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Diese
Erfindung bezieht sich auf Bandbreitenzuordnungsschemata für Paketvermittlungs-Kommunikationssysteme.
Im Gegensatz zu herkömmlichen
leitungsvermittelten Systemen, in denen eine Ende-zu-Ende-Verbindung
während
der Dauer eines Telephonanrufes oder dergleichen aufrechterhalten
wird, überträgt ein Paketvermittlungssystem
die Informationen als eine Folge einzelner "Pakete" der Daten, von denen jedes Adressendaten
trägt,
um zu erlauben, dass es zu seinem vorgesehenen Ziel geleitet wird.
Das Empfangsendgerät
setzt dann die Pakete wieder zusammen, um die ursprüngliche
Nachricht wiederzugewinnen. Derartige Anordnungen machen von der
verfügbaren
Bandbreite besser Gebrauch, aber infolge der variablen Verzögerung der
Paketübergabe
sind sie für
die Datenübertragung
geeigneter als für
die Sprachübertragung.
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Die
erreichbare Verzögerung
und die Verwendungsleistung der Kanäle eines Paketvermittlungssystems
werden durch das zugrundeliegende Bandbreitenzuordnungsschema gesteuert.
Die Satelliten-Endgeräte-Anschlusssteuerungs-Protokolle
(Satelliten-MAC-Protokolle) für
den Datenverkehr haben traditionell den bedarfsgesteuerten Vielfachzugriff
(DAMA) bei auf einer regelmäßigen Grundlage
ausgeführten
Anforderungen für
die Bandbreite verwendet, die aus den momentanen Warteschlangenniveaus
der Boden-Endgeräte
abgeleitet werden. Folglich führt
jedes Endgerät,
das mehr als eine vorgegebene Anzahl von Paketen besitzt, die auf
die Übergabe
warten, regelmäßige Anforderungen
für Bandbreite
aus. Wie die Bandbreite verfügbar
wird, wird ein derartiges Endgerät
für die Übertragung
seines nächsten
Pakets ausgewählt.
Derartige Systeme sind z. B. von Mohamed und Le-Ngoc in einem Aufsatz
mit dem Titel "Performance
Analysis of Combined/Free Demand Assigned Multiple Access (CFDAMA)
Protocol for Packet Satellite Communications" (IEEE New Orleans, Mai 1994) beschrieben
worden.
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Ein
Rahmenformat einer typischen Satelliten-Aufwärtsstrecke ist in 1 gezeigt,
das aus einer Folge von Datenübertragungs-Zeitschlitzen
D, F besteht, die mit den DAMA-Anforderungs-Zeitschlitzen R verschachtelt
sind. Ein Anforderungsalgorithmus für ein derartiges Schema ist
in 3 angegeben. Die Boden-Endgeräte 71 (siehe 7)
führen
Anforderungen für
Bandbreite aus, die ihre Aufwärtsstrecken-Paketübertragungen
in den benachbarten Anforderungs-Zeitschlitzen
begleiten, wie und wann es erforderlich ist. Zu dem Zeitpunkt, zu
dem ein Paket in einem der Zeitschlitze D übertragen werden soll (Schritt 31),
bestimmt das Endgerät 71 die
gegenwärtige
Größe seiner
Paketwarteschlange (Schritt 32) und die Anzahl der bereits
angeforderten Zeitschlitze, die noch nicht erfüllt worden sind, (Schritt 33).
