burst des Rückkanals kann mittels der Burst-Struktur definiert werden, die von den Demodulatoren für den Burst-Kanal (Burst Channel Demodulators, BCDs) 411b benötigt werden. Der 64 Kbps OQPSK-BCD 411b verwendet die Rahmenstruktur, die unten in der Tabelle 3 gezeigt ist. Der allgemeine Teil des Rahmens (frame overhead) hat die Größe von 2 Zeitnischen (slots) (112 Bits) abzüglich der Größe der Öffnung (aperture size). Die Größe der Öffnung (125 Mikrosekunden) beträgt 8 Bit.
  • Figure 00600001
  • Figure 00610001
    Tabelle 3
  • Alle Felder in den Inroute-Paketen und auf eine Inroute bezogene Pakete können unter Verwendung des Formats "Big Endian" (Anordnung der Bytes im Netzwerk, Network Byte Order) codiert werden. Insbesondere kann die Struktur der Bits bei diesen Paketen mit dem Bit 7 vom Byte 0 starten und nachdem das Bit 0 in jedem Byte erreicht wurde, kann sie dann in das Bit 7 von dem nächsten Byte umbrechen. Wenn ein Feld über Bits verfügt, die über die Grenze eines Bytes hinausgehen, können die Bytes mit niedrigeren Zahlen einen höheren Wert haben. Wenn beispielsweise ein 13-Bit-Feld mit Bit 2 des Byte 7 beginnt, dann würden die 3 am meisten signifikanten Bits (12:10) von den Bits 2:0 des Bytes 7 kommen, die 8 nächsten signifikanten Bits (9:2) würden vom Byte 8 kommen und die 2 am wenigsten signifikanten Bits (1:0) würden von dem Bits 7:6 vom Byte 9 kommen.
  • Wie in der 6m gezeigt, weist das Format des Inroute-Pakets einen Datenkopf von variabler Größe und 0 oder mehr Bytes eines gekapselten Datagramms auf. Die gekapselten Datagramme werden als ein kontinuierlicher Byte-Datenstrom von verbundenen Datagrammen gesendet, ohne eine Beziehung zu der Paketbildung der Inroute. Eine zutreffende Interpretation kann eine zuverlässige, geordnete Verarbeitung von allen Daten-Bytes genau einmal erfordern. Um Probleme aufgrund eines Datenverlusts auf der Inroute zu beheben, kann eine selektive Bestätigung eines gleitenden Fenster-Protokolls (sliding window protocol) verwendet werden. Wie es bei solchen gleitenden Fenster-Protokollen vorgesehen ist, kann der Bereich für die Nummer der Sequenz mindestens zweimal so groß wie die Fenstergrö ße sein und Daten außerhalb des Fensters können vom Receiver fallen gelassen werden.
  • Da die Burst-Zuweisungen verschiedene Größen haben können und sich über der Zeit ändern können, kann das Fenstern (windowing) eine Auflösung in der Größenordnung eines Byte haben. Aus den gleichen Gründen können erneute Übertragungen weniger effizient sein, da der erneut übertragene Burst möglicherweise nicht der Burst-Größe der ursprünglichen Übertragung entspricht.
  • Bei zugewiesenen Datenströmen können die Burst-Daten der Inroute erneut übertragen werden, wenn sie nicht in dem Bestätigungs-Paket der Inroute für diese Rahmennummer bestätigt werden oder wenn die Bestätigung verloren geht. Nach beispielsweise 3 erneuten Versuchen sollte der Adapter die ITU als nicht funktionierend klassifizieren und einen Eingriff des Benutzer abwarten.
  • Wenn Probleme bei der Synchronisation erkannt werden, kann die NCC 411a den Adapter erzwungenermaßen deaktivieren, indem die ihm zugewiesene Bandbreite entfernt bzw. gelöscht wird. Dies kann dazu führen, dass der Adapter seine Sequenznummer und den Datagramm-Zähler auf 0 setzt und am Beginn eines neuen Datagramms startet. Dies kann auch dazu führen, dass alle rückgestauten Datagramme in der IRU geleert bzw. gelöscht werden. Da die Sequenznummer jedes Mal zurückgesetzt wird, wenn der Adapter aktiv wird, kann es sein, dass Daten, die in Aloha-Bursts oder nicht-zugewiesenen Ranging-Bursts gesendet werden, aufgrund der erneuten Übertragungen dupliziert werden, wenn die Bestätigung verloren geht.
  • Eines der "Merkmale" von den BCDs 411b ist, dass mehrere Pakete in einem Burst verbunden werden können, aber wenn die Bits 7:3 des Bytes 0 alle 0 sind und die Bits 7:0 des Bytes 1 alle 0 sind, dann kann der BCD 411b den Rest des Bursts ignorieren. Wenn direkt aneinander folgende Bursts demselben Adapter zugewiesen sind, kann er, um den Vorteil zu nutzen, den Funk nicht abschalten und kann den gesparten allgemeinen Anteil des Bursts für eine zusätzliche Nutzlast verwenden. Dies kann die erforderliche 1-zu-1 Zuordnung von zugewiesenen Bursts zu Paketen behalten. Außerdem, wenn das Erfordernis, Nullen am Anfang des Pakets zu vermeiden, nicht erfüllt ist, kann es die Anzeige des Rückstaus (backlog indicator) sein.
  • Aktive Adapter, die über keine Daten verfügen, die gesendet werden können, können Inroute-Pakete mit der vollen zugewiesenen Burst-Größe senden ohne ein gekapseltes Datagramm, um die Benutzung des Kanals aufrecht zu erhalten und um eine Messung der Inroute-PER von der NCC 411a zu ermöglichen. Dies kann ersetzt werden, um die periodischen Pakete für die Verwaltung des Netzwerks, die Informationen zum Systemprofil beinhalten, einzuschließen.
  • Ein Rahmen von Burst-Daten (d.h. ein Inroute-Paket) für Aloha-Bursts und Ranging-Bursts hat die Struktur, die in der 6m gezeigt ist. Die NCC 411a kann die Art des Bursts aus der Information zur Nummerierung in dem Datenkopf des Pakets erkennen. Die Struktur für ein Inroute-Paket umfasst die folgenden Felder: ein Feld 625a für den niedrigen Bereich einer Seriennummer, ein Feld 625b für die Anzeige des Rückstaus, ein Feld 625c für die Anzeige des Auffüllens, ein Feld 625d für die Nummer des Rahmens, ein Feld 625e für die Nummer des Bursts, ein Feld 625f für die Länge FEC, ein Längen-Feld 625g, ein Feld 625h für den oberen Teil der Seriennummer, ein Feld 625i für die Zielidentifikation (destination ID), ein Rückstau-Feld 625j, ein Auffüll-Feld 625k, ein Feld 6251 der gekapselten Datagramme und ein CRC-Feld 625m. Das Feld 625a für den unteren Bereich der Seriennummer speichert die 8 niederwertigsten Bits der Seriennummer. Die Seriennummer ist aufgeteilt, aufgrund der BCD-Anforderungen im Hinblick auf die Position des Längenfelds 625g und aufgrund der Notwendigkeit, dass die ersten 13 Bits nicht 0 sind. Das Feld 625b mit 1 Bit für die Anzeige des Rückstaus zeigt die Anwesenheit des Rückstau-Felds an. Dieses sollte für alle Aloha-Bursts und nicht-zugewiesene Ranging-Bursts vorhanden sein. Das Feld 625c mit 1 Bit für die Anzeige des Auffüllens zeigt das Fehlen des Auffüll-Felds an. Das Feld sollte als eine 0 codiert sein, um anzuzeigen, dass eine Auffüllung vorhanden ist. Der Grund ist, dass, wenn auf diese Art und Weise codiert, das so die BCD-Anforderung, dass 1 von 13 spezifischen Bits gesetzt sein muss, erfüllt werden kann. Wenn es nicht gesetzt ist, dann ist das Paket bereits aufgefüllt und ein Byte der Auffüllung kann dafür verwendet werden, den Rückstau frei zu schalten.
  • Das Feld 625d für die Nummer des Rahmens speichert die 2 am wenigsten signifikanten Bits der Rahmennummer und kann der NCC 411a helfen zu bestimmen, welcher Burst empfangen wurde. Das Feld 625e mit 4 Bit für die Burst-Nummer zeigt die Zeitnische des Bursts (burst slot) an, in dem der Rahmen übertragen wurde, was dabei hilft, diesen Burst als einen Burst vom Typ Aloha zu identifizieren. Das Feld 625f mit 8 Bit für die Länge FEC ist der FEC-Wert für die Länge, die mittels eines Nachschlagens in einer Tabelle in der Software erzeugt wird. Das Längenfeld 625g mit 8 Bit ist die Länge des Bursts und beinhaltet alle Bytes beginnend mit dem Feld 625b für die Anzeige des Rückstaus bis hin zum CRC-Feld 625m. Das Feld 625h mit 8 Bit für den oberen Teil der Seriennummer speichert die 8 am meisten signifikanten Bits von der Seriennummer des Adapters der Quelle. Das Feld 625i für die Zielidentifikation gibt die hybride Ziel-Verteilerstelle an. Das Rückstau-Feld 625j zeigt die Anzahl von Bytes des Rückstaus an, die vorhanden sind. Sie ist als eine Gleitpunktzahl (floating point number) codiert mit einem Feld mit 2 Bit für den Exponenten und einer Mantisse mit 6 Bit und kann von der IRU gerundet werden. Das Ende des Rückstaus wird angezeigt durch 8Rückstau[7:6] × Rückstau(5:0) × 2 + SeqNr + Größe des Felds des gekapselten Datagramms. Als solches kann es bestätigte Daten außerhalb der Reihe beinhalten. Es wird nur verwendet, um einen Anstieg in der Größe des Rückstaus anzuzeigen, wie er von der IRU gemessen wird. Die Größe von diesem Feld ist für etwas weniger als 2 Sekunden bei 256 Kbps ausreichend. Wenn das Auffüll-Feld 625k vorhanden ist, besitzt es ein erstes Byte, das die gesamte Anzahl der Auffüll-Bytes (N) anzeigt; alle anderen Bytes sind vom Typ "egal" ("don't care"). Dieses Feld 625k wird verwendet, um ein Auffüllen von Paketen zu erlauben, um die Benutzung einer Verbindung aufrecht zu erhalten, wenn keine Daten übertragen werden müssen und um das Auffüllen von Paketen zu erlauben, um die minimale Burst-Größe für eine Turbo-Codierung zu erreichen. Das Feld 625l mit N × 8 Bits für gekapselte Datagramme enthält 0 oder mehr Bytes von gekapselten Datagrammen. Es gibt keine Beziehung zwischen den Grenzen eines IP-Datagramms und dem Inhalt von diesem Feld; d.h., dieses Feld 625l kann ein Teil von einem IP-Datagramm oder mehrere IP-Datagramme enthalten. Der Wert von N kann bestimmt werden, indem man die Größe von den anderen Feldern in dem Paket von der Länge abzieht. Das CRC-Feld 625m speichert eine CRC mit 16 Bit; ein Burst mit einer ungültigen CRC wird fallen gelassen und Statistiken beibehalten.
