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TECHNISCHES
GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein Satellitenkommunikationssysteme
und insbesondere drahtlose Paketzuteilungssysteme für springende Punktstrahlen
(„spot
beam hopping").
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TECHNISCHER HINTERGRUND
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Satelliten
und andere Raumflugkörper
werden weit verbreitet für
verschiedene Zwecke einschließlich
wissenschaftlicher Forschung und Kommunikation verwendet, vgl. US-Patent
5,930,254. Diese Kommunikationsmissionen können jedoch nicht akkurat ohne
eine digitale Kommunikation erfüllt
werden. Bei vielen Anwendungen vertraut der Satellit auf eine Form
digitaler Kommunikation, die als asynchroner Übertragungsmodus („Asynchronous
Transfer Mode, ATM")
bezeichnet wird, um verschiedene Informationen zu übertragen.
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Der
asynchrone Übertragungsmodus
(ATM) stellt eine der allgemeinen Klassen digitaler Vermittlungstechnologien
dar, die einen Verkehr mittels eines virtuellen Schaltungsidentifizierers
(„Virtual
Circuit Identifier, VCI") übertragen
und weiterleiten, der innerhalb der Zellen enthalten ist. Ungleich
zu gewöhnlichen
Pakettechnologien wie z.B. X.25 oder einer Rahmenübertragung,
verwendet der ATM sehr kurze Informationseinheiten mit einer festen
Länge, die
Zellen genannt werden. Bei Anwendungen, die den ATM verwenden, werden
Pakete bei einer Quelle zuerst in diese Pakete mit festen Längen (ATM-Zellen)
aufgespalten, übertragen
und dann bei einem Ziel wieder zusammengesetzt. ATM-Zellen sind
53 Bytes lang. Sie bestehen aus einem 5 Byte großen Anfangsblock (der eine
Kennung eines Datenflusses enthält,
die implizit die Quelladresse und die Zieladresse identifiziert)
und aus einem 48 Byte großen Informationsfeld.
Der Anfangsblock einer ATM-Zelle enthält jegliche Information, die
das Netz braucht, um die Zelle von einem Knoten über eine vorab errichtete Strecke
zu dem nächsten
zu übertragen.
Benutzerdaten sind in den restlichen 48 Byte enthalten.
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Der
ATM verwendet ein Konzept einer virtuellen Vernetzung (oder Kanäle), um
einen Verkehr zwischen zwei Orten weiterzuleiten, wobei virtuelle Verbindungen
zwischen einem Paar aus ATM-Endsystemen errichtet wird, die gebraucht
werden, um eine Quelle mit einem Ziel zu verbinden. Diese Verbindungen
werden „virtuell" genannt, um sie
von zweckgebundenen Schaltungen zu unterscheiden. ATM-Zellen durchlaufen
immer den gleichen Weg von einer Quelle zu einem Ziel. Jedoch muss
der ATM den Weg nicht für
einen einzigen Benutzer exklusiv reservieren. Sobald ein vorgegebener
Benutzer eine Verbindung nicht besetzt, kann sie ein anderer Benutzer
benutzen.
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ATM-Verbindungen
existieren lediglich als Sätze
aus Routing-Tabellen, die in jedem Netzknoten, jeder Vermittlungseinrichtung
oder einem anderen Zwischensystem gehalten werden, basierend auf der
virtuellen Schaltungskennung (VCI) und einer virtuellen Wegkennung
(„Virtual
Path Identifier, VPI"), die
in dem Zellenanfangsblock enthalten sind. Wenn ein virtueller Weg
errichtet wird, wird jedem Knoten (oder Vermittlungseinrichtung)
ein Satz aus Verweistabellen bereitgestellt, die eine hereinkommende
Zelle durch eine Anfangsblockadresse identifizieren, sie durch den
Knoten an den geeigneten Ausgangsport leiten und die hereinkommende
VCI/VPI mit einer neuen überschreiben,
die der nächste
Knoten entlang des Wegs als Eintrag in seine Routing-Tabelle erkennen
wird.
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Die
Zelle wird somit von Vermittlungseinrichtung zu Vermittlungseinrichtung über eine
vorgeschriebene Route geleitet, wobei die Route jedoch „virtuell" ist, da die Einrichtung,
die die Zelle trägt,
ihr lediglich zugewiesen ist, während
die Zelle sie durchläuft.