Falls die Warteschlangengröße größer als die
Anzahl der bereits angeforderten Zeitschlitze ist (weil weitere
Pakete zur Warteschlange hinzugefügt worden sind, seit das vorhergehende
Paket gesendet worden ist), sendet es dann auf der Grundlage der
momentanen Warteschlangengröße des Boden-Endgerätes und
der Anzahl der ausstehenden Zeitschlitz-Anforderungen (abzüglich des
Pakets, das zur Zeit übertragen
wird) eine Anforderung für
weitere Zeitschlitze (Schritt 34). Im Satelliten 72 ordnet
die Ablaufsteuerung 73 die Zeitschlitze auf einer rahmenweisen
Grundlage zu. Zuerst werden die Zeitschlitze den Endgeräten anhand
der in der Ablaufsteuerung in einer Warteschlange eingereihten Anforderungen
in einer abfragegerechten Weise (FCFS-Weise – first come first serve ("wer zuerst kommt mahlt
zuerst")) bedarfsweise
zugeordnet, wobei jedem Endgerät 71 eine
Folge benachbarter Zeitschlitze D anhand der Anzahl der angeforderten
Zeitschlitze zugewiesen wird. Beim Fehlen irgendwelcher in einer
Warteschlange eingereihter Anforderungen werden die aufeinanderfolgenden
Zeitschlitze in dem Rahmen auf einer frei zugeordneten Round-Robin-Basis
allen Endgeräten
in dem System einzeln zugewiesen. Um den Endgeräten, die eine Zeit lang keine
Bandbreite angefordert haben, eine bessere Chance zu geben, einen
frei zugeordneten Zeitschlitz zu erhalten, werden die Endgeräte auf den
Boden der Liste der freien Round-Robin-Zuordnung gelegt, nachdem
sie bedarfsweise zugeordneten Zeitschlitzen zugewiesen worden sind.
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Eine
geostationäre
Satelliten-Umlaufbahn befindet sich etwa 33.500 km über der
Erdoberfläche.
Für die
meisten Punkte auf der Erdoberfläche
befindet sich der nächste
geostationäre
Satellit nicht im Zenit, sodass die Entfernung sogar größer ist – bis zu
40.000 km. Die resultierende lange Ausbreitungsverzögerung in den
Satellitenverbindungen zur geostationären Erdumlaufbahn verhindert
die Wirksamkeit derartiger Schemata. Ein "Abschnitt", die Ausbreitungsverzögerung für die Übertragung
eines Funksignals nach oben zu einem Satelliten und zurück nach
unten zum Boden, beträgt
etwa 0,25 Sekunden, sie verändert
sich jedoch in Abhängigkeit
vom Erhebungswinkel zum Satelliten. Die Entfernung zu dem Satelliten
befindet sich auf einem Minimum (etwa 0,24 Sekunden), wenn er sich
direkt über
einer Bodenstation am Äquator
befindet, während sie
sich auf einem Maximum (etwa 0,28 Sekunden) befindet, wenn sich
eine Bodenstation am Rand des globalen Versorgungsbereichs befindet.
Weil eine Anforderung für
Bandbreite zur Ablaufsteuerung gesendet werden muss und die Antwort
zurückgeschickt
werden muss, bevor ein Paket übertragen
werden kann (das dann selbst nach oben zum Satelliten und zurück übertragen
werden muss), wird jedes Paket um wenigstens zwei Satellitenabschnitte
(zusätzlich
zu irgendeiner Verarbeitungsverzögerung)
verzögert,
falls sich die Ablaufsteuerung im Satelliten befindet, oder mehr
verzögert,
falls sie sich auf dem Boden befindet oder verteilt ist. Um die lange
Verzögerung
zu umgehen, wird die DAMA oft entweder mit dem Direktzugriff (z.
B. segmentiertes ALOHA) oder einer Form der freien Zuordnung der
Bandbreite, wie sie in den von Le-Ngoc u. a. in "Performance of combined free/demand
assignment multiple-access schemes in satellite communications", International Journal
of Satellite Communications, Bd. 14, Nr. 1, S. 11-21, 1996, erörterten
Schemata des kombinierten freien/bedarfsgesteuerten Vielfachzugriffs
(CFDAMA) zu finden ist, kombiniert. Leland u. a. zeigen in "On the self-similar
nature of Ethernet traffic (extended version)", IEEE/ACM Transactions on Networking,
Bd. 2, Nr. 1, S. 1-15, 1994, dass der Verkehr in modernen lokalen
Computer-Netzen (Computer-LAN) über
einen weiten Bereich von Zeitmaßstäben eine
Datenblock-Eigenschaft zeigt.
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Die
vorliegende Erfindung legt ein neuartiges Paketreservierungssystem
für den
Datenverkehr vor, das geeignet ist, um lange Datenblöcke von
Paketen von Verkehrsquellen des EIN-AUS-Typs abzuwickeln.
