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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren, das die Haltung und/oder Wiederherstellung
von Kommunikationsverbindungen in einem geplanten Netz ermöglicht,
dessen Komponenten mobil sein können.
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Die
Erfindung wird insbesondere in MIDS-Kommunikationsnetzen (MIDS = englische Abkürzung für Multifunctional
Information Distribution System), das auf dem MIDS-LV-Funkendgerät (MIDS-LV
= englische Abkürzung
für Multifunctional Information
Distribution System Low Volume) und seiner TDMA-Architektur (TDMA
= Time Division Multiple Access) basiert. Das Verfahren setzt ein standardisiertes
STA-NAG 5516 (STANdardization Agreement) L16 (Data Link) Verbindungsprotokoll ein.
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Die
Erfindung wird insbesondere auf den Einsatz von terrestrischen MIDS
L16-Netzen angewandt.
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Das
vorhergehend erwähnte
MIDS-Kommunikationsnetz ist gesichert, störfest, nicht modal und von
hoher Kapazität.
Die Kommunikationen werden durch die Definition des TDMA-Zyklus
geregelt, der sich als schwerer und komplexer Betriebsablauf erweist
und vorgelagert in einer so genannten Netzaufbau- oder Planungsphase
und im Vorhandensein aller MIDS-Komponenten, die das Netz bilden
sollen, wie die terrestrischen, Luft- und maritimen Unternetze,
die die TDMA-MIDS-Ressourcen teilen, ausgeführt wird.
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Die
MIDS L16-Netze werden für
gewöhnlich in
den Luft- oder maritimen Bereichen eingesetzt, von denen ein Merkmal
die große
radioelektrische Reichweite ist, die zum Beispiel mehrere hundert
Kilometer beträgt.
Die Art der Verwendung besteht in der Definition eines einzigen,
ab der komplexen Phase des Aufbaus des Netzes organisierten und
gesteuerten Netzes.
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Die
Verwendung solcher Netze ist gegenwärtig im terrestrischen Bereich
allgemein verbreitet, und zwar einerseits aufgrund ihrer Kapazitäten und andererseits
aufgrund der Interoperabilitätserfordernisse
im kombinierten Einsatz auf der Erde, in der Luft und auf dem Meer.
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Im
terrestrischen Bereich weist die radioelektrische Reichweite des
MIDS-Netzes den Nachteil auf, dass sie auf einige Dutzend Kilometer
beschränkt
ist und eine Empfindlichkeit gegenüber der natürlichen Einsatzumgebung aufweist.
Tatsächlich kann
die Übertragung
der Informationen durch Hindernisse gestört werden. So können Kommunikationsdienste
zwischen den mobilen Komponenten des Netzes während des Einsatzes stark verschlechtert oder
sogar gehemmt werden. Die Mobilität erscheint daher zum Beispiel
im MIDS L16-Netz als ein neues Element oder ein dimensionierender
Parameter.
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Im
Allgemeinen erfordern die unvorhersehbaren Entwicklungen, die mit
einem Einsatz in der Realität
verbunden sind, insbesondere die Mobilität für die terrestrischen Unternetze,
eine Anpassung des TDMA-Zyklus.
Der Einsatz eines solchen Verfahrens zur Neuplanung des Netzes (durch
Anpassung des TDMA-Zyklus) ist indes nicht mit den Leistungen, die
von einem MIDS-Kommunikationssystem
erwartet werden, und den organisatorischen Einschränkungen
des Netzes kompatibel.
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Die
US-Patentschrift 5 168 575 offenbart
ein Verfahren, das die Wiederverwendung der Ressourcen in Abhängigkeit
von der Belastung des Netzes ermöglicht.
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Die
US-Patentschrift 5 652 751 entwickelt
ein Routingprinzip in einem Mobilfunknetz, dessen Aufgabe es ist,
die Leistungen des Netzes hinsichtlich der Übertragungsgeschwindigkeit
und der Einschränkung
von Verstopfungen zu steigern.
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Die
Erfindung zielt darauf ab, neue Verwendungseinschränkungen
zu integrieren, ohne die Grundanforderung eines MIDS-Netzes zu beeinträchtigen:
die Organisation und Steuerung des Netzes in sämtlichen Einsatzphasen.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
ermöglicht
insbesondere die Definition von TDMA- und MIDS-LVT-Funknetzen, die
an die Schwankungen der Verbindungsfähigkeit aufgrund der Mobilität ihrer Komponenten
angepasst werden können,
die insbesondere die folgenden Merkmale aufweisen:
- – sie
gewährleisten
die Kontinuität
der Kommunikationsdienste zwischen den mobilen Komponenten,
- – sie
sind deterministisch,
- – sie
sind stabil,
- – sie
können
verwaltet werden.