Zwei Zellen, die ultimativ mit einem Kopf für verschiedene Ziele versehen
sind, können
eine nach der anderen über
den gleichen physischen Draht für
einen gemeinsamen Teil ihrer Reise übertragen werden.
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Satellitenimplementierungen
gemäß dem Stand
der Technik verwenden feste Strahlen, die derart konfiguriert sind,
dass sie nicht miteinander interferieren. Mit dieser Einstellung
kann eine ATM-Vermittlungsfunktionalität auf eine Weise implementiert werden,
die funktionell äquivalent
zu traditionellen Boden-basierten ATM-Implementierungen ist. Jedoch
können
solche Methoden springende Punktstrahlen nicht handhaben, wenn alle
Strahlen das gleiche Frequenzspektrum (Frequenzwiederverwen dung)
in einem Satelliten verwenden, der weniger Punktstrahlen als Ziele
hat. Im Allgemeinen wird das Frequenzspektrum mehrere Male zwischen
verschiedenen Punktstrahlen wiederverwendet, um die Verwendung des
zugewiesenen Frequenzspektrums zu erhöhen. Bei einem Satelliten,
der weniger Punktstrahlen als Zielbereiche (oder Zellen) aufweist,
werden die Punktstrahlen wiederum wiederverwendet (d.h., sie springen),
um mehreren Zielregionen auf einer zeitgebündelten Basis zu dienen. Eine
Zeitbündelung
verwendet feste Zeitintervalle („slots"), während
denen jeder Punktstrahl ein Bündel
(„burst") von Paketen an
ihr jeweiliges Ziel überträgt. Da Punktstrahlziele
dynamisch für
jeden Slot basierend auf den zu dieser Zeit geplanten Paketen gewählt werden
müssen,
muss die Vermittlungseinrichtung die Pakete für jeden Strahl in jedem Slot,
der zu dieser Zeit geplant ist, sorgfältig auswählen können. Die Vermittlungseinrichtung
muss die Pakete für
jeden Strahl in jedem Slot derart vorsichtig auswählen können, dass
keiner der Punktstrahlen örtlich
mit einem anderen in dem jeweiligen Slot interferiert. Die Vermittlungseinrichtung
muss auch eine Fairness mit einer Flexibilität vorsehen, um eine Bandbreite
zu priorisieren, die Kunden entsprechend dem spezifischen Geschäftsmodell
des Systems angeboten werden. Die besagte Flexibilität muss in
einem System erzielt werden, welches springende Punktstrahlen und
eine Frequenzwiederverwendung benutzt. Traditionelle ATM-Verfahren
passen keine Vermittlung über
Verbindungen an, die hinsichtlich physikalischer Eigenschaften und
Ressourcen, wie z.B. Frequenzisolierung, Transponderenergie und
Bandbreite, miteinander konkurrieren.
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Ein
weiterer Nachteil von herkömmlichen ATM-Verfahren
ist, dass sie keine Punktstrahlenergiebeschränkungen handhaben kön nen. Die
für eine Handhabung
von Paketen erforderliche Leistung kann auf Grund einer Anzahl von
Faktoren zwischen Zielregionen variieren, wie z.B. Wetter und Höhe. Jeder
Punktstrahl ist hinsichtlich seiner Leistungsausgangsfähigkeiten
derart beschränkt,
dass bestimmte Strahlen fähiger
sind als andere. Des Weiteren gäbe es
eine Grenze bei der Gesamtleistung, die über alle aktiven Punktstrahlen
summiert wird. Deshalb muss die Vermittlungseinrichtung Pakete für Punktstrahlen auf
eine Weise planen können,
dass keiner der Punktstrahlen seine individuellen Leistungskapazitäten überschreitet,
sowie dass keiner der Punktstrahlen die Gesamtleistungsausgangskapazität des Satelliten
für alle
Punktstrahlen überschreitet,
die für
jeden zeitgebündelten
Slot kombiniert werden.