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Gemäß der Erfindung
wird ein Bedarfszuordnungsprozeß für ein Paketvermittlungs-Kommunikationssystem
geschaffen, in dem ein Endgerät
Kapazität
für die Übertragung
von Datenblöcken
aus Paketen von einer Ablaufsteuerung anfordert, dadurch gekennzeichnet,
dass das Endgerät
zusammen mit einem oder mehreren der Pakete Positionssignale zu
der Ablaufsteuerung sendet, die die Positionen jener Pakete in einem Datenblock
angeben. Die Positionssignale können
durch die Ablaufsteuerung verwendet werden, um jene Endgeräte zu identifizieren,
die einen Teil eines Datenblocks gesendet haben, die jedoch weitere
Pakete dieses Datenblocks besitzen, die auf die Übertragung warten, und um die
Zuweisung von Kapazität
an jene Endge räte
mit Priorität
zu versehen, um die Übertragung
weiterer Pakete des teilweise gesendeten Datenblocks zuzulassen.
Dieses System unterscheidet sich von den Anordnungen des Standes
der Technik insofern, als jedes Endgerät eine Angabe dessen bereitstellt,
wie die Pakete in seiner Warteschlange in Datenblöcken angeordnet
sind, was erlaubt, dass der Übertragung
von Paketen Priorität
gegeben wird, um einen Datenblock abzuschließen, der bereits teilweise übertragen
worden ist. Den auf die Übertragung
wartenden Paketen, die die nachfolgenden Datenblöcke bilden, wird deshalb im
Zuweisungsprozess weniger Wichtigkeit gegeben.
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In
einer Ausführungsform
sendet das Endgerät
ein letztes Positionssignal zumindest zusammen mit dem letzten Paket
in jedem Datenblock, wobei es dadurch den Übergang des Endgerätes von
einem Zustand in der Mitte des Datenblocks ("EIN"-Zustand)
zu einem Zustand ohne Datenblock ("AUS"-Zustand)
angibt, und verursacht, dass ein Merker in der Ablaufsteuerung den Übergang
in den "AUS"-Zustand für das fragliche
Endgerät
angibt. Der Übergang
in der entgegengesetzten Richtung vom "AUS"-
zum "EIN"-Zustand kann einfach durch
die Ankunft eines Pakets von einem Endgerät, das sich gegenwärtig im "AUS"-Zustand befindet,
angegeben werden, oder er kann durch ein erstes Positionssignal
ausgelöst
werden, das mit dem ersten Paket in jedem Datenblock gesendet wird.
Obwohl in der beschriebenen Ausführungsform
ein einfaches "EIN-/AUS"-Signal mit den ersten
und letzten Paketen jedes Datenblocks verwendet wird, sind andere
Anordnungen vorstellbar. Es kann z. B. ein erstes Positionssignal
verwendet werden, um die Länge
des Datenblocks anzugeben. Ebenso wie diese Anordnung die Notwendigkeit
für das
letzte Positionssignal nicht mehr besitzt, erlaubt sie der Ablaufsteuerung,
die Zeitschlitze unter Berücksichtigung
des erwarteten Bedarfs an Zeitschlitzen in einem oder mehreren weiteren
Rahmen, wie er durch die Anforderungen für Kapazität angegeben wird, einem Rahmen
zuzuweisen, was erlaubt, dass die Kapazität wenigstens provisorisch mehrere
Rahmen voraus zugewiesen wird. Die Verwendung von Positionsmarkierungen
kann außerdem
verwendet werden, um zu erlauben, dass eine einzige Anforderung
für Kapazität für jeden
Datenblock ausgeführt
wird, wobei diese Anforderung ohne die Notwendigkeit, die Anforderung
für jeden
Rahmen zu wiederholen, für
so viele Rahmen aufrechterhalten wird, wie notwendig sind, um den
vollständigen
Datenblock zu übertragen.
Die Ablaufsteuerung kann folglich die Zeitschlitze einem oder mehreren
Rahmen unter Berücksichtigung
des erwarteten Bedarfs an Zeitschlitzen in derartigen Rahmen, der
durch die Anforderungen für
Kapazität
angegeben wird, zuweisen.