  • Wie in der 6n gezeigt ist, weist die Struktur von einem anderen Inroute-Paket die folgenden Felder auf: ein Feld 627a für den unteren Bereich der Nummer einer Sequenz, ein Feld 627b für eine Anzeige des Rückstaus, ein Feld 627c für die Anzeige eines Auffüllens, ein Feld 627d für die Nummer des Rahmens, ein Feld 627e für die Burst-Nummer, ein Feld 627f für die Länge FEC, ein Längenfeld 627g, ein Feld 627h für den oberen Bereich einer Nummer einer Sequenz, ein Rückstau-Feld 627i, ein Auffüll-Feld 627j, ein Feld 627k für gekapselte Datagramme und ein CRC-Feld 6271. Das Feld 627a für den unteren Teil einer Nummer einer Sequenz speichert die 8 am wenigsten signifikanten Bits von der Sequenz und hat daher eine Länge von 8 Bits. Die Sequenznummer ist geteilt, aufgrund der BCD-Anforderungen für die Positionierung der Längen-Felder 627f und 627g genauso wie aufgrund der Notwendigkeit, zu vermeiden, dass an bestimmten Bit-Positionen überall eine 0 steht. Das Feld 627b mit 1 Bit für die Anzeige des Rückstaus zeigt das Vorhandensein des Rückstau-Felds an. Dies sollte für Aloha-Bursts und nicht-zugewiesene Ranging-Bursts immer vorhanden sein. Das Feld 627c mit einem Bit für die Anzeige eines Auffüllens zeigt das Fehlen des Auffüll-Felds 627j an. Dieses Feld 627j sollte als eine 0 codiert sein, um die Anwesenheit eines Auffüllens anzuzeigen. Der Grund für eine Codierung auf diese Art und Weise liegt darin, dass so die BCD-Anforderung, dass 1 von 13 spezifischen Bits gesetzt ist, erfüllt werden kann. Wenn sie nicht gesetzt sind, dann ist das Paket bereits aufgefüllt und ein Teil des Auffüllens kann dafür verwendet werden, um den Rückstau frei zu schalten.
  • Das Feld 627d für die Nummer des Rahmens speichert die 2 am wenigsten signifikanten Bits der Rahmennummer und kann der NCC 411a helfen zu bestimmen, welcher Burst empfangen wurde. Das Feld 627e mit 4 Bit für die Burst-Nummer zeigt die Burst-Zeitnische an, in der der Rahmen übertragen wurde. Mit dem Zusatz der Inroute und der Nummer des Rahmens, in dem empfangen wurde, ist die NCC 411a in der Lage, eindeutig die Quelle (SerNr) und das Ziel (DestId) zu bestimmen. Das Feld 627f mit 8 Bit für die Länge FEC ist der FEC-Wert für die Länge, die durch ein Nachschlagen in einer Tabelle in der Software erzeugt wird. Das Längen-Feld 627b mit 8 Bit ist die Länge des Bursts und beinhaltet alle Bytes beginnend mit dem Feld 627b für die Anzeige des Rückstaus bis hin zum CRC-Feld 627m. Das Feld 627h mit 8 Bit für den oberen Bereich der Nummer der Sequenz speichert die 8 am meisten signifikanten Bits aus dem Feld der Sequenznummer, das für das Protokoll der erneuten Übertragung verwendet wird. Dies ist die selektive Bestätigung, gleitendes Fenster, Byte-Adresse von dem ersten Byte des Felds für gekapselte Datagramme. Mit einer Fenstergröße von 32 Kbyte ist dies groß genug für 1 Sekunde bei 256 Kbps. Das Rückstau-Feld 627i, das Auffüll-Feld 627j, das Feld 627k für gekapselte Datagramme und das CRC-Feld 627m sind ähnlich zu den Feldern 625j, 625k, 6251 und 625m aus dem Paket 625.
  • Einige der Pakete, die an die NCC 411a gesendet werden, benötigen keinen IP-Datenkopf. Daher können Einsparungen bei der Bandbreite erreicht werden, indem viel kleinere Datagramm-Datenköpfe gesendet werden, wie es in der 6o gezeigt ist. Das Paket 629 beinhaltet ein reserviertes Feld 629a mit 4 Bits, was während der Übertragung einen Wert von 0 haben sollte und verwendet werden kann, um Verschlüsselung, Kompression oder Prioritätswerte zu spezifizieren. Ein Feld 629b (12 Bits) für Datagramm-Zähler/CRC speichert einen Datagramm-Zähler-Wert mit 12 Bit, von dem eine CRC mit 12 Bit mittels einer Software berechnet werden kann bezogen auf dieses gekapselte Datagramm, erweitert um die SerNr und die DestId; das Resultat wird in dem Feld 629b über dem Datagramm-Zähler-Wert gespeichert. Der Zweck von diesem Feld 629b ist es, einen Verlust der Synchronisation zwischen der IRU 109a und der NCC 411a zu erkennen, um so ein Wiederzusammensetzen ohne Fehler und korrekter Quell- und Zieladressen sicher zu stellen, und sicher zu stellen, dass keine Verluste von Datagrammen auftreten. Fehler bei dieser CRC sollten als Fehler bei der Synchronisation verstanden werden und die IRU 109a sollte von der NCC 411a gezwungenermaßen in den inaktiven Zustand geschaltet werden, um so eine neue Synchronisation zu initiieren. Das Polynom, das bei der Kalkulation dieser CRC verwendet wird, lautet X12 + X11 + X3 + X2 + X + 1 (0xF01) und der vorgegebene (anfängliche) Wert ist 0xFFF. Das Paket 629 weist auch ein Feld 629c mit 4 Bit für die Version des Protokolls auf; dieses Feld 629c kann mit einer 0 codiert werden, um Datagramme für die Verwaltung des Netzwerks (network management) anzuzeigen. Des Weiteren kann aus Gründen der Netzwerksicherheit verhindert werden, dass der Wert von dem Treiber des Zentralcomputers (host driver) gesendet wird. Des Weiteren enthält das Paket 629 ein Feld 629e mit 8 Bit für den Typ der Nachricht, um den Nachrichtentyp anzugeben, ein Längenfeld 629f mit 16 Bit, um die Länge des Datagramms (einschließlich des Datenkopfes) anzugeben und ein Nutzlast-Feld 629g, bei dem es sich um ein Feld mit variabler Länge handelt (N × 8 Bits). Der Wert von N ist das Längen-Feld, das bei allen Nutzlast-Formaten vorhanden ist.
  • 6p zeigt das Nutzlast-Format einer Inroute für IP-Datagramme. Das Datagramm 631 beinhaltet ein reserviertes Feld 631a, ein Feld 631b für Datagramm-Zähler/CRC und ein Feld 631c für die Version des Protokolls; die ähnlich sind zu denen des Datagramms aus der 6o. Zusätzlich enthält das Datagramm 631 ein Feld 631d (4 Bits) für die Länge des Datenkopfes, um die Länge des IP-Datenkopfes zu speichern, ein Feld 631e (8 Bits) für den Typ des Dienstes, um den Typ des Dienstes anzugeben, ein Längen-Feld 631f (16 Bits), um die Länge des gesamten Datagramms einschließlich des Datenkopfes zu speichern und ein Feld 631g (N × 8 Bits) für den Rest des Datagramms. Details bezüglich des Rests eines IP-Rahmens sind in IETF (Internet Engineering Task Force) RFC 791 beschrieben, was hiermit unter Bezugnahme eingeschlossen wird. Der Wert von N wird aus dem Längen-Feld abgeleitet. Es sollte beachtet werden, dass der vorherige Datenkopf die ersten vier Bytes des IP-Datenkopfes beinhaltet.
  • Es ergibt eine Anzahl von Szenarios, bei denen die NCC 411a den Adapter erzwungenermaßen in den deaktivierten Zustand versetzen kann. Beispielsweise, wenn die NCC 411a einen Fehler in der Synchronisation mit dem Adapter erkennt, der sich aus Fehlern in der Kapsel-Schicht (encapsulation layer) des Protokolls ergibt oder durch das Feld 629c für die Version des Protokolls und das Längen-Feld 629f der Nutzlast 629g. Zusätzlich, wenn die NCC 411a keine Inroute-Pakete mit einer korrekten CRC von dem Adapter für 24 Rahmenzeiten bekommt, dann wird der Adapter inaktiv. Außerdem, wenn die NCC 411a für eine Anzahl von Rahmenzeiten, die in der NCC 411a konfiguriert ist, keine Inroute-Pakete mit einer korrekten CRC erhält, die gekapselte Datagramme enthalten. Davor kann es sein, dass dem Adapter die Zuweisung von Bandbreite aufgrund einer Inaktivität reduziert wird. Die Inaktivität kann dem Adapter aufgezwungen werden, wenn die NCC 411a Inroute-Pakete mit korrekter CRC erhält, die gekapselte Datagramme enthalten und die bereits bestätigt worden sind (außerhalb des Fensters oder bei vollständigem Überlappen vorheriger Daten) nach einer konfigurierbaren Anzahl von Rahmenzeiten, seitdem das letzte Mal die SeqNr fortgeschrieben wurde. Dies kann aufgrund übermäßiger wiederholter Übertragungen oder aufgrund von Fehlern in der Synchronisation sein. Schließlich kann der Adapter durch einen Benutzerbefehl inaktiv geschaltet werden.