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Die
mit diesen herkömmlichen
Asynchrontransfermodus-Paketzuteilungsverfahren
verknüpften
Nachteile haben klar gemacht, dass ein neues Verfahren zum Paketzuteilen
für springende
Punktstrahlen erforderlich ist. Das neue Verfahren sollte Punktstrahl-Sprungbeschränkungen
effizient handhaben können,
die traditionelle ATM-Implementierungen nicht handhaben.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Es
ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, ein Paketzuteilungssystem
zu schaffen, welches ein Vermitteln über Verbindungen ermöglicht,
wie z.B. springende Punktstrahlen, die miteinander um physische
Eigenschaften und Ressourcen konkurrieren. Eine weitere Aufgabe
der Erfindung ist es, ein Zuteilungssystem für springende Punktstrahlen
zu schaffen, das eine maximale Effizienz beim Auffinden kompatibler
Pakete ermöglicht,
während Mittel
vorgesehen werden, um eine statistisch gewichtete Fairness bei Zuteilungspaketen
für Zielzellen
zu erzielen.
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In Übereinstimmung
mit den Aufgaben dieser Erfindung wird ein Zuteilungssystem für springende
Punktstrahlen vorgesehen. Bei einer Ausführungsform der Erfindung empfängt das
Zuteilungssystem für
springende Punktstrahlen von einer Burst-Anordnung und einem Überlastcontroller eine Abwärtszellen-ID
und einen Burst-Speicherzeiger, und liefert eine Strahlsteuerinformation
an einen Antennencontroller und Paketbündel („packet bursts") an Modulatoren.
Das Zuteilungssystem für
springende Punktstrahlen umfasst einen Abwärtszwischenspeicher, der an
die Burst-Anordnung und den Überlastcontroller
gekoppelt ist und der die Abwärtszellen-ID
und Burst-Speicherzeigerdaten empfängt. Ein Cache-Speicher ist
an den Abwärtszwischenspeicher
gekoppelt und empfängt
und speichert Daten von dem Abwärtszwischenspeicher.
Ein Abwärtszwischenspeicher-Suchcontroller
ist an den Abwärtszwischenspeicher
mit dem Cache-Speicher gekoppelt und umfasst eine Steuerlogik, die
betrieblich ist, um den Abwärtszwischenspeicher
nach wechselseitig kompatiblen Paket-Bursts zu durchsuchen, um beliebige
leere Cache-Speicherslots mit geeigneten Daten aus dem Abwärtszwischenspeicher
zu füllen.
Der Cache-Speichersuchcontroller umfasst eine Zellen-ID-Suchordnungstabelle
und Suchbereichtabellen, die an die Zeitschlitze gekoppelt sind
und die eine statistische Gewichtung beim Bedienen von jeder Abwärtszellen-ID
ermöglichen.
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Die
vorliegende Erfindung erzielt somit ein effizientes Zuteilungssystem
für springende
Punktstrahlen mit statistischer Gewichtung und Priorisierungsfähigkeiten,
während
um Ressourcen konkurrierende Verbindungen ermöglicht werden, wie z.B. draht lose
springende Punktstrahlen. Die vorliegende Erfindung hat den Vorteil,
dass sie eine größere Abwärts-/Ausgangsbandbreitenverwendung
ermöglicht,
indem man die Paketauswahl über
alle Zielzellen zulässt,
die einen Paketverkehr aufweisen, so dass ein Satz aus wechselseitig
kompatiblen Zielzellen gefunden werden kann. Ein weiterer, durch
die vorliegende Erfindung vorgesehener Vorteil ist, dass sie dann
eine gewichtete faire Zwischenspeicherung durchführen kann, indem jede Zielzelle
mittels einer vorkonfigurierten Suchordnung und einer Vielzahl von
Zellen-ID-Einträgen
statistisch gewichtet werden kann. Die statistische Gewichtung wird
zusätzlich zum
Auffinden eines wechselseitig kompatiblen Satzes aus Zielzellen
pro Zeitschlitz (wechselseitig kompatibel im Sinne von physischen
Eigenschaften und Ressourcen) durchgeführt. Außerdem wird eine Zellen-ID-Priorisierung pro
Zeitschlitz-Basis erzielt, wobei verschieden große Gruppen von Zellen-IDs eindeutige
Bandbreitenzuweisungen in Vielfachen von Zeitschlitzen und/oder
einer ersten Suchpriorität
aufweisen können.
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Zusätzliche
Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der
nachfolgenden Beschreibung verständlicher
und können
mittels den Instrumentalien und Kombinationen realisiert werden,
die insbesondere in den angehängten
Ansprüchen
erläutert
sind, wenn man sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen sieht.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Damit
die Erfindung gut verständlich
ist, werden nun einige Ausführungsformen
derselben im Wege eines Beispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben, in denen:
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1 ein
Paketzuteilungssystem für
springende Satellitenpunktstrahlen gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt; und
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2 ein
Paketzuteilungssystem für
springende Punktstrahlen in Übereinstimmung
mit einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt.