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Vorzugsweise
stellt die Ablaufsteuerung anhand der von den Endgeräten gesendeten
Positionssignale fest, ob irgendwelche der Endgeräte nicht
gerade einen Datenblock übertragen
(d. h., sie haben einen Datenblock abgeschlossen und keinen weiteren
begonnen), wobei, falls es irgendwelche derartige Endgeräte gibt, die
Ablaufsteuerung diesen Endgeräten
Kapazität
zuweist, um solchen Endgeräten
zu erlauben, die Übertragung
neuer Datenblöcke
anzufordern, sollten sie erfordern, in dieser Weise zu verfahren.
Die Anteile der Kapazität,
die zugewiesen ist, um derartigen Endgeräten zu erlauben, Kapazität anzufordern,
und der Kapazität, die
Endgeräten
zugewiesen ist, die bereits gerade einen Datenblock übertragen,
können
entsprechend der momentanen Anzahl von Endgeräten in jedem dieser Zustände geändert werden.
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Die
Erfindung erstreckt sich außerdem
auf ein Endgerät
für ein
Pa ketvermittlungssystem, das Mittel zum Anfordern von Kapazität für die Übertragung
von Datenblöcken
aus Paketen von einer Ablaufsteuerung umfasst, gekennzeichnet durch
Mittel, die zusammen mit wenigstens einigen der Pakete Positionssignale
zu der Ablaufsteuerung senden, die die Positionen jener Pakete in
einem Datenblock angeben. Das Endgerät kann Mittel zum Senden eines
letzten Positionssignals zumindest zusammen mit dem letzten Paket
in jedem Datenblock oder Mittel zum Senden eines ersten Positionssignals
zumindest zusammen mit dem ersten Paket in jedem Datenblock aufweisen,
die eine Angabe der Länge
des Datenblocks enthalten können.
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Die
Erfindung erstreckt sich außerdem
auf eine Ablaufsteuerung für
ein Paketvermittlungssystem, die Zuweisungsmittel zum Zuweisen von
Kapazität
für die Übertragung
von Datenblöcken
aus Paketen an mehrere Endgeräte
umfasst, gekennzeichnet durch Mittel, die Positionssignale zumindest
zusammen mit einigen der Pakete von den Endgeräten empfangen, wobei die Positionssignale
die Positionen jener Pakete in einem Datenblock angeben. Die Ablaufsteuerung
kann Mittel umfassen, die anhand der von den Endgeräten empfangenen
Positionssignale jene Endgeräte
identifizieren, die einen Teil eines Datenblocks gesendet haben,
jedoch weitere Pakete dieses Datenblocks besitzen, die auf die Übertragung
warten, wobei die Zuweisungsmittel so beschaffen sind, dass sie
jenen Endgeräten
Kapazität
zuweisen, um die Übertragung
weiterer Pakete des Datenblocks zuzulassen. Sie kann außerdem Mittel
umfassen, um einen Merker auf eine erste Angabe in Bezug auf ein
Endgerät
zu setzen, wenn das erste Paket eines Datenblocks von diesem Endgerät empfangen
wird, und um den Merker auf eine zweite Angabe zurückzusetzen,
wenn das letzte Paket in dem Datenblock empfangen wird.
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Die
Ablaufsteuerung kann Mittel umfassen, um anhand der von den Endgeräten gesendeten
Positionssignale festzustellen, welche Endgeräte einen Teil eines Datenblocks
gesendet haben, jedoch weitere Pakete dieses Datenblocks besitzen,
die auf die Übertragung
warten, wobei die Zuweisungsmittel Mittel besitzen, um die Zuweisung
von Kapazität
an solche Endgeräte
mit Priorität
zu versehen, um die Übertragung
weiterer Pakete der teilweise übertragenen
Datenblöcke
zuzulassen. Die Ablaufsteuerung kann Mittel zum Erfassen eines ersten
Positionssignals, das die Länge
eines Datenblocks angibt, und Mittel zum Zuweisen von Kapazität in mehreren
Rahmen für
die Übertragung
des Datenblocks aufweisen. Sie können
in Reaktion auf eine einzige Anforderung von Kapazität für die Übertragung
eines Datenblocks von einem Endgerät so betreibbar sein, dass
sie dem Datenblock in jedem von mehreren Rahmen ununterbrochen Kapazität zuweisen,
bis der vollständige
Datenblock übertragen
worden ist.