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Die
Erfindung schlägt
ein MIDS-Funknetz vor, das an einen konstanten TDMA-Zyklus angepasst
werden kann und das MIDS-Prinzip der Weitergabe durch Neuverkündung einsetzt
und auf einem Gleichgewicht zwischen dem Aufbau des Netzes, seiner
Architektur und seiner Echtzeitsteuerung beruht.
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Haltung und/oder Wiederherstellung
der Kommunikationen in einem Netz mit geplanten Ressourcen, wobei das
Netz mindestens mehrere Stationen Si aufweist, die in Untergruppen
unterteilt sind, wobei jede der Untergruppen mindestens Folgendes
aufweist: eine oder mehrere Gruppen {Gi}, die jeweils mindestens aus
zwei untereinander verbundenen Stationen Si bestehen, wobei die
Verbindung zwischen diesen mindestens zwei Stationen sich über die
Zeit entwickeln kann.
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Es
ist dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens die folgenden Schritte
aufweist:
in einer Untergruppe:
- a) das
Assoziieren einer fiktiven Station FGi mit mindestens einer Gruppe
{Gi}, wobei die fiktive Station FGi die anfangs beim Aufbau des
Netzes zum Bilden der verschiedenen Kommunikationsverbindungen zwischen
den Stationen zugewiesenen Ressourcen im Speicher behält und verschiedene
den Stationen der Gruppe {Gi} zugewiesene Ressourcen RGi aufweist,
wobei mit einer fiktiven Station MIDS L16-Ressourcen assoziiert sind, wobei die
Ressourcen als RGi bezeichnet werden,
- b) von einer Entwicklungsinformation über die Struktur einer Gruppe
{Gi} ausgehend die Modifikation der Verbindungen zwischen Stationen
in der Gruppe {Gi}:
- c) Positionieren mindestens einer Relaisstation Ri, die dazu
angepasst ist, die Kommunikationen zwischen mindestens zwei Stationen
mindestens einer Gruppe {Gi} unter Verwendung der Informationen,
deren Gruppenstruktur {Gi} sich entwickelt, zu halten und/oder wiederherzustellen.
- d) Neuzuweisen der Ressourcen der fiktiven Station FGi an mindestens
eine Relaisstation.
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Der
Schritt d) wird zum Beispiel ausgehend von einer Hauptstation ausgeführt, die
für den
Aufbau des Netzes und die Zuweisung von Ressourcen angepasst ist,
wie eine NCS-Station.
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Die
Relaisstationen Ri sind zum Beispiel mit soviel Kommunikationsplänen wie
Gruppen {Gi} versehen und die Zuweisung der Ressourcen der fiktiven
Station wird zum Beispiel durch eine lokale Aktivierung ausgeführt.
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Die
Erfindung betrifft auch ein System zum Halten und/oder Wiederherstellen
der Kommunikationen in einem Netz mit geplanten Ressourcen, wobei das
Netz mindestens mehrere Stationen Si aufweist, die in mehrere Untergruppen
unterteilt sind, wobei jede der Untergruppen mindestens aufweist:
eine oder mehrere Gruppen {Gi}, die jeweils aus mindestens zwei
untereinander verbundenen Stationen Si bestehen, wobei die Verbindung
zwischen diesen mindestens zwei Stationen sich über die Zeit entwickeln kann.
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Es
ist dadurch gekennzeichnet, dass es in mindestens einer Untergruppe
aufweist:
- – eine
fiktive Station FGi in mindestens einer Gruppe {Gi}, wobei die fiktive
Station FGi, die anfangs bei Aufbau des Netzes zum Bilden der verschiedenen
Kommunikationsverbindungen zwischen den Stationen zugewiesenen Ressourcen im
Speicher behält
und verschiedene Ressourcen RGi aufweist, die den Stationen der
Gruppe {Gi} zugewiesen sind, wobei einer fiktiven Station MIDS L16-Ressourcen
zugewiesen sind, wobei die Ressourcen mit Rgi bezeichnet werden,
- – eine
Vorrichtung, die dazu angepasst ist, die Entwicklung der Struktur
der Gruppe zu kennen,
- – eine
oder mehrere Relaisstationen Ri, die dazu angepasst sind, die Kommunikationen
zwischen den verschiedene Elementen einer Gruppe {Gi} zu halten
und oder/wiederherzustellen,
- – eine
Vorrichtung, die die Neuzuweisung der Ressourcen der fiktiven Station
FGi an mindestens eine der angeordneten Relaisstationen Ri ermöglicht.