  • Eine IRU 109a kann inaktiv werden, wenn die IRU 109a keine Pakete für die Zuweisung von Bandbreite von ihrer aktuellen Inroute-Gruppe für 24 Rahmenzeiten (frame times) erhält, die der IRU 109a Bandbreite zugewiesen hat. Wenn das Paket zur Zuweisung von Bandbreite nicht empfangen wird, darf die IRU 109a nicht während dieses Rahmens senden, aber kann sich selbst weiterhin als aktiv betrachten. Der Empfang eines expliziten Befehls von der NOC 113 kann auch den Status der IRU 109a von aktiv nach inaktiv wechseln. Des Weiteren kann ein USB-Reset oder ein USB-Abschalten (USB Suspend) dazu führen, dass der Adapter inaktiv wird und der Rückstau des Adapters geleert bzw. gelöscht wird. Der Adapter kann wieder aktiv werden, in Abhängigkeit von empfangenen Nachrichten von der NOC 113. Des Weiteren kann die IRU 109a inaktiv werden, wenn der Übertragungspfad des Adapters gesperrt wird aufgrund verschiedener Bedingungen, beispielsweise Verlust der FLL-Kopplung, Verlust der Synchronisation der Überrahmen, und etc.
  • Jede der Verteilerstellen, die von der NCC 411a unterstützt werden soll, muss in der NCC 411a konfiguriert werden. Für jede Identifikation eines Gateways (gateway ID) hat die NCC 411a die Zuordnung zwischen der Adresse der Verteilerstelle und der IP-Adresse der Verteilerstelle. Diese Zuordnung kann periodisch an alle Empfänger gesendet werden. Der Empfänger verwendet die Übertragung der Zuord nung, um zu bestimmen, welche Identifikation einer Verteilerstelle mit seiner IP-Adresse der Verteilerstelle verknüpft ist und informiert die IRU 109a, welche Identifikation der Verteilerstelle für eingehende Nachrichten zu verwenden sind, wenn sie das erste Mal aktiv wird unter Verwendung eines Aloha-Bursts. Dies kann Modi unterstützen, bei denen die IP-Adresse der Verteilerstelle dynamisch zum Zeitpunkt des Aufbaus der Verbindung gesetzt wird.
  • Die Quell-Adresse können die unteren 28 Bits von den 32 Bit der Seriennummer des Sender-Empfängers sein. Dies wird verwendet, um Pakete wieder aufzubauen. Nachrichten können über die Seriennummer an einen Empfänger gesendet werden für Abfragen, Zuweisung von Bandbreite und Unterstützung einer erneuten Übertragung (retransmission support).
  • Die zeitliche Abstimmung im Netzwerk ist dafür ausgelegt, die zeitliche Abstimmung der Bursts (burst timing) von einer Gruppe von Rückkanälen zu steuern, die sich dieselbe zeitliche Abstimmung der Rahmen teilen. Die zeitliche Abstimmung der Rahmen wird von einem Puls von der NCC 411a abgeleitet. Die NCC 411a weist Bandbreite zu, koordiniert die Konfiguration der Öffnung (aperture configuration) und sendet rahmende Impulse (framing pulses) an beide BCDs, die den Verkehr empfangen, und an die Einheiten für die zeitliche Abstimmung, die die Paketverzögerung (packet delay) messen.
  • Die NOC 113 kann eine Information bezüglich des Rahmenformats im Rückkanal einmal je 8 TDMA-Rahmen bereitstellen. Die Rahmenzeit für TDMA beträgt 45 Millisekunden. Daher kann der "Überrahmen" ("super frame") des Rückkanals als 360 Millisekunden definiert werden. Um die zeitliche Abstimmung der Rahmen des Rückkanals korrekt zu koordinieren, wird dem Empfänger (receiver) zusätzliche Information zur Verfügung gestellt, so dass der Empfänger die Zeit für seine Burst-Übertragungen zeitlich genau als einen Versatz bezogen auf den empfangenen "Überrahmen" abstimmen kann.
  • Demgemäß sendet die NCC 411a einen Markierungsimpuls für Überrahmen einmal alle 360 ms an die Einheiten für die zeitliche Abstimmung 409 und überträgt damit einhergehend einen IP-Rahmen eines Überrahmens (super frame header, Datenkopf des Überrahmens) an alle IRUs 109a. Ein Rahmenimpuls wird an die BCDs 411b alle 45 Millisekunden gesendet. Die Verzögerung zwischen dem Markierungspuls des Überrahmens und des zugeordneten Rahmenimpulses ist eine feste Zeit, die als "Raumzeitversatz" ("space timing offset") bezeichnet wird. Der Raumzeitversatz berechnet sich als das Maximum der Gesamtumlaufzeit (round-trip time) von dem am weitesten entfernten Empfänger plus zwei Rahmenzeiten. Die zwei Rahmenzeiten werden als Puffer bereitgestellt, um sicher zu stellen, dass der Empfänger ausreichend Zeit hat, die Daten des Rahmenformats des Rückkanals zu verarbeiten und die Daten des Rückkanals an die Sendeeinheit im Haus eine halbe Rahmenzeit vor der Übertragungszeit des Rahmens weiter zu leiten. Der Datenkopf des Überrahmens wird von jedem Sender-Empfänger (transceiver) 109 verwendet, um den Start der Rahmenmarkierung in Bezug auf die Markierung des Überrahmens der NCC 411a zu synchronisieren. Diese Information ist jedoch nicht ausreichend, weil es eine Verzögerung gibt zwischen der Zeit, zu der die NCC 411a den Datenkopf des Überrahmens generiert, bis der Datenkopf von dem Empfänger empfangen wird.
  • Die Verzögerung des Datenkopfes des Überrahmens schließt die NOC-Verzögerung, die Übertragungszeit zum Satelliten (von der NOC 113) und die Übertragungszeit von dem Satelliten an den spezifischen Empfänger ein. Die Übertragungszeit von dem Satelliten zu dem spezifischen Empfänger ist ein bekannter Parameter, der während des Rangings bestimmt wird. Dieser Wert kann sich leicht verändern aufgrund einer Verschiebung des Satelliten (satellite drift) entlang der vertikalen Achse. Um diese Variation auszugleichen, wird eine zeitliche Abstimmung der Echos (echo timing) bei der NOC implementiert, um Änderungen bezüglich der Position des Satelliten zu messen. Die zeitliche Abstimmung der Echos misst sowohl die Übertragungszeit von der NOC 113 zu dem Satelliten 107 und die Satellitenverschiebung von der Position der NOC (mit der die Verschiebung von der Position des Empfängers angenähert wird). Der Sender-Empfänger 109 weiß nichts von der Verzögerung in der NOC 113, die sich in Echtzeit verändern kann. Daher wird eine zweite IRU 409d in der NOC 113 implementiert, um die NOC-Verzögerung zu messen. Ein Puls wird an diese IRU 409d gesendet, wenn der Rahmen gesendet werden soll und die IRU 409d detektiert, wann der Rahmen tatsächlich gesendet wurde. Diese Verzögerung wird in der Nachricht der Rahmenzeit an alle Rückkanäle übertragen, um eine Anpassung bezüglich der NOC-Verzögerung vorzunehmen, wenn die tatsächliche Zeit vom Start des Überrahmens berechnet wird.
  • Wenn der Sender-Empfänger 109 ein Überrahmen-Paket empfängt, versieht der Sender-Empfänger 109 das Paket mit einer Zeitmarkierung (time-stamp). Diese Zeitmarkierung wird beispielsweise unter Verwendung eines internen Zählers mit 32 Bit, der frei bei 32,768/4 MHz läuft, erzeugt. Damit die Sender-Empfänger 109 genau bestimmen können, wann die Markierung des Überrahmens an dem Netzknoten der Outroute (outroute hub) aufgetreten ist, subtrahiert die Software des Benutzerterminals 101 die Satellitenverzögerung der Stelle (site) und die NOC-Verzögerung. Die NOC-Verzögerung wird in dem Paket zur Nummerierung der Rahmen übertragen. Diese Verzögerung wird bei dem HUB mittels der IRU für die lokale zeitliche Abstimmung berechnet. Die NOC 113 stellt auch den Anteil der Satellitenverzögerung, der auf dem Weg zwischen der NOC 113 und dem Satelliten entsteht, in dieser Nachricht als eine Differenz zwischen der lokalen zeitlichen Abstimmung und der zeitlichen Abstimmung des Echos der IRUs 409 zur Verfügung. Der Empfänger hat einen eingestellten Wert für die Satellitenverzögerung auf der Strecke vom Satelliten zum Empfänger; anders als das Ranging handelt es sich dabei um einen festen Wert. In dieser Situation wird die NOC-Verzögerung, die beim Ranging ermittelt wurde, gespeichert und die Änderung in der NOC-Verzögerung wird auch auf die Verzögerung zwischen Empfänger und Satellit angewendet, um die Satellitenverschiebung anzunähern. Wenn das Ranging durchgeführt wird, nähert der PC diesen Wert auf der Grundlage der Position des Satelliten, der Position des Empfängers, der zeitlichen Abstimmung des NOC und des Raumzeitversatzes an, der in der NOC konfiguriert ist. Der Ranging-Prozess passt diesen Wert an und die Stelle (site) speichert den endgültigen Wert.
  • Sobald die zeitliche Abstimmung für Überrahmen generiert worden ist, kann die Stelle ihre Übertragungszeit bestimmen, so dass der Rahmen zu der korrekten Zeit von der NOC 113 empfangen wird. Die Zeit, zu der die Stelle übertragen kann, liegt einen Satellitensprung (satellite hop) vor der Zeit, zu der NOC 113 erwartet, die Daten zu empfangen. Die Übertragungszeit wird gemessen, indem man mit dem festen Raumzeitversatz später startet als die neu erzeugte Überrahmen-Zeit. Die NOC-Verzögerung und die Verzögerung zwischen Empfänger und Satellit können von dieser Zeitbasis abgezogen werden. Die abschließende Anpassung bezüglich der Satellitenverschiebung wird gemacht, indem die Differenz der NOC-Verzögerung zwischen dem aktuellen und dem Ranging bestimmt wird und angewendet wird.