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BESTER MODUS
ZUM AUSFÜHREN
DER ERFINDUNG
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In
den folgenden Figuren werden gleiche Bezugszeichen verwendet werden,
um identische Komponenten in verschiedenen Ansichten zu identifizieren.
Die vorliegende Erfindung ist in Bezug auf ein Paketzuteilungssystem
für springende
Satellitenpunktstrahlen veranschaulicht, welches insbesondere für das Gebiet
der Luftfahrt geeignet ist. Jedoch ist die vorliegende Erfindung
auf verschiedene weitere Verwendungen anwendbar, die eine statistisch
gewichtete, faire Zwischenspeicherpaketzuteilung erfordern, die
für ein
dynamisches Wählen
von wechselseitig kompatiblen Verbindungen in einem Satz aus Verbindungen
optimiert ist, die um verschiedene Ressourcen konkurrieren.
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Bezug
nehmend auf 1 ist eine perspektivische Ansicht
eines Paketzuteilungssystems 10 für springende Satellitenpunktstrahlen
in Übereinstimmung
mit einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Das Paketzuteilungssystem 10 für springende
Satellitenpunktstrahlen weist einen oder mehrere Satelliten 12 auf,
die in Verbindung mit einer Boden station 14 stehen, die
sich auf der Erde 16 befindet. Jeder Satellit 12 beinhaltet
ein oder mehrere Paketzuteilungssysteme für springende Satellitenpunktstrahlen,
um Daten zu einer oder mehreren Bodenstationen 14 zu übertragen.
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Bezug
nehmend auf 2 ist ein Paketzuteilungssystem 18 für springende
Punktstrahlen gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Das Paketzuteilungssystem 18 für springenden
Punktstrahlen umfasst einen Abwärtszwischenspeicher 20,
einen Abwärtszwischenspeicher-Suchcontroller 21,
einen Cache-Speicher 22, einen Cache-Speichersuchcontroller
und eine Vielzahl von Zeigerausgangsregistern 24. Die Vielzahl
der Zeigerausgangsregister 24 wird verwendet, um eine Burst-Information an einen
Antennencontroller 26 zu senden, um die Strahlkoordinaten
und andere Parameter einzustellen.
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Der
Abwärtszwischenspeicher 20 ist
an einen Überlastcontroller
und an eine Burst-Anordnung 28 gekoppelt und empfängt eine
Abwärtszellen-ID und
einen Burst-Speicherzeiger, die in einer Erster-Rein-Erster-Raus-Ordnung
in den Abwärtszwischenspeicher 20 geschrieben
werden. Der Abwärtszwischenspeicher 20 umfasst
eine Ping-Seite 30 und eine Pong-Seite 32, die
getauscht werden können, wenn
Cache-Speichertiefe/2-Zeitschlitze auslaufen. Der Abwärtszwischenspeicher 20 ist
an den Abwärtszwischenspeicher-Suchcontroller 21 und
den Cache-Speicher 22 gekoppelt und liefert Daten an den Cache-Speicher 22,
um jede beliebige leere Stelle in dem Cache-Speicher 22 zu
füllen.
Bei der vorliegenden Erfindung wird der Cache-Speicher 22 in
gleich große
Hälften
geteilt, die eine linke Polzellen-ID 34 und eine rechte
Polzellen-ID 36 repräsentieren.
Der Cache-Speichersuch controller ist an den Cache-Speicher gekoppelt
und sucht den Cache-Speicher ab, um kompatible Paket-Bursts zu finden.
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Die
Inhalte von hereinkommenden Paketen werden in einem Hauptpaketspeicher
gespeichert. Kopien der Zielzellen-IDs und Zeiger zu einem Paketspeicher
werden verwaltet und ausreichend manipuliert, um die Sequenzreihenfolge
zu bestimmen, gemäß der der
Hauptpaketspeicher ausgelesen wird, um sie durch Punktstrahlen zu
ihrem Ziel zu übertragen.
Die Endstufe dieser „Manipulation" ist die Zuteilung.
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Wenn
Pakete ankommen (nachdem sie zu Bursts zusammengebaut wurden), werden
sie in dem Abwärtszwischenspeicher 20 gespeichert.