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Die
Erfindung weist insbesondere den Vorteil auf, Kommunikationsdienste
konstant aufrecht zu erhalten.
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Sämtliche
Merkmale des Netzes sind bereits ab der Aufbauphase bekannt. Das
Erfordernis der Weitergabe während
des Einsatzes oder der Entwicklung der Kommunikationen zwischen
verschiedenen Stationen erfordert keinen zusätzlichen Bedarf an TDMA-Ressourcen.
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Die
Stationen behalten ihre Initialisierungsdatei, die beim Aufbau des
Netzes erstellt wurde, während
der gesamten Dauer des Einsatzes, was dem Verfahren eine so genannte
isoplane Eigenschaft verleiht. Während
des Einsatzes ist es nicht nötig,
das Aufbauverfahren aufzurufen.
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Die
Relais sind universell und können
in Abhängigkeit
der während
des Einsatzes beobachteten Weitergabebedürfnisse verwendet werden.
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Die
jeder Station zugewiesenen Ressourcen werden ab dem Aufbau des Netzes
gesteuert.
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Andere
Merkmale und Vorteile gehen aus der Lektüre der ausführlichen Beschreibung einer
als nicht einschränkendes
Beispiel gewählten
Ausführungsform
hervor, die in den beigefügten
Zeichnungen veranschaulicht ist; es zeigen:
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1 ein
MIDS L16-Netz, und
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2 eine
schematische Darstellung einer Gruppe von Stationen, deren Verbindungen
sich über die
Zeit entwickeln können,
und die damit verbundene fiktive Station.
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Zur
Ermöglichung
eines besseren Verständnisses
der Aufgabe der Erfindung beschreibt die folgende Beschreibung auf
veranschaulichende und keinesfalls einschränkende Art und Weise eine bestimmte
Ausführungsform
der Erfindung, die „dynamische
Betriebsart", bei
der die Verwaltung der Mobilität
während
der Echtzeitsteuerungsphase vorherrscht.
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1 stellt
ein MIDS L16-Netz 1 dar, das mehrere L16-Stationen Si (Sx,
Sy, Sz, ...) aufweist, in denen insbesondere die folgenden Bestandteile
enthalten sind:
- – eine NCS-Station 2 (NCS
= englische Abkürzung
für Network
Control Station), deren Funktion insbesondere in der Ausführung des
Netzaufbaus ausgehend von den Kommunikationsbedürfnissen zwischen den Stationen
Si besteht und über Mittel
zur Echtzeitsteuerung des eingesetzten Netzes verfügt,
- – ein
technisches Netz, das aus sämtlichen
für die technischen
Verfahren, zum Beispiel der Synchronisierung, fest zugewiesenen
Unternetzen, dem PPLI (englische Abkürzung für Precise Participant Localisation
and Identification) und der Echtzeitsteuerung der Stationen Si durch
die NCS-Station besteht. Dieses Netz ermöglicht es der NCS-Station insbesondere,
mit jeder beliebigen Station Si zu kommunizieren. Ein Unternetz
bezeichnet sowohl die Stationen, aus denen es besteht, als auch
die Komponente und die Ressourcen des L16-Verbindungsprotokolls,
die ihm zugewiesen sind, was unter anderem der für die Kommunikation zugewiesenen
Zeit entspricht,
- – ein
Betriebsnetz, das durch sämtliche
für die nützlichen
Informationen zwischen den Stationen Si fest zugewiesenen Unternetze
definiert ist. Während
des Betriebs tauschen die Stationen Si Informationen aus, zum Beispiel
die Übertragung von
Steuerbefehlen, die Einholung von Zeichengabeinformationen der verschiedenen
Stationen zur Steuerung, usw...
- – eines
oder mehrere Relais Ri, wobei jedes Relais eine Untereinheit von
Stationen Si ist, die aus Stationen besteht, die für die Weitergabe
fest zugewiesen sind.
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Die
Architektur dieses Netzes kann sich über die Zeit entwickeln. Zum
Beispiel können
die Verbindungen einer Gruppe von Stationen Si modifiziert werden.