  • Der "Ranging"-Prozess, wobei eine Stelle (site) auf einer NCC 411a konfiguriert wird, wird nachfolgend beschrieben. Wenn die IRU 109a konfiguriert ist, stellt der zentrale PC 101 Parameter zur Verfügung, einschließlich eines "Versatzes der zeitlichen Abstimmung bezüglich der Entfernung" ("range timing offset") für den Empfänger. Zu dieser Zeit aktiviert die IRU 109a die Übertragung möglicherweise nicht, wenn die zeitliche Abstimmung des Rangings (ranging time) null ist. Die IRU 109a kann jedoch die MAC für die zentrale Liste (master list) der NCC 411a freigeben und diese Nachricht lokal empfangen. Danach, wenn die IRU 109a die zeitliche Abstimmung der Übertragung erhält und von dem zentralen Computer 101 beauftragt wird, das Ranging durchzuführen, kann die IRU 109a eine NCC 411a auswählen in Abhängigkeit davon, dass sie einen verfügbaren Ranging-Burst hat. Die IRU 109a fragt eine Übertragung zum Ranging an, indem sie eine Nachricht über den Ranging-Burst unter Verwendung eines Standardwerts der Leistung nach einer zufälligen Zahl von Zurückweisungen von Rahmen (frame backoffs) sendet. Wenn keine Antwort erhalten wird und der Burst noch verfügbar ist, kann die IRU 109a die Leistung erhöhen und es erneut versuchen. Wenn der Burst nun einem anderen Benutzer zugeteilt ist, kann die IRU 109a dahin zurückgehen, eine NCC 411a auf der Basis von verfügbaren Ranging-Bursts auszuwählen. Sobald die Ranging-Antwort empfangen wurde, kann die IRU 109a damit beginnen, mit jedem Rahmen Ranging-Daten zu senden; diese Daten können die Rahmennummer beinhalten. Als nächstes passt die IRU 109a die Ranging-Zeit (ranging time) und die Leistung an, und zwar basierend auf der NOC-Antwort, und setzt die Anpassung fort, bis die IRU 109a sich innerhalb einer engen Toleranz befindet. Die IRU 109a speichert dann die Werte, wenn das Ranging erfolgreich war. Die IRU 109a schaltet dann den normalen Übertragungsmodus frei.
  • Die NCC 411a kann in der Lage sein, eine Stelle anzuweisen, in den Ranging-Modus überzugehen. Wenn diese Stelle in diesen Modus übergeht, kann diese Stelle den Ranging-Burst verwenden, der ihr zugewiesen wurde. Sie kann normalen Datenverkehr (oder ein kleines Füll-Typ-Paket) an die NCC 411a übertragen. Die NCC 411a kann die zeitliche Abstimmung und die Leistung für diese Stelle anpassen. Diese Anpassungen können gespeichert werden, wenn die NCC 411a anzeigt, dass ein neues Ranging (re-range) für die Stelle erfolgreich war.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung basieren die Anforderungen des Rückkanals im Wesentlichen auf einem Datenverkehrsmodell, das das Datenverkehrsmuster für einen typischen Benutzer definiert. Die Anforderungen hinsichtlich der Kapazität beispielsweise können wie nachfolgend sein. Es sei angenommen, dass das System 100 auf einem 2-zu-1-Verhältnis von Outroute-Transpondern und Rückkanal-Transpondern basiert. Eine beispielhafte Anforderung ist ungefähr 22.000 Benutzer je Transponder, so dass 45.000 Benutzer (4.500 aktive) je Transponder für den Rückkanal benötigt werden. Unter der Annahme eines 2-zu-1-Verhältnisses werden 300 Rückkanäle mit 64 Kbps je Transponder vom System 100 unterstützt, mit jeweils 15 aktiven Benutzern je Rückkanal. Jede NCC 411a unterstützt bis zu 30 Rückkanäle (32 BCDs, von denen 2 als Ersatz bereitstehen). Da jeder Rückkanal 15 aktive Benutzer unterstützt, kann die Größenbestimmung der Bandbreite 450 aktive Benutzer für eine NCC 411a annehmen. Die Rückkanäle können in Gruppen von 30 Rückkanälen skaliert werden.
  • Als Alternative kann das System 100 ein 5-zu-1-Verhältnis von Outroute-Transpondern zu Rückkanal-Transpondern unterstützen. In diesem Fall stellt das System bis zu 600 Rückkanäle mit 64 Kbps je Transponder bereit, mit je 25 aktiven Benutzern je Rückkanal.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die Rückkanäle an einer NCC 411a das Springen zwischen Frequenzen (frequency hopping) unterstützen, um eine verbesserte Effizienz des Systems 100 bereitzustellen. Eine Teilgruppe der Rückkanäle kann konfiguriert sein, um ein Konkurrenzprotokoll (contention protocol), wie beispielsweise Aloha zu unterstützen. Es sollte beachtet werden, dass jedes äquivalente Konkurrenzprotokoll in dem System 100 verwendet werden kann. Ein Empfänger kann zufällig einen Rückkanal mit Aloha-Zeitnischen (Aloha slots) auswählen. Im Gegenzug kann die NOC 113 dem Empfänger einen Datenstrom auf demselben oder auf einem anderen Rückkanal zuweisen. Die NOC 113 kann die Frequenz für den zugewiesenen Datenstrom ändern, wenn die Stelle (site) zusätzliche Bandbreite benötigt, wenn eine andere Stelle zusätzliche Bandbreite auf demselben Rückkanal benötigt oder wenn die Seite für eine Abfrageantwort (poll response) auf einem anderen Rückkanal verwendet werden kann, um den BCD 411b für den Rückkanal gesperrt zu halten. Das Abfragen der NCC (NCC polling) wird verwendet, um die BCDs 411b gesperrt zu halten. Der Algorithmus zum Abfragen der NCC stellt außerdem sicher, dass keine Bandbreite zum Abfragen von Stellen verschwendet wird, die bekanntermaßen entweder gut oder schlecht sind. Der Algorithmus zum Abfragen der NCC kann Stellen basierend auf einer LRU verwendeten Liste abfragen. Sowohl die Liste der am wenigsten aktuell verwendeten (least recently used) und der "bekannt schlechten" ("known bad") kann periodisch durchforstet werden, um den Zustand einer Stelle (site health) von allen Stellen zu verifizieren. Wenn die NCC 411a die Frequenz für eine Stelle ändert, kann die NCC 411a mindestens einen einzelnen Rahmen bereitstellen, damit die Stelle sich auf die neue Frequenz einstellen kann.
  • Ein Benutzer des Systems kann eine Bandbreite in einem der folgenden drei Zustände zugewiesen bekommen. In einem ersten Zustand, wenn der Benutzer für eine Zeitdauer keinen Verkehr übertragen hat, dann kann der Benutzer inaktiv sein. Wenn er inaktiv ist, kann der Benutzer Aloha verwenden, um einen anfängli chen Datenverkehr an die NOC 113 zu senden. Der zweite Zustand liegt vor, wenn der Benutzer aktiv ist. In diesem Zustand wird ein periodischer Datenstrom für den Benutzer aufgebaut. Der periodische Datenstrom, mit 1 Kbps, reicht aus, um die TCP-Bestätigungen abzuwickeln unter der Annahme eines Bestätigungs-Reduzierungs-Timers (ack reduction timer) von 400 Millisekunden. In dem dritten Zustand übersteigt der Übertragungsrückstau des Benutzers einen vorgegebenen Wert, so dass zusätzliche Bandbreite bereitgestellt wird. Zusätzliche Zuweisungen von Bandbreite werden bereitgestellt, bis das Maximum erreicht ist oder bis der Rückstau beginnt sich zu verringern.
  • Ein reines Aloha-System nimmt an, dass ein Paket zufällig in einer Zeitnische übertragen wird, wenn eine Datenübertragung angefragt ist. Die übliche Effizienz eines reinen Aloha-Systems beträgt 7%; dies bedeutet, dass wenn mehr als 7% des Systems belastet ist, eine große Anzahl von wiederholten Übertragungen notwendig sein kann, wodurch die Verzögerungen der Antwortzeit zu lang werden. Mit einer Effizienzrate von 7% würde jeder aktive Benutzer (64 Kbps/Rückkanal) × (1 Rückkanal/15 Benutzer) × (0,07) = 300 Bits/sec erhalten. Diese Bandbreite reicht offensichtlich nicht aus. Des Weiteren kann es bei Aloha-Rückkanälen mehr Schwierigkeiten geben, zukünftige Techniken der Effizienzsteigerung anzuwenden, aufgrund der Kollisionsnatur des Kanals.
  • Ein Aloha-System mit Diversität (diversity Aloha system) ist eine Anpassung an ein reines Aloha-System dahingehend, dass jedes Paket tatsächlich 3 mal gesendet wird. Dieser Kanal wird dadurch zu 14% effizient. Dies verdoppelt den Durchsatz auf 601 Bits/sec.
  • Eine Aloha-Technik mit periodischem Datenstrom (Aloha/periodic stream technique) basiert auf der Idee, in der Lage zu sein vorherzusagen, welche Art von Datenverkehr ein Benutzer über den Rückkanal übertragen könnte. Für den vorhergesagten Datenverkehr (der für den größten Teil der Zeit auftritt) kann der Benutzer eine Bandbreite ohne Kollisionen (non-collision bandwidth) zur Verfügung haben. Wenn die Anforderungen des Datenverkehrs den vorhergesagten Pegel übersteigen, kann dem Benutzer eine zusätzliche zugewiesene Bandbreite zur Verfügung gestellt werden.