Der Abwärtszwischenspeicher 20 dient
als kostengünstiger Puffer
für die
nächste
Cache-Speicherstufe 22. Der Cache-Speicher 22 weist einen kleinen
Zwischenspeicher des Typs „Erster-Rein-Erster-Raus" („first
in first out, FIFO")
für jede
Zielzellen-ID auf und benötigt zur
Implementierung mehr Hardwareressourcen als der Abwärtszwischenspeicher 20 und
muss deshalb so klein wie möglich
sein. Auf der Ausgangsseite des Cache-Speichers 22 wird
ein Startpaket („seed
packet") ausgewählt, welchem
ausreichend kompatible Pakete folgen, um alle parallelen Richtstrahlen
zu füllen.
Neue Starts werden für
jede abwärts-zeitgebündelte Slotzeit
ausgewählt.
Die Starts werden durch Vorgabe in einem „Round-Robin"-Verfahren über einen
(pro Slot) vorkonfigurierten sequenziellen Abwärtszellenbereich ausgewählt, der
einen Verkehr aufweist, der zu der Datenrate und dem Slot passt. Jedoch
ist die Round-Robin-Reihenfolge konfigurierbar, um andere Suchreihenfolgen
zu unterstützen,
indem die Suche in einer Zellen-ID-Suchordnungstabelle durchgeführt wird,
die die Zellen-IDs in der gewünschten
Reihenfolge enthält,
und indem gewichtet wird (gewichten ist proportional zu der Vielzahl
von Zellen-ID-Einträgen
in der Suchordnungstabelle). Für jeden
Zeitslot wird der Abwärtszwischenspeicher 20 durchsucht,
um Paket-Bursts aufzufinden und geeignete leere Stellen in dem Cache-Speicher
zu füllen. Es
dauert Cache-Speichertiefe/2-Zeitslots,
um den gesamten Abwärtszwischenspeicher 20 zu
durchsuchen. Die Abwärtszwischenspeicher-FIFO-Ordnung für jede virtuelle
Verbindung (d.h., Verkehr pro Zellen-ID) wird durch die Cache-Speichersprungmarkierer
erhalten. Die Cache-Speichersprungmarkierer sperren die Suche nach
nachfolgenden Übereinstimmungen
bei den Zellen-IDs, deren erste Übereinstimmung
auf Grund der Tatsache übersprungen
wurde, dass der jeweilige Cache-Speicher-Zwischenspeicher voll war.
Die Cache-Speichersprungmarkierer werden
gelöscht,
bevor die Abwärtszwischenspeichersuche
bei jeder Iteration erneut beginnt.
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Falls
es eine Übereinstimmung
zwischen der Zellen-ID eines Paket-Bursts in dem Abwärtszwischenspeicher 20 und
der Zellen-ID eines
teilweise vollen oder leeren Cache-Speicher-FIFO-Zwischenspeichers gibt, dann wird das
Paket-Burst unter Verwendung eines Shuffle-Verfahrens extrahiert
und in dem Cache-Speicher-FIFO-Zwischenspeicher
auf geeignete Weise zu der Paket-Burst-Zellen-ID gespeichert. Wenn
Cache-Speichertiefe/2-Slots
ablaufen, vollendet der Abwärtszwischenspeicher 20 die Suche,
tauscht die Ping- und Pong-Seiten 30 und 32 und
wiederholt die Suche. Dieser Vorgang stellt sicher, dass Cache-Speicher-FIFOs nicht
leer bleiben, falls der Abwärtszwischenspeicher 20 ein
Paket-Burst für
eine gewünschte
Zellen-ID aufweist (dieser Vorgang minimiert eine Latenzzeit durch
den Abwärtszwischenspeicher
und maximiert eine Zuteilungsleistung). Es ist festzustellen, dass
die Ping- und Pong-Implementierungen 30 und 32 des
Abwärtszwischenspeichers 20 auf
die Größe des Abwärtszwischenspeichers 20 optimiert
werden können.