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Die
Ablaufsteuerung kann außerdem
Mittel, die anhand der von den Endgeräten gesendeten Positionssignale
feststellen, ob irgendwelche der Endgeräte nicht gerade einen Datenblock übertragen,
und Zuweisungsmittel, die Kapazität zuweisen, um solchen Endgeräten zu erlauben,
die Übertragung
neuer Datenblöcke anzufordern,
umfassen. Die Zuweisungsmittel sind vorzugsweise so beschaffen,
dass sie die Anteile der Kapazität,
die Endgeräten
zugewiesen ist, die nicht gerade einen Datenblock übertragen,
und der Kapazität,
die Endgeräten
zugewiesen ist, die bereits gerade einen Datenblock übertragen,
entsprechend der momentanen Anzahl von Endgeräten in jedem dieser Zustände verändern.
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Nun
wird eine Ausführungsform
der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben, worin:
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1 ein
in dem herkömmlichen
System verwendetes Rahmenformat zeigt;
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2 ein
für die
Verwendung in der Erfindung geeignetes Rahmenformat zeigt;
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3 einen
Anforderungsalgorithmus für
die Verwendung in einer bereits erörterten herkömmlichen Anordnung
des Standes der Technik zeigt;
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4 einen
Anforderungsalgorithmus für
die Verwendung in dem System gemäß der Erfindung
zeigt;
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5 und 6 die
Ergebnisse der Vergleichstest zwischen einem System gemäß der Erfindung
und dem herkömmlichen
System zeigen; und
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7 die
Elemente schematisch zeigt, die zusammenarbeiten, um die Erfindung
auszuführen.
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In 7 ist
jede Satelliten-Bodenstation 70 einem oder mehreren Endgeräten 71 zugeordnet,
die arbeiten, um Paketdaten zum Satelliten 72 zu senden,
der sie zu anderen (nicht gezeigten) Bodenstationen weiterleitet.
Die Zuweisung der Zeitschlitze im Paketrahmen wird durch eine Ablaufsteuerung 73 gesteuert,
die sich im Satelliten 72 befindet.
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Das
Zuweisungsschema gemäß der Erfindung
besitzt ein Rahmenformat, wie es in 2 gezeigt
ist, das zu der in 1 gezeigten herkömmlichen
Anordnung insofern ähnlich
ist, als es aus einer Folge von Datenübertragungs-Zeitschlitzen D,
F besteht, die mit den DAMA-Anforderungs-Zeitschlitzen R verschachtelt sind.
Der Anforderungsalgorithmus ist in 3 angegeben.
Wie im herkömmlichen
System senden die Boden-Endgeräte 70 Anforderungen
für Bandbreite
mit ihren Aufwärtsstrecken-Paketübertragungen
unter Verwendung der benachbarten Anforderungs-Zeitschlitze R, wie
und wann es erforderlich ist.
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Wie
dargelegt worden ist, fordert in der Anordnung des Standes der Technik
jedes Boden-Endgerät 71 auf
der Grundlage der momentanen Gesamtwartenschlangengröße des Boden-Endgerätes (ohne
Rücksicht darauf,
ob sie einen Teil von einem Datenblock oder von mehreren bilden)
und der Anzahl der ausstehenden Zeitschlitz-Anforderungen eine Anzahl
von Zeitschlitzen D an. Bei der Anforderungsstrategie gemäß der vorliegenden
Erfindung nehmen die Anforderungen die Form von Bandbreiten-Signalisierung
auf einer datenblockweisen Grundlage an, wie in 4 gezeigt
ist. Die Endgeräte 71 sind
in der Ablaufsteuerung 73 als in einem von zwei Zuständen, EIN
oder AUS, mit Merkern versehen. Wenn ein Paket in einem Datenblock
auf der Aufwärtsstrecke
gesendet wird (Schritt 41), bestimmt das Endgerät 71,
ob das Paket das erste in einem Datenblock, das letzte in dem Datenblock
oder ein Zwischenpaket ist (Schritt 42).