  • Eine Aloha-Technik mit periodischem Datenstrom PLUS (Aloha/periodic stream-PLUS technique) setzt auf den oben beschriebenen Aloha-basierenden Konzepten auf. Einige der Fähigkeiten, die zusätzlich zu dem periodischen Datenstrom bereitgestellt werden, sind die Folgenden: Lastverteilung und minimale Verzögerung. Der Verkehr wird balanciert, um sicher zu stellen, dass wenig beschäftigte Benutzer (solche, die keine zusätzliche Bandbreite benötigen) über alle Rückkanäle gleich verteilt sind, die den Datenstrom unterstützen. Außerdem wird ein Algorithmus für eine minimale Verzögerung, der weiter unten genauer beschrieben wird, eingesetzt, um sicher zu stellen, dass der Benutzer-Datenverkehr in zweckdienlicher Weise an die NOC 113 übertragen wird.
  • Der Ansatz für eine minimale Verzögerung beruht auf einer gleichmäßigen Aufteilung der gesamten Bandbreite unter allen aktiven Benutzern, mit Ausnahme der Bandbreite, die für die Benutzer verwendet wird, die zusätzliche Bandbreite benötigen. Ein Minimum (4 Kbps oder so) kann für jeden Benutzer sichergestellt werden, so dass andere Benutzer keine zusätzliche Bandbreite erfragen können, wenn nicht jede Stelle diesen minimalen Betrag an Bandbreite hat. Dieser Ansatz liefert optimale Ergebnisse, wenn die Rückkanäle gering belastet sind. Wenn Benutzer aktiv werden, werden sie den Rückkanälen zugewiesen, die die kleinste Anzahl von Benutzern haben, wodurch sich eine automatische Verteilung der Last ergibt.
  • Zusätzlich wird eine minimale Burst-Größe für einen Burst je Benutzer (per-user burst) definiert. Diese Größe resultiert in einer maximalen Zahl (als M bezeichnet) von Bursts je Rahmen (die zwischen 3 (120 Byte) und 5 (71 Bytes) liegen kann) in Abhängigkeit von einer Analyse der Rahmen. Bei einem gegebenen Rückkanal wird angenommen, dass es 357 Burst-Bytes je Rahmenzeit gibt, wobei es sich um mindestens zwei Bursts des Datenverkehrs handeln kann. So wie Benutzer einem Rückkanal zugewiesen werden, erhalten sie Bandbreite gemäß der unten gezeigten Tabelle 4.
  • Figure 00770001
    Tabelle 4
  • Wenn M als 5 definiert ist, dann können bis zu 20 Benutzer unterstützt werden, wobei jeder Benutzer 2,5 Kbps erhält. Wenn M als 4 definiert ist, dann beträgt die Anzahl von Benutzern, die je Rückkanal unterstützt werden, 16, was oberhalb des benötigten Werts liegt.
  • Die Zuweisung von Bandbreite basiert auf der vorherigen Definition der Größe von einem "periodischen" Burst ("periodic" burst). Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird angenommen, dass drei Bursts gleicher Größe verwendet werden können. Da ein Rahmen mit 64 Kbps 57 Zeitnischen mit 7 Byte hat, kann jeder Burst eine Größe von 19 × 7 = 133 Bytes haben.
  • Der Algorithmus nimmt auch eine kleine Anzahl von Rückkanälen an, die voll von eingeteilten (slotted) Aloha-Zeitnischen sind. Diese Zeitnischen können von der Größe sein, um die normale erste Übertragung von einem Benutzer abzuwickeln (wobei es sich entweder um ein Nachschlagen einer DNS (DNS lookup) oder eine tatsächliche Anfrage handelt). Die Größen der Aloha-Bursts können auch 98 Bytes (14 Zeitnischen) betragen, um 4/Rahmen zu unterstützen. Eine feine Abstimmung kann erforderlich sein unter Verwendung einer ERLANG-Analyse bezüglich der Ankunftsgeschwindigkeit von Paketen von Empfängern in einem deaktivierten Zustand.
  • Wenn ein Aloha-Burst empfangen wird, wird dem Benutzer eine periodische Bandbreite zugewiesen. Der Bandbreite wird ein Wert in Sekunden für eine Zeitüberschreitung bei Inaktivität (inactivity timeout) zugewiesen. Insbesondere wenn bislang keine Daten von dem Benutzer empfangen wurden, verwendet der Algorithmus die konfigurierte lange Zeitüberschreitung. Wenn die vergangenen Daten auf periodische individuelle Pakete hinweisen, wird die konfigurierte kurze Zeitüberschreitung verwendet. Ansonsten wird die lange Zeitüberschreitung verwendet.
  • Wenn ein Empfangspaket anzeigt, dass der Rückstau größer ist als ein konfigurierter Betrag, kann zusätzliche Bandbreite bereitgestellt werden, um sicherzustellen, dass die Daten innerhalb einer konfigurierten Zeitdauer übertragen werden können, wenn eine ausreichende Bandbreite existiert. Dies kann es erforderlich machen, den Benutzer auf einen anderen Rückkanal zu schalten.
  • Der Algorithmus für die Zuweisung von Bandbreite stellt sicher, wenn möglich, dass nur die Benutzer mit periodischer Bandbreite (periodic bandwidth users) auf eine andere Frequenz bewegt werden. Dies erlaubt es den Benutzern mit hohem Durchsatz, ohne einzelne Rahmen mit Ausfallzeit (downtime) zu senden (was sich sonst ergeben würde, wenn die Stelle die Frequenzen wechseln muss). Wenn möglich, wird die Bandbreite zugewiesen, um sicher zu stellen, dass der Rückstau des Benutzer-Datenverkehrs innerhalb einer bestimmten Anzahl von Rahmen reduziert wird. Der gesamte Rückstau oberhalb des Betrags, der für zusätzliche Bandbreite benötigt wird, wird bestimmt. Der Algorithmus bestimmt, ob die angefragte Bandbreite innerhalb der Anzahl von Rahmen erfüllt werden kann. Wenn dem so ist, wird die Bandbreite wie benötigt zugewiesen; wenn nicht, dann beginnt der Algorithmus, die Bandbreite für solche Benutzer mit dem größten Rückstau zu begrenzen, wie weiter unten genauer beschrieben wird.
  • 7 zeigt ein Flussdiagramm des Verfahrens zur Begrenzung der Bandbreite in einem Rückkanal, wie es in dem System gemäß der 1 verwendet wird. Bandbreitenbegrenzer werden in dem System 100 verwendet, um sicher zu stellen, dass ein Benutzer nicht die Bandbreite für sich monopolisiert, wodurch eine Fairness beibehalten wird hinsichtlich der Art und Weise, wie Bandbreite zugewiesen wird. Die gesamte Bandbreite, die einem spezifischen Benutzer zugewiesen ist, kann in jedem Rahmen durch einen festen Betrag der Bandbreite begrenzt werden. Im Schritt 701 stellen die Sender-Empfänger 109 der NOC 113 Informationen bezüglich der Größe des Rückstaus bereit, den die Sender-Empfänger 109 besitzen. Die NOC 113, wie im Schritt 703, weist einen vorbestimmten minimalen Betrag der Bandbreite jedem der aktiven Benutzer zu. Dieser minimale Wert ist konfigurierbar in Abhängigkeit von der Kapazität des Systems 100 und der Anzahl von Benutzerterminals 101. Als nächstes bestimmt die NOC 113, ob überschüssige Bandbreite verfügbar ist, gemäß dem Schritt 705. Wenn Bandbreite verfügbar ist, prüft die NOC 113, ob das System alle Anforderungen bezüglich der Bandbreite erfüllen kann (wie es von der Rückstau-Information angezeigt wird) (Schritt 707). Wenn eine unzureichende Bandbreite verfügbar ist, um alle ausstehenden Anfragen (d.h., Rückstau) zu bedienen, dann bestimmt die NOC 113 den Rückstau, der am nächsten zu dem höchsten Rückstau ist, gemäß dem Schritt 709. Es sollte beachtet werden, dass während des Schritts 707 die Anfragen der Benutzer, die den größten Rückstau als die Grenze verwenden, nicht erfüllt werden konnten; dementsprechend wird ein anderer Schwellwert (threshold) auf der Grundlage des nächst größeren Rückstau-Werts definiert (Schritt 711). Die Schritte 707–711 werden wiederholt, bis ein Schwellwert erreicht ist, bei dem einige (oder alle) der Rückstaus der Benutzer über die gesamte Breite von Benutzern abgedeckt werden können. Zu dieser Zeit weist die NOC 113 den Benutzern Bandbreite zu, wie in dem Schritt 713, basierend auf dem veränderten Schwellwert. Dieser Ansatz stellt in vorteilhafter Weise sicher, dass alle Benutzer einen minimalen Betrag an Bandbreite erhalten, bevor die Benutzer mit großer Bandbreite weitere Zuweisungen von Bandbreite erhalten.
  • Als Alternative besteht ein anderer Ansatz zur Begrenzung der Bandbreite darin, Protokolle wie beispielsweise ICMP zu beschränken, so dass ein Benutzer einen Kanal für sich nicht mit PINGs monopolisieren kann.
  • 8 ist ein Flussdiagramm des Verfahrens für die automatische Kommissionierung, wie es in dem System gemäß der 1 verwendet wird. Das Verfahren der automatischen Kommissionierung ermöglicht es dem Benutzer, mit dem System 100 durch einen automatischen Prozess verbunden zu sein, der die notwendigen Konfigurationsparameter für den Sender-Empfänger 109 und die ODU 307 erhält. Der Übertragungspfad kann durch ein Hilfsmittel konfiguriert werden, das die Parameter der Übertragung auf dem PC 101 speichert, die eine Feineinstellung der zeitlichen Abstimmung der Rahmen (frame timing fine-tuning) (als "Ranging" bezeichnet) und die Werkzeuge (tools) für die Fehlersuche im Übertragungsteil (d.h. in der ITU 109b) des Sender-Empfängers 109 bereitstellt. Das System 100 stellt die automatische Kommissionierung bereit, ohne eine Telefonleitung zu benötigen. Der Zweck der automatischen Kommissionierung ist es, das System darauf vorzubereiten, dass es einsatzfähig ist.