Anstatt eines Teilens des Abwärtszwischenspeichers 20 in
zwei Teile, nämlich
Ping 30 und Pong 32, kann er in mehr Teile geteilt
werden. Die Regel zum Bestimmen, wie oft geteilt werden soll, ist,
die optimale minimale Größe der physischen
Speicherpuffer basierend auf der Technologie und den Implementierungszwängen zu
verwenden und die folgende Formel anzuwenden: Anzahl
von Speicherpuffern = (gewünschte
Abwärtszwischenspeichergröße/Puffergröße) ÷ 1
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Das
Shuffle-Verfahren wurde insofern für die einfache Ping/Pong-Abwärtszwischenspeicherimplementierung
veranschaulicht. Für
eine Abwärtszwischenspeicherteilung,
die größer als
2 ist, würde
der Shuffle-Vorgang ein Paar aneinander grenzender Puffer auswählen und
sie als Ping und Pong bezeichnen, bis ein oder mehrere Puffer vollständig verarbeitet
wurden. Sobald der Pong-Puffer oder beide Puffer verarbeitet wurden,
wird der bzw. werden die angrenzenden Puffer freigegeben und als
Ping oder Pong bezeichnet, wie erforderlich, und eine Verarbeitung wird
bei den neu ausgewählten
Puffern fortgesetzt. Wenn eine Verarbeitung (Suchen) bei einem Puffer abgeschlossen
ist, wird die Suche bei dem angrenzenden Puffer fortgesetzt, bis
das Ende des Abwärtszwischenspeichers
erreicht ist.
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Gleichzeitig
mit der Abwärtszwischenspeichersuche
durchsucht der Cache-Speichersuchcontroller den Cache-Speicher,
um wechselseitig kompatible Paket-Bursts zu finden. Die Cache-Speicherzellen-ID-Suchprozedur
wird nachfolgend beschrieben. Die Cache-Speicherzellen-ID-Suchprozedur
weist zwei Stufen auf, wobei eine Stufe nach einem Zellen-ID-Zeiger
sucht und die zweite Stufe einen indirekten Vergleich der Zellen-ID
mit der Speicherstelle der Zellen-ID-Suchordnungstabelle durchführt, die durch
den Zellen-ID-Zeiger spezifiziert ist. Des Weiteren weist die erste
Stufe zwei Suchbereiche auf. Ein Suchbereich 0 39 ist auf einer
Zeitslot-Basis definiert, so dass der jeweilige Zeitslot zum Bedienen
der Gruppe aus Zellen-IDs konfiguriert werden kann, die in der Zellen-ID-Suchordnungstabelle
spezifiziert ist. Eine Flexibilität wurde durch Vorsehen von
zwei Suchmodi hinzugefügt.
Ein Suchmodus 0 begrenzt die Suche auf einen Suchbereich 0 39, wobei
die Suche sequenziell auf eine Round-Robin-Weise fortgesetzt wird,
bis die Zeitslotdauer abläuft
oder bis alle Richtstrahlen unter Verwendung eines Strahlzuweisungsalgorithmus
zugewiesen sind. Ein Suchmodus 1 erlaubt es der Zellen-ID-Zeigersuche,
eine sequenzielle Schleife in einem Suchbereich 0 39 durchzuführen, die
von einer weiteren sequenziellen Schleife in einem Suchbereich 1
38 gefolgt wird. Die doppelte Schleife wiederholt sich, bis entweder
die Zeitslotdauer abläuft
oder alle Richtstrahlen zugewiesen sind. Die zwei Suchmodi ermöglichen
es der Bedienperson, zwischen einer Priorisierung eines Zeitslots zu
einer Gruppe aus Zellen-IDs
zu wählen
oder exklusiv an eine Gruppe aus Zellen-IDs zu liefern. Die besagten
Suchmodi ermöglichen
einen priorisierten Dienst für
Zielzellen auf dem Zeitslotniveau.
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Eine
Fairness bei der Startpaket-Burstauswahl wird dadurch erhalten,
dass man sich die Suchstart-Zellen-ID-Zeiger merkt, die als der
letzte Start („Last
Seed") bezeichnet
werden. Ein eindeutiger letzter Start (n) ist mit jedem Zellen-ID-Zeigerbereich verknüpft, wobei
es „n" Zeigerbereiche gibt,
die aus einem Start (n), Stopp (n), Startmodus (n) und Suchmodus (n)
gebildet sind, und wobei jeder Parameter, der mit „n" verknüpft ist,
auf 0 oder mehr Zeitslots vorkonfiguriert ist. Das „n" ist proportional
zu der Flexibilität,
die für
das Geschäftsmodell
benötigt
wird, und repräsentiert
die Anzahl von Priorisierungseinstellungen zwischen Zeitslots. Die
Wichtigkeit, sich den letzten Start zu merken, liegt darin, dass
bei dem nächsten
Zeitslot, der „n" verwendet, die Suche
für den Start
bei einem anderen Zellen-ID-Zeiger beginnen kann und die Möglichkeit
für andere
Zellen-ID-Zeiger eröffnet,
ausgewählt
zu werden. Dieses Konzept ist der Schlüssel, um eine Fairness zu erzielen,
da das Startpaket-Burst (mit Verkehr) immer ausgewählt wird,
da es keine anderen Paket-Bursts gibt, die ihm zugewiesen sind,
um damit inkompatibel zu sein. Da das Startpaket-Burst immer einem
zur Verfügung
stehenden Richtstrahl zugewiesen wird, ist es wichtig, nicht das
gleiche Paket-Burst als Startpaket in nachfolgenden Zeitslots für „n" auszuwählen.