Das heißt
{Gi}, ist eine Gruppe von Stationen, eine Untereinheit der Stationen
Si, die ein Mobilunterbetriebsnetz bildet, für das die radioelektrische Verbindungsfähigkeit über die
Zeit nicht von vornherein gewährleistet
ist.
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Der
eingesetzte Grundsatz geht von der folgenden Annahme aus: die Mobilität der Stationen
der Gruppe {Gi} beeinträchtigt
nicht die anderen Unterbetriebsnetze, was der Mindestinteraktion
bei der Definition des Netzes entspricht. Im gegenteiligen Fall
wird der Grundsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens auf mehrere
Unternetze ausgedehnt.
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Der
Erfindungsgedanke beruht auf dem Aufbau eines Netzes, das die Mobilität der Stationen
Gi unterstützt,
ohne irgendeine zusätzliche
Ressource zur Zuweisung von Zeitschlitzen (einer Station zugewiesene
Zeitdauer) hinzuzuziehen.
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Dafür kann das
erfindungsgemäße Verfahren
in eine erste Phase, die als eine Aufbauphase des Netzes bezeichnet
wird, und eine zweite Phase zergliedert werden, die die Echtzeitsteuerung
des Netzes betrifft.
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Phase 1 = Aufbau des Netzes
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Diese
erste Phase weist die folgenden Grundsätze und Schritte auf:
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Grundsatz 1:
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Aufbau
des Netzes durch die NCS-Station, zum Beispiel auf die folgende
Art und Weise:
- – Identifizieren aller Stationen
Si, die das Netz bilden; im Fall einer MIDS-Stelle besteht eine
eindeutige Kennungsnummer der Stelle,
- – Definieren
der für
die Weitergabe fest zugewiesenen Relaisstationen Ri, die Stationen
Ri sind mit einem einzigen technischen Netz versehen, um die Kommunikationen
mit der NCS-Station zu gewährleisten,
- – Erstellen
der erforderlichen Ressourcen für
alle Stationen Si ausgehend von den Kommunikationsbetriebsanforderungen;
die Ressourcen weisen die zeitlichen Ressourcen auf, über die
eine Station Si verfügen
muss (Zeitschlitz, der ihr zugewiesen ist),
in der Praxis
erzeugt die NCS-Station eine MIDS-Initialisierungsdatei, die für jede Station
Si geladen wird und die einer Station zugewiesenen Ressourcen aufweist.
Die Initialisierungsdatei weist auch die folgenden Informationen
auf: eine Identifikationsnummer der Station, die Positionierung
der Station in einem gegebenen geographischen Bezugssystem, die
Sendeleistung der Station, usw...
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Grundsatz 2:
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Die
Kommunikation zwischen den Mobilstationen Gi, die Teil einer Untergruppe
sind und die sich über
die Zeit entwickeln können,
erfolgt unter Verwendung der Neuverkündungstechnik, die dem Fachmann
bekannt ist. Diese Technik greift auf eine Steuerung bei der neugerouteten
Nachricht zurück, wenn
sie nicht nur für
die sie empfangende Station bestimmt ist. Die Kommunikationen zwischen
Stationen Gi verwenden „Needlines".
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Grundsatz 3:
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Definition
einer fiktiven Station, wie in 2 schematisch
dargestellt.
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Für eine Gruppe
{Gi} von Stationen definiert man eine fiktive Station FGi, die in
der Lage ist, alle Kommunikationen der Gruppe weiterzugeben. Diese fiktive
Station besitzt die Fähigkeit,
die anfangs beim Aufbau des Netzes zur Bildung der verschiedenen Kommunikationsverbindungen
zwischen den Stationen zugewiesenen Ressourcen im Speicher zu behalten.
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So
behält
die fiktive Station FGi ein Bild der Kommunikationen oder der in
der Gruppe bestehenden Kommunikationsverbindungen im Speicher. Während des
Betriebs wird die fiktive Station als eine reale Station materialisiert,
der die Ressourcen zugewiesen werden, falls dies für die Wiederherstellung der
Kommunikationen erforderlich ist. Diese Daten weisen zum Beispiel
die zeitlichen Ressourcen auf, die verwendet und den verschiedenen
Stationen auf reale Art und Weise zugewiesen werden.
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Das
folgende Schema kann aufgestellt werden: mit einer fiktiven Station
FGi werden MIDS L16-Ressourcen assoziiert, die als RGi bezeichnet werden.