  • Der Benutzer kann die Zweiwege-Stelle (two-way site) kommissionieren, ohne einen Zugang zu einer Telefonleitung oder dem Internet 105. Im Schritt 801 installiert der Benutzer Software auf dem PC 101. Der PC 101 führt ein automatisches Einrichtungsprogramm aus, wie in dem Schritt 803. Zum Beispiel, wenn der Benutzer das Einrichtungsprogramm von einer CD (compact disc) startet, kann der Benutzer eine Ortsinformation eingeben. Um so benutzerfreundlich wie möglich zu sein, kann die Information in der Form eines Landes, eines optionalen Staats/einer Provinz und der Stadt erfolgen. Aus dieser Information kann der PC 101 den Breitengrad und den Längengrad der Stelle schätzen und ein Zweiwege-"Leitsignal" (two-way "beacon") für die Stelle basierend auf der Information auf der CD auswählen. Das Programm weist den Benutzer an, wie in dem Schritt 805, die Antenne auf den Leitsignal-Satelliten (beacon satellite) zu richten unter Verwendung von vordefinierten Ausrichtungswerten. Das System 100 stellt den standardmäßigen Satelliten 107 und den zugeordneten standardmäßigen Transponder bereit, wodurch ein Benutzerterminal 101, das den Prozess der Kommissionierung durchläuft, eine Kommunikation mit der NOC 113 herstellen kann.
  • Nach einem erfolgreichen Ausrichten der Antenne (und Ranging) wird ein temporärer Kanal, wie in dem Schritt 807, von dem Sender-Empfänger 109 zu der NOC 113 über den Satelliten 107 hergestellt. Dieser temporäre Kanal kann entweder eine Verbindungs-orientierte oder verbindungslose (z.B. Datagramm) Verbindung unterstützen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung trägt der temporäre Kanal einen TCP/IP-Datenverkehr, wodurch die Verwendung eines benutzerfreundlichen Web-Zugangs und Fähigkeiten zum Übertragen von Dateien erlaubt werden. Die Software kann in der Lage sein, über das System 100 mit einem "Server für die automatische Kommissionierung" ("auto-commissioning server") in der NOC 113 zu kommunizieren, um die benötigte Zweiwege-Interaktion durchzuführen, um den Benutzer für einen Zweiwege-Zugang einzutragen.
  • In dem Schritt 809 sammelt die NOC 113 Benutzerinformation, wie beispielsweise Informationen zur Abrechnung und Buchhaltung, des Orts der Antenne des Benutzers und die Auswahl eines Diensteplans. Als nächstes lädt die NOC 113 die Parameter zur Konfiguration des Netzwerks, die Parameter zur Ausrichtung der Antenne und die Parameter zum Einstellen des Sender-Empfängers auf den PC 101, gemäß dem Schritt 811. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten die Parameter zur Ausrichtung der Antenne das Folgende: Längengrad des Satelliten (Ost oder West), Längengrad des Satelliten, Polarisation des Satelliten, Versatz der Polarisation des Satelliten (satellite polarization offset) und die Satellitenfrequenz. Die Parameter des Sender-Empfängers können eine Symbolgeschwindigkeit, Typ der Modulation, Modus der Rahmen, Viterbi-Modus und Verschlüsselungsmodus (scramble mode) enthalten. Als nächstes wird der PC 101 basierend auf den erhaltenen Parametern zur Konfigurierung des Netzwerks (Schritt 813) konfiguriert. In dem Schritt 815 führt der Benutzer den Prozess zur Ausrichtung der Antenne durch, wie er vom Programm angeleitet wird; dieser Prozess wird genauer weiter unten erläutert im Hinblick auf die 9. Danach setzt der PC 101 verschiedene andere Parameter, die sich auf die Einstellungen des PC-Systems beziehen, gemäß dem Schritt 817 (z.B. standardmäßige Verzeichnisse für das Laden von Paketen und gewünschte Applikationen (z.B. Web-Übertragungen, Nachrichten-Übertragungen, etc.)).
  • 9 ist ein Flussdiagramm des Arbeitsvorgangs beim Ausrichten der Antenne, der mit dem automatischen Kommissionierungsprozess gemäß der 8 verbunden ist. In dem Schritt 901 gibt der Benutzer den Ort von der Antenne ein, indem er beispielsweise eine Postleitzahl (ZIP code) eingibt. Basierend auf der Postleitzahl zeigt das Einrichtungsprogramm die Details zur Ausrichtung der Antenne, gemäß dem Schritt 903. Der Benutzer richtet dann die Antenne aus, wie in dem Schritt 905, gemäß den Details zum Ausrichten der Antenne. Das Ausrichten beinhaltet ein physikalisches Richten der Antennenbaugruppe gemäß der Parameter, die von dem Einrichtungsprogramm bereitgestellt werden. Beispielsweise können die Bolzen in der Antennenbaugruppe fest genug angezogen sein, so dass sich die Antenne nicht bewegt, mit Ausnahme des Azimuts (horizontal um den Pol). Als nächstes kann der Benutzer die Erhebung (elevation) um 0,5 Grad alle 2 Sekunden anpassen, bis die Erhebung maximiert ist. Als nächstes wird der Azimut schrittweise bewegt (1 Grad pro Sekunde), bis er maximiert ist.
  • Das Programm zeigt an, ob die Antenne auf den richtigen Satelliten gerichtet ist (Schritt 907). Wenn die Antenne nicht auf den richtigen Satelliten 107 gerichtet ist, dann passt der Benutzer die Antennenposition an, gemäß dem Schritt 909. Der Benutzer prüft, ob die Antenne in einer korrekten Position ist, um eine ausreichende Signalstärke zu zeigen, wie sie von dem Einrichtungsprogramm angezeigt wird (Schritt 911). Diese Messung stellt eine digitale Signalstärke für einen demodulierten Träger bereit. Wenn die Signalstärke unterhalb eines akzeptablen Pegels ist, dann muss der Benutzer die Antenne erneut justieren (Schritt 909). Dieser Ansatz benötigt eine weitere Person, um den Bildschirm zur Ausrichtung der Antenne auf dem PC zu lesen, während die Antenne eingestellt wird; alternativ dazu kann der Benutzer einem hörbaren Ton zuhören. Nachdem eine akzeptable Signalstärke erreicht wurde, endet der Prozess bezüglich der Antenne.
  • Als Teil dieses Prozesses kann der Benutzer einem Dienst zugewiesen werden, der auf einem anderen Satelliten oder auf demselben Satelliten unterstützt sein kann. Wenn der Dienst auf einem anderen Satelliten ist, kann der Benutzer auf einen anderen Satelliten zeigen und sollte dann automatisch vermessen werden und den Dienst erhalten.
  • Die IRU 109a unterstützt eine AGC (automatische Verstärkungssteuerung, automatic gain control)-Schaltung zusätzlich zu der Messung des Qualitätsfaktors des Signals (signal quality factor measurement). Die AGC-Schaltung liefert eine unverarbeitete Messung der Signalstärke, die anzeigt, dass der Empfänger Energie von einem Satelliten 107 empfängt. Dies bietet den zusätzlichen Vorteil, dass das Signal gemessen werden kann, bevor der Demodulator verriegelt wird. Die Schaltung kann jedoch dazu führen, dass auf den falschen Satelliten gezeigt wird, wenn ein nahestehender Satellit einen Träger mit derselben Frequenz hat, auf die der Empfänger sich einstellt, um sich auf einen Träger zu schalten bzw. zu verriegeln.
  • Das Ausrichten der Antenne für die IRU 109a wird in zwei verschiedenen Modi unterstützt. Der erste ist die Verwendung einer Spannung, die von der ODU 307 ausgegeben wird. Es erfordert eine Installation der Übertragungsausrüstung und erfordert, dass der Benutzer ein Voltmeter hat, das an die ODU 307 angeschlossen werden kann. Der zweite Modus ist es, das Programm zur Ausrichtung der Antenne auf dem PC zu verwenden, das separat von dem Einrichtungsprogramm für die automatische Kommissionierung sein kann. Dies ist das Vorgehen, das angewendet wird, wenn der Benutzer entweder keine Übertragungsausrüstung oder kein Voltmeter hat, um es an die Übertragungs-ODU anzuschließen.
  • Das erste Vorgehen erlaubt es dem Benutzer, physikalisch bei der Antenne zu sein ohne eine Interaktion mit dem PC, während die Antenne ausgerichtet wird. Dieses Vorgehen nimmt an, dass die IRU 109a, die ITU 109b, das Netzteil 109c, die doppelten IFL 303 und die ODU 307 korrekt installiert worden sind. Ein Voltmeter, das beispielsweise 0–10 Volt misst, kann verwendet werden.
  • Der Benutzer, der den Prozess zur Ausrichtung der Antenne durchführt, kann das Ausrichtungsprogramm auf dem zentralen PC 101 starten. Die Software überführt die Ausrüstung in einen Modus, wo, anstelle irgendeinen Benutzer-Datenverkehr zu übertragen, sie die Übertragungsausrüstung in einen Modus überführt, wo eine Spannung an der ODU 307 bereitgestellt wird, die aus einem F-Stecker auf der Rückseite der ODU 307 ausgegeben wird. Dieses Programm stellt auch eine Annäherung der Ausrichtungsparameter für die Antenne bereit. Diese Werte sollten aufgeschrieben und verwendet werden, um die ODU auszurichten. Die Spannung an dem F-Stecker kann wie folgt interpretiert werden. Der Spannungsbereich von 0–4 Volt zeigt einen AGC-Pegel an. Je höher die Spannung ist, desto stärker ist das Signal. Wenn sich die Spannung in diesem Bereich befindet, ist der Modulator nicht verriegelt. Wenn das Signal über 3 Volt für mehr als 10 Sekunden bleibt, dann ist es wahrscheinlich, dass die Antenne auf den falschen Satelliten zeigt. Eine Spannung von 5 Volt zeigt eine Verriegelung mit einer Outroute an, die nicht den kommissionierten Charakteristiken entspricht. Der wahrscheinlichste Grund dafür ist das Ausrichten auf einen falschen, naheliegenden Satelliten, was durch eine geringfügige Änderung des Azimuts korrigiert werden kann. Der Spannungsbereich von 6–10 Volt gibt einen SQF-Wert an, wobei gilt, je höher die Spannung, je stärker das Signal. Ein Wert von 8,0 kann einem SQF von 100 entsprechen, wobei es sich um einen minimal akzeptablen Pegel für eine Installation handelt.