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Das
Paketzuteilungssystem für
springende Richtstrahlen ermöglicht
zwei Startsuchmodi, um eine Fairness zu erzielen. Für einen
Suchmodus 0 beginnt der Cache-Speichersuchcontroller die Startsuche
durch Wählen
der Zellen-ID-Zeiger auf eine sequenzielle Weise gemäß einem
Round-Robin-Verfahren für
jeden Zeitslot, der mit „n" verknüpft ist,
ungeachtet dessen, ob die Zellen-ID, die mit dem Zellen-ID-Zeiger
verknüpft
ist, einen Paketverkehr aufweist oder nicht. Für einen Startmodus 1 beginnt
der Cache-Speichersuchcontroller die Startsuche von dem nächsten Zellen-ID-Zeiger,
der eine Zellen-ID mit Paketverkehr aufweist. Somit erzielen die
zwei Startsuchmodi eine Fairness auf verschiedene Weisen. Der Startmodus
1 erzielt eine bessere Leistung für eine volle („bursty"), niedrige Paketzwischenspeicherlast
und behält
eine Fairness bei allen Verkehrsbedingungen bei. Jedoch erzielt
ein Startmodus 0 eine bessere Leistung für volle Paketzwischenspeicherlasten
hohen Durchschnitts, bewahrt jedoch eine Fairness, falls es keine
signifikante Anzahl von aufeinander folgenden Zellen-IDs ohne Paketverkehr gibt.
Somit ermöglichen
die Startmodi eine Flexibilität bis
zu einem gewünschten
Ausgleich zwischen einer Fairness und einer Zwischenspeicherleistung.
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Während der
Cache-Speichersuche nach jedem berechneten Zellen-ID-Zeiger wird
nach dem Zellen-ID-Zeiger in der Zellen-ID-Suchordnungstabelle geschaut, um
die Zellen-ID zu erhalten. Jede Zellen-ID wird verwendet, um zu
bestimmen, ob sie Paket-Bursts
in dem Cache-Speicher-FIFO hat und ob irgendwelche Strahlenbereiche
zur Verfügung
stehen. Falls dem so ist, wird bestimmt, ob die Zellen-ID zu beliebigen
Zellen-IDs kompatibel ist, die zuvor einem Richtstrahl in dem gleichen
Zeitslot zugewiesen wurden. Eine Kompatibilität wird durch Durchführen einer
Strahlisolierungsüberprüfung, einer
Aggregatleistungsüberprüfung und
einer Verstärkerleistungsüberprüfung bestimmt.
Die Strahlisolierungsüberprüfung wird
für eine
Zellen-ID durchgeführt,
der aktuell Strahlen zugewiesen sind, um zu verifizieren, dass die
neue Zellen-ID mit ihnen kompatibel ist. Die Aggregatleistungsüberprüfung wird
durchgeführt,
um zu verifizieren, dass die neue Zellen-ID keine Strahlverstärkerleistung
benötigt,
die, wenn sie zu den Leistungserfordernissen der anderen, zuvor
zugewiesenen Zellen-IDs hinzugefügt
wird, die Gesamttransponderleistung nicht überschreitet. Die Verstärkerleistungsüberprüfung wird
für alle
zur Verfügung
stehenden Strahlverstärker
durchgeführt,
die nicht anderen Zellen-IDs zugewiesen sind, um zu verifizieren,
dass zumindest einer von ihnen ausreichend fähig ist, den Strahl für die neue
Zellen-ID zu verstärken.