Diese Ressourcen RGi bestehen zum Beispiel aus Informationen, die
der Gruppe Gi eigen sind, zum Beispiel PG-Nummern (PG = englische Abkürzung für Participation
Group STANAG 5516), Routenummern, Zuweisungen von Zeitschlitzen,
die den Kommunikationen der Gruppe Gi fest zuge wiesen sind.
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Phase 2 – Echtzeitsteuerung des Netzes
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Der
Gedanke besteht in der Positionierung der Relais zum Wiederfinden
der Konfigurierung der anfänglich
bestehenden Kommunikationen, wobei es sein kann, dass diese Konfiguration
sich aufgrund der Mobilität
der Stationen, die einen Teil der Gruppe Gi bilden, entwickelt hat.
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Grundsatz 4
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Dafür besteht
in der Phase der Echtzeitsteuerung des Netzes ein Schritt in der
Materialisierung einer oder mehrerer fiktiver Stationen FGi unter
den Relaisstationen Ri und darin, ihnen alle beim Aufbau des Netzes
berechneten Ressourcen RGi zu liefern. Dies ist möglich, da
eine fiktive Station FGi angepasst ist, um die anfänglichen
Ressourcen im Speicher zu behalten.
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Grundsatz 5
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Ein
Relais Ri empfängt
global alle Ressourcen der fiktiven Station, die ausgehend von der NCS-Station übermittelt
werden.
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Zum
Beispiel wird die Übermittlung
der Ressourcen ausgehend von der NCS über L16-Funk auf dem technischen
Netz durch die Verwendung der L16-Verbindungsnachrichten J0.3 und
J0.4 ausgeführt,
wo:
- – J0.3
dem Zeitschlitz entspricht. Es ermöglicht die dynamische Zuweisung
der Zeitschlitze. Die übermittelte
Nachricht ist aus den Wörtern
J0.3I, J0.3E0, J0.3C1 zusammengesetzt, und
- – J0.4
der radio relay control message (Funkrelais-Steuerungsnachricht) entspricht. Es
ermöglicht
die dynamische Verwaltung der Weitergabe durch Neuverkündung. Die
Nachricht ist aus den folgenden Wörtern J0.4I, J0.4C2 für eine ausschließliche Verwendung
bei der Weitergabe durch Neuverkündung
zusammengesetzt.
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Das
Verfahren wird insbesondere als ein Vorhersagewerkzeug verwendet.
Die NCS-Station kann tatsächlich
Informationen über
die Art empfangen, in der sich die Verbindungen zwischen verschiedenen Stationen,
die eine Gruppe Gi bilden, über
die Zeit entwickeln.
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Zur
Optimierung der Anzahl von zum Einsatz in der Aufbauphase vorzusehenden
Relais sind unterschiedliche Varianten des Einsatzes des Verfahrens
vorstellbar.
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Eine
erste Variante besteht zum Beispiel in der Verwendung eines gleichen
Relais Ri für
mehrere Gruppen Gi, Gj mit der Bedingung, dass die Ressourcen RGi,
RGj unverbunden sind.
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In
einer zweiten Variante des Einsatzes des Verfahrens wird eine Station
Si, die nicht zu einer Gruppe von Relais {Ri} gehört, verwendet,
um die Kommunikationen einer oder mehrerer Gruppen Gi, Gj weiterzugeben.
Zum Einsatz dieser Variante müssen
die Ressourcen RGi und RGj unverbunden sein und nicht mit den Betriebsressourcen
der Station Si in Konflikt treten.
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Gemäß einer
anderen Ausführungsform,
die im Gegensatz zur „dynamischen
Betriebsart" „statische
Betriebsart" genannt
wird, die in 1 und 2 ausführlich dargestellt
ist, bevorzugt die statische Betriebsart die Phase des Aufbaus des
Netzes, die vorhergehend als Phase 1 bezeichnet wird.
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Ab
der Phase des Aufbaus des Netzes sind die Relaisstationen Ri zum
Beispiel mit soviel Kommunikationsplänen (MIDS-Initialisierungsdateien) wie
Gruppen Gi versehen, für
die sie an der Weitergabe teilnehmen können. Jeder auf einem Relais
Ri geladene Kommunikationsplan besteht aus einem technischen Netz
und Ressourcen RGi, die der Gruppe Gi fest zugewiesen sind.
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In
dieser Ausführungsform
wird der Grundsatz 5 der Übertragung
der Ressourcen durch eine lokale oder aus der Ferne vorgenommene
Aktivierung auf dem Relais Ri des zweckmäßigen Kommunikationsplans,
der dem Weitergabebedarf entspricht, ersetzt.