  • 10 ist ein Diagramm, das die Skalierbarkeit von dem System gemäß der 1 zeigt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann das System 100 skaliert werden, um Millionen von Kunden zu bedienen. Vom Konzept her sind die Ressourcen von dem System 100 viele Male unterteilt, bis eine kleine Anzahl von Benutzern sich eine kleine Anzahl von Ressourcen teilen. Die Schichten zum Skalieren sind die folgenden: (1) das System, (2) Transpondergeräte, (3) die Rückkanal-Ausrüstung und (4) der Rückkanal. Auf der Systemschicht kann eine extrem große Anzahl von Benutzern unterstützt werden. Für die Transpondergeräte können zwei oder mehr Outroutes unterstützt werden; daher werden mehr als zwei Gruppen der Rückkanal-Ausrüstung 411 in dieser Schicht verwendet. Das Transpondergerät schließt auch die notwendige Ausrüstung ein, um die Geltung des Transponders bezogen auf die Rückkanäle zu unterstützen, wodurch bis zu 100.000 Benutzer unterstützt werden. Bei der Schicht der Rückkanal-Ausrüstung, die bis zu 31 Rückkanäle aufweisen kann, wird eine Gruppe von Benutzern für jede Gruppe der RCE 411 während der Zeit des Rangings konfiguriert. Diese Konfiguration kann auch dynamisch umgeschaltet werden. Auf der Rückkanal-Schicht kann dem Benutzer eine Bandbreite auf einem spezifischen Rückkanal zugewiesen werden, wenn der Benutzer aktiv wird. Bis zu 16 aktive Benutzer können je einem Rückkanal mit 64 Kbps unterstützt werden.
  • Die oben genannte skalierbare Konfiguration wird in einer Betrachtungsweise "von unten nach oben" ("bottom up") beschrieben, wobei mit dem Rückkanal begonnen wird bis zur Systemebene. Die abgehende Verbindung des Rückkanals (return channel uplink) ist eine standardisierte NOC 113 mit der zusätzlichen Ausrüstung einer Einheit für die zeitliche Abstimmung, die erforderlich ist, um die zeitliche Abstimmung bei jedem Transponder vorzunehmen. Dies kann die standardisierte NOC-Infrastruktur, einschließlich hybrider Verteilerstellen, Satellitenverteilerstellen und Redundanz in der abgehenden Verbindung erfordern. Zusätzlich wird ein Teil eines Einbaugehäuses für die zusätzliche Ausrüstung benötigt. Zwei Einheiten für die zeitliche Abstimmung (timing units) werden für jeden Transponder einer abgehenden Verbindung (uplink transponder) verwendet (jeder mit 2 IRUs). Ein IF-Verteilungsmodul 403 des Systems für die Verteilung des Rückkanal-Signals an die RCE-Gruppen. Eine Anschlusshauptsteuerung (port master) kann auch erforderlich sein, um die seriellen Verbindungen zu unterstützen, um die Überwachung und die Steuerung von den 10 Gruppen von BCDs durchzuführen. Es sollte beachtet werden, dass RS232-Beschränkungen es erforderlich machen können, dass die Anschlusshauptsteuerung (port master) sich innerhalb von 60 Fuß von allen RCE-Ausrüstungs-Gruppen befindet.
  • Die Ausrüstung 411 für den Rückkanal empfängt die Daten von den Rückkanälen und bereitet die Pakete vor, die an die entsprechenden hybriden Verteilerstellen 419 gesendet werden sollen. Die Ausrüstung 411 für den Rückkanal enthält das Folgende für 30 Rückkanäle: 3 BCD-Einbaugehäuse; 8 BDC-Gehäuse, jedes mit 4 Netzteilen; Steckkarten, die erforderlich sind, um die 8 BCD-Gehäuse korrekt mit dem NC-Bus, dem Redundanz-Bus und dem M&C-Bus zu verbinden; Netzwerk-IF-Verteilung; 32 Gruppen BCD-Ausrüstung; und zwei NCCs 411a (z.B. PCs mit TxRx).
  • 11 ist ein Diagramm eines Computersystems, das die Schnittstellen des Systems und die Protokolle des Systems 100 betreiben und unterstützen kann gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Computersystem 1101 beinhaltet einen Bus 1103 oder einen anderen Mechanismus für die Kommunikation, um Information zu kommunizieren, und einen Prozessor 1105, der mit dem Bus 1103 für die Verarbeitung der Information verbunden ist. Das Computersystem 1101 beinhaltet auch einen Hauptspeicher 1107, wie beispielsweise einen Speicher, der beliebigen Zugriff ermöglicht (random access memory, RAM), oder ein anderes dynamisches Speichergerät, das mit dem Bus 1103 zur Speicherung von Informationen und Instruktionen verbunden ist, die von dem Prozessor 1105 ausgeführt werden. Zusätzlich kann der Hauptspeicher 1107 dafür verwendet werden, um temporäre Variablen oder andere zwischengelagerte Informationen zu speichern, während der Ausführung von Instruktionen, die auf dem Prozessor 1105 ausgeführt werden sollen. Das Computersystem 1101 weist des Weiteren einen Speicher nur zum Lesen (read only memory, ROM) 1109 auf oder eine andere statische Speichereinrichtung, die mit lem Bus 1103 verbunden ist, um statische Information und Anweisungen für den Prozessor 1105 zu speichern. Ein Speichergerät 1111, wie beispielsweise eine magnetische Platte oder eine optische Platte, wird bereitgestellt und mit dem Bus 1103 gekoppelt, um Informationen und Anweisungen bzw. Instruktionen zu speichern.
  • Das Computersystem 1101 kann über den Bus 1103 mit einem Bildschirm 1113, wie beispielsweise einer Kathodenstrahlröhre (cathode ray tube, CRT) verbunden sein, um dem Benutzer des Computers Informationen darzustellen. Ein Eingabegerät 1115, einschließlich alphanumerischer und anderer Tasten, ist mit dem Bus 1103 verbunden, um Informationen und Befehlauswahlen an den Prozessor 1105 zu kommunizieren. Ein weiterer Typ eines Geräts für die Benutzereingabe ist die Positionsmarkensteuerung 1117, wie beispielsweise eine Maus, ein Trackball oder Richtungstasten für die Schreibmarke, um Richtungsinformationen und Befehlsaus wahlen an den Prozessor 1105 zu kommunizieren und um die Bewegung der Positionsmarke auf dem Display 1113 zu steuern.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird die Interaktion innerhalb des Systems 100 von dem Computersystem 1101 in Reaktion darauf bereitgestellt, dass der Prozessor 1105 eine oder mehrere Sequenzen von einer oder mehrerer Instruktionen, die sich in dem Hauptspeicher 1107 befinden, ausführt. Solche Anweisungen können in den Hauptspeicher 1107 von einem anderen Computer-lesbaren Medium gelesen werden, wie beispielsweise einem Speichergerät 1111. Die Ausführung der Sequenzen von Anweisungen, die in dem Hauptspeicher 1107 enthalten sind, führen dazu, dass der Prozessor 1105 die hier beschriebenen Prozessschritte ausführt. Einer oder mehrere Prozessoren in einer Anordnung mit mehreren Prozessoren können auch eingesetzt werden, um die Sequenzen von Anweisungen auszuführen, die in dem Hauptspeicher 1107 enthalten sind. Bei alternativen Ausführungsformen kann auch eine fest verdrahtete Schaltung anstelle von oder in Kombination mit den Softwareanweisungen verwendet werden. Dies bedeutet, dass die Ausführungsformen nicht auf eine spezifische Kombination von Hardwareschaltung und Software begrenzt ist.
  • Des Weiteren können die Anweisungen, um die Schnittstellen des Systems und die Protokolle des Systems 100 zu unterstützen, auf einem computerlesbaren Medium liegen. Der Begriff "computerlesbares Medium", wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf jegliches Medium, das daran teil hat, dem Prozessor 1105 Anweisungen zur Ausführung bereitzustellen. Ein solches Medium kann viele Formen annehmen, einschließlich, aber nicht begrenzt auf, nicht-flüchtige Medien, flüchtige Medien und Übertragungsmedien. Nicht-flüchtige Medien schließen beispielsweise optische Platten oder magnetische Platten ein, wie beispielsweise als Speichergerät 1111. Flüchtige Medien schließen dynamischen Speicher, wie beispielsweise als Hauptspeicher 1107 ein. Übertragungsmedien schließen koaxiale Kabel, Kupferkabel und Lichtfaserkabel ein, einschließlich der Kabel, die der Bus 1103 enthält. Übertragungsmedien können auch die Form von akustischen Wellen oder Lichtwellen annehmen, so wie solche, die während einer Datenkommunikation mit Radiowellen und Infrarot generiert werden.
  • Allgemein gebräuchliche Formen von computerlesbaren Medien beinhalten beispielsweise eine Diskette, eine flexible Platte, eine Festplatte, ein magnetisches Band, oder jedes andere magnetische Medium, eine CD-ROM, jedes andere optische Medium, Lochkarten, Papierstreifen, jede andere Art eines physikalischen Mediums mit Anordnungen von Löchern, ein RAM, ein PROM, ein EPROM, ein FLASH-EPROM, jede andere Art von Speicherchip oder Speicherkassette, eine Trägerwelle, wie im nachhinein beschrieben, oder jedes andere Medium, von dem ein Computer lesen kann.
  • Verschiedene Formen von computerlesbaren Medien können dabei involviert sein, um eine oder mehrere Sequenzen von einer oder mehrerer Anweisungen zu dem Prozessor 1105 zur Ausführung zu bringen. Beispielsweise können die Anweisungen am Anfang mittels einer magnetischen Platte von einem entfernten Computer gebracht werden. Der entfernte Computer kann die Anweisungen, die sich auf die Erzeugung von dem Datenkopf der physikalischen Schicht beziehen, entfernt in seinen dynamischen Speicher laden und die Anweisungen über eine Telefonleitung mittels eines Modems übertragen. Ein Modem, das sich bei dem Computersystem 1101 befindet, kann die Daten über die Telefonleitung empfangen und einen Infrarot-Sender verwenden, um die Daten in ein Infrarot-Signal zu konvertieren. Ein Infrarot-Detektor, der mit dem Bus 1103 verbunden ist, kann die Daten, die in dem Infrarot-Signal getragen werden, empfangen und die Daten auf dem Bus 1103 platzieren. Der Bus 1103 trägt die Daten zu dem Hauptspeicher 1107, von wo der Prozessor 1105 sie abholt und die Instruktionen ausführt. Die Instruktionen, die vom Hauptspeicher 1107 empfangen werden, können optional auf einem Speichergerät 1111 gespeichert werden, entweder vor oder nach dem Ausführen durch den Prozessor 1105.