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In
dieser Ausführungsform
etikettiert das Endgerät 71 die
ersten und/oder letzten Pakete, um ihre Position im Datenblock der
Ablaufsteuerung 73 anzugeben. Das erste Paket eines Datenblocks
kann ein Etikett tragen, das der Ablaufsteuerung 73 nicht
nur angibt, dass es das erste Paket ist, sondern das außerdem die Länge des
Datenblocks angibt. In diesem Fall muss die Ablaufsteuerung 73 nur
die Pakete zählen,
um das letzte in dem Datenblock zu identifizieren, wobei sie folglich
den Zustand des Endgerätes
zurücksetzen
kann, ohne dass ein weiteres spezifisches Signal gesendet wird.
Diese Anordnung ist jedoch nur möglich,
falls die Länge
des Datenblocks dem Endgerät
bereits bekannt ist, deshalb ist es nicht möglich, diese Technik zu verwenden,
es sei denn, der ganze Datenblock befindet sich bereits in der Warteschlange
im Endgerät 71.
Alternativ kann das letzte Paket jenes Datenblocks etikettiert werden,
was dann der Ablaufsteuerung erlaubt, das nächste vom selben Endgerät ankommende
Paket als das erste Paket des nächsten
Datenblocks zu erkennen.
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Wenn
die Ablaufsteuerung 73 ein Paket als das erste eines Datenblocks
identifiziert, ändert
sie die Einstellung für
das Ursprungs-Endgerät in den
EIN-Zustand (Schritt 43) und setzt seinen Zustandsmerker
auf EIN (Schritt 44). Wenn das letzte Paket jedes Datenblocks übertragen
wird, ändert
die Ablaufsteuerung 73 den Zustand des relevanten Endgeräts 71 zurück in den
AUS-Zustand (Schritt 45) und setzt seinen Zustandsmerker
auf AUS zurück
(Schritt 46).
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Die
Ablaufsteuerung
73 im Satelliten
72 erhält zwei
Listen aufrecht: eine, die die Endgeräte enthält, die EIN signalisiert haben,
und eine, die die Endgeräte
enthält,
die AUS signalisiert haben. Jeder Rahmen besteht aus einer variablen
Anzahl von frei zugeordneten Zeitschlitzen, die durch
bestimmt
ist. Dabei ist
- NOFF
- = die Anzahl der Endgeräte im AUS-Zustand,
- NTOT
- = die Gesamtzahl der
Endgeräte,
- STOT
- = die Gesamtzahl der
Zeitschlitze in dem Rahmen und
- FREEMAX
- = der maximale Anteil
freier Zeitschlitze.
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Folglich
wird, vorausgesetzt, dass sich wenigstens ein Endgerät im "EIN"-Zustand befindet,
ein Anteil der Zeitschlitze (wenigstens 1 – FREEMAX)
bedarfsweise zugeordnet. Der Wert von FREEMAX ist
so gesetzt, dass, wenn der Bedarf niedrig (aber nicht null) ist,
die bedarfsweise zugeordneten Zeitschlitze nicht durch eine übermäßige Anzahl
von frei zugeordneten Zeitschlitzen verzögert werden. Dieser Anteil
vergrößert sich,
wie die Anzahl der Endgeräte
im "EIN"-Zustand zunimmt.
Vorausgesetzt, dass sich wenigstens ein Endgerät im "AUS"-Zustand
befindet, ist ähnlich
die Anzahl der freien Zeitschlitze nicht null.
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Die
Ablaufsteuerung weist dann jedem Endgerät auf rahmenweiser Grundlage
Bandbreite zu, wobei die bedarfsweise zugeordneten und die frei
zugeordneten Zeitschlitze den EIN- bzw. AUS-Endgeräten zugewiesen
werden. Unähnlich
des Verfahrens nach 3