Falls alle Überprüfungen positiv
sind, wird das Paket-Burst der neuen, in Betracht gezogenen Zellen-ID
dem Strahlverstärker
mit niedrigster Leistungsfähigkeit
zugewiesen, der die Leistungsanforderungen der neuen Zellen-ID erfüllt oder überschreitet,
wie es in dem Richtstrahlzuweisungsalgorithmus gezeigt ist. Am Ende
des Slots werden alle zugewiesenen Zellen-IDs durch entzwischenspeichern ihres jeweiligen
Daten-Bursts und ihrer Antennensteuerinformation aus dem Cache-Speicher 22 und
eventuell aus dem externen Paketspeicher ausgewiesen sein, und eine
geeignete Information wird an den Antennencontroller und die Modulatoren
gesendet werden, die herunterzustrahlen ist.
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Das
Verfahren und das System der vorliegenden Erfindung erzielen somit
eine maximale Effizienz beim Auffinden von kompatiblen Paketen,
während
eine Fairness zwischen Zielzellen implementiert wird. Außerdem ermöglicht die
vorliegende Erfindung eine größere Abwärts-/Ausgangsbandbreitenverwendung,
indem die Paketauswahl ermöglicht
wird, die über
allen Zielzellen mit einem Paketverkehr durchzuführen ist. Somit erscheinen
der geteilte Zwischenspeicher und der Cache-Speicher zusammen als
virtueller Zwischenspeicher pro Zielzellen-ID, optimieren die Suche
nach kompatiblen Paketen/Bursts und fügen eine Flexibilität bei einer
Paket/Burst-Auswahl (für
eine Qualität
der Dienststeuerung) hinzu.
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Aus
der vorherigen Erläuterung
ergibt sich, dass ein neues und effizientes Paketzuweisungssystem
für springende
Richtstrahlen geschaffen wurde. Es versteht sich, dass die vorhergehende
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform lediglich veranschaulichend
für einige
der vielen spezifischen Ausfüh rungsformen
ist, die Anwendung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung darstellen.
Sicherlich erschließen
sich dem Fachmann zahlreiche andere Anordnungen, ohne den Schutzbereich
der Erfindung zu verlassen, wie er durch die nachfolgenden Ansprüche definiert
ist.
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Zusammenfassend
lässt sich
sagen, dass ein Paketzuteilungssystem für springende Richtstrahlen
(18) eine effiziente Vermittlung über Verbindungen durchführt, wie
z.B. springende Richtstrahlen, die miteinander um physische Eigenschaften und
Ressourcen konkurrieren. Das Paketzuteilungssystem (18)
für springende
Richtstrahlen ermöglicht eine
statistische Gewichtung und Priorisierungsmöglichkeiten, während um
eine Ressource konkurrierende Verbindungen berücksichtigt werden, wie z.B. drahtlose
springende Richtstrahlen. Das Paketzuteilungssystem (18)
für springende
Richtstrahlen empfängt
eine Abwärtszellen-ID und Paketburst-Speicherzeiger
von einem Burst-Anordnung/Überlastcontroller
(28) und liefert eine Paketburstinformation an einen Antennencontroller
und an Modulatoren (26). Das Paketzuteilungssystem (18)
für springende Richtstrahlen
umfasst einen Abwärtszwischenspeicher
(20), der an die Burst-Anordnung/den Überlastcontroller (28)
gekoppelt ist und empfängt
die Abwärtzellen-ID
und Paketburst-Speicherzeiger. Ein Cache-Speicher (22) ist an den Abwärtszwischenspeicher
(20) gekoppelt und empfängt
und speichert Daten von dem Abwärtszwischenspeicher
(20). Ein Abwärts-Suchcontroller
(21) ist an den Abwärtszwischenspeicher
(20) und den Cache-Speicher (22) gekoppelt und
umfasst eine Steuerlogik, die betrieblich ist, um den Abwärtszwischenspeicher
(20) nach Paket-Bursts zu durchsuchen, um beliebige, leere
Cache-Speicherslots mit geeigneten Daten aus dem Abwärtszwischenspeicher
(20) zu füllen.
Ein Cache-Speichersuchcontroller ist an den Cache suchcontroller
ist an den Cache-Speicher (22) gekoppelt und umfasst eine
Steuerlogik, die betrieblich ist, und den Cache-Speicher (22) in einer vorkonfigurierten gewichteten
Reihenfolge nach kompatiblen Paket-Bursts, basierend auf einer Strahlwinkelinterferenz,
einer Strahlverstärkungsleistung
und einer Aggregatzielleistung zu durchsuchen.