  • Das Computersystem 1101 weist auch eine Kommunikationsschnittstelle 1119 auf, die mit dem Bus 1103 verbunden ist. Die Kommunikationsschnittstelle 1119 stellt eine Zweiwege-Datenkommunikation zur Verbindung mit einer Netzwerkanbindung 1121, die mit einem lokalen Netzwerk 1123 verbunden ist, bereit. Beispielsweise kann die Kommunikationsschnittstelle 1119 eine Netzwerkschnittstellenkarte sein, um sich mit einem beliebigen paketvermittelten Netzwerk im lokalen Bereich (local area network, LAN) zu verbinden. Ein weiteres Beispiel einer Kommunikationsschnittstelle 1119 kann eine Karte für eine asymmetrische digitale Bezieherleitung (asymmetrical digital subscriber line, ADSL) sein, eine Karte für ein integriertes digitales Dienstenetzwerk (integrated services digital network, ISDN) oder ein Modem, um eine Verbindung für eine Datenkommunikation zu einem entsprechenden Typ einer Telefonleitung bereit zu stellen. Kabellose Verbindungen können auch implementiert werden. Bei jeder dieser Implementierungen sendet und empfängt die Kommunikationsschnittstelle 1119 elektrische, elektromagnetische oder optische Signale, die digitale Datenströme tragen, die verschiedene Arten von Informationen repräsentieren.
  • Die Netzwerkverbindung 1121 stellt üblicherweise eine Datenkommunikation durch eines oder mehrere Netzwerke zu anderen Datengeräten bereit. Beispielsweise kann die Netzwerkverbindung 1121 eine Verbindung durch ein lokales Netzwerk 1123 zu einem zentralen Computer 1125 oder einer Datenausrüstung bereitstellen, die von einem Dienstanbieter betrieben wird, die Dienste für die Datenkommunikation durch ein Kommunikationsnetzwerk 1127 (z.B. das Internet) bereitstellt. LAN 1123 und das Netzwerk 1127 verwenden beide elektrische, elektromagnetische oder optische Signale, die digitale Datenströme tragen. Die Signale durch die verschiedene Netzwerke und die Signale auf der Netzwerkverbindung 1121 und durch die Kommunikationsschnittstelle 1119, die die digitalen Daten von und zu dem Computersystem 1101 tragen, sind beispielhafte Formen von Trägerwellen, die Information transportieren. Das Computersystem 1101 kann Nachrichten übertragen und Daten empfangen, einschließlich Programmcode, durch das Netzwerk bzw. die Netzwerke, die Netzwerkverbindung 1121 und die Kommunikationsschnittstelle 1119.
  • Die Techniken, die hier beschrieben wurden, bieten viele Vorteile gegenüber vorherigen Herangehensweisen, um einen Zugang zum Internet bereit zu stellen. Ein Sender-Empfänger überträgt Signale über einen Rückkanal an einen Satelliten und empfängt Signale über eine eingehende Verbindung (downlink) von dem Satelliten. Ein Knotenpunkt (hub) kommuniziert mit dem Sender-Empfänger über den Rückkanal. Der Knotenpunkt stellt die Verbindung zwischen dem Sender-Empfänger und einem paketvermittelten Netzwerk bereit. Dieser Ansatz eliminiert in vorteilhafter Weise die Kosten und die Unbequemlichkeit, die bei der Verwendung eines terrestrischen Links, wie beispielsweise einer Telefonleitung, für den Rückkanal entstehen.
  • Offensichtlich sind mehrere Änderungen und Variationen der vorliegenden Erfindung im Lichte der oben genannten Lehren möglich. Es sollte daher klar sein, dass innerhalb des von den angehängten Ansprüchen gesteckten Bereichs die Erfindung auch anders als hier spezifisch beschrieben ausgeführt werden kann.

Claims (15)

  1. Verfahren zum Verwalten einer Rückkanalbandbreite in einem Zweiwege-Satelliten(107)-Kommunikationssystem, wobei das Verfahren aufweist: Empfangen einer Rückstauinformation entsprechend einer Mehrzahl von Sendern-Empfängern (109), wobei jeder Sender-Empfänger (109) konfiguriert ist, um jeweilige Rückstauinformation über einen Rückkanal über einen Satelliten (107) zu senden, wobei die Rückstauinformation einen Betrag des in der Warteschlange befindlichen Verkehrs für die jeweiligen Sender-Empfänger (109) spezifiziert; Zuweisen eines bestimmten Betrags einer Rückkanalbandbreite an jeden der Mehrzahl von Sendern-Empfängern (109); Bestimmen, ob zusätzliche Rückkanalbandbreite verfügbar ist, um den restlichen Rückstau zu bedienen; falls dies der Fall ist, Einstellen eines Bandbreiten-Schwellenwerts für die zusätzliche Rückkanalbandbreite für jeden der Sender-Empfänger (109), wobei der Bandbreiten-Schwellenwert durch einen iterativen Vorgang eingestellt wird, wodurch der Bandbreiten-Schwellenwert, der jedem Sender-Empfänger (109) zugewiesen werden kann, bestimmt wird durch Starten mit dem Bandbreiten-Schwellenwert basierend auf dem Rückstau eines Sender-Empfängers (109) aus der Mehrzahl der Sender-Empfänger mit dem größten Rückstau, und iteratives Reduzieren des Bandbreiten-Schwellenwerts auf einen Pegel, basierend auf dem Rückstau des Sender-Empfängers (109) mit dem nächst niedrigeren Rückstau, bis ein Bandbreiten-Schwellenwert für jeden der Sender-Empfänger erreicht ist, für den die zusätzlich verfügbare Bandbreite ausreichend ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Empfangens aufweist: Empfangen eines Inroute-Pakets von jedem der Mehrzahl von Sendern-Empfängern (109), wobei die Rückstauinformation in einem Rückstau-Feld des Inroute-Pakets enthalten ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Rückstau-Feld in dem Inroute-Paket im Empfangs-Schritt den Betrag des Rückstaus in Bytes spezifiziert.
  4. Verfahren nach Anspruch 2, ferner mit: Senden eines Inroute-Bestätigungspakets in Antwort auf das empfangene Inroute-Paket.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Rückkanal im Empfangs-Schritt eine Kommunikation mit einem Hub (113) unterstützt, der mit einem paketvermittelten Netzwerk (105) verbunden ist.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das paketvermittelte Netzwerk (105) ein Internetprotokoll-Netzwerk ist.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl der Sender-Empfänger (109) als Inroute-Gruppen gruppiert sind.
  8. System zum Verwalten der Rückkanalbandbreite in einem Zweiwege-Satelliten(107)-Kommunikationsnetzwerk, wobei das System aufweist: eine Mehrzahl von Sendern-Empfängern (109), die konfiguriert sind, um Rückstauinformation über einen Rückkanal über einen Satelliten (107) zu senden, wobei die Rückstauinformation einen Betrag der sich in einer Warteschlange befindlichen Verkehrs für die jeweiligen Sender-Empfänger (109) spezifiziert; und einen Hub (113), der konfiguriert ist, um die Rückstauinformation zu empfangen und einen bestimmten Betrag an Rückkanalbandbreite jedem der Mehrzahl von Sendern-Empfängern (109) zuzuweisen, wobei der Hub bestimmt, ob zusätzliche Rückkanalbandbreite verfügbar ist, um den übrigen Rückstau zu bedienen, und, falls dies der Fall ist, einen Bandbreiten-Schwellenwert für die zusätzliche Rückkanalbandbreite für jeden der Sender-Empfänger (109) einstellt, und wobei der Bandbreiten-Schwellenwert über einen iterativen Vorgang eingestellt wird, wobei der Bandbreiten-Schwellenwert, der jedem Sender-Empfänger (109) zugewiesen werden kann, bestimmt wird durch Starten mit dem Bandbreiten-Schwellenwert basierend auf dem Rückstau eines Senders/Empfängers (109) aus der Mehrzahl von Sendern-Empfängern mit dem größten Rückstau, und iteratives Reduzieren des Bandbreiten-Schwellenwerts auf einen Pegel basierend auf dem Rückstau des Senders/Empfängers (109) mit dem nächst niedrigeren Rückstau, bis ein Bandbreiten-Schwellenwert für jeden der Sender-Empfänger erreicht ist, für den die zusätzliche verfügbare Bandbreite ausreichend ist.
  9. System nach Anspruch 8, wobei jeder der Vielzahl von Sendern-Empfängern (109) konfiguriert ist, um ein Inroute-Paket mit einem Rückstau-Feld, das die Rückstauinformation enthält, zu senden.
  10. System nach Anspruch 9, wobei das Rückstau-Feld in dem Inroute-Paket den Betrag an Rückstau in Bytes spezifiziert.
  11. System nach Anspruch 9, wobei der Hub (113) konfiguriert ist, um ein Inroute-Bestätigungspaket in Antwort auf das empfangene Inroute-Paket zu senden.
  12. System nach Anspruch 8, wobei der Hub (113) ein Bandbreiten-Zuweisungspaket sendet, das eine jeweilige Bandbreitenzuweisung spezifiziert.
  13. System nach Anspruch 8, wobei der Hub (113) mit einem paketvermittelten Netzwerk (105) verbunden ist.
  14. System nach Anspruch 13, wobei das paketvermittelte Netzwerk (105) ein Internetprotokoll-Netzwerk ist.
  15. System nach Anspruch 8, wobei die Vielzahl von Sendern-Empfängern (109) als Inroute-Gruppen gruppiert sind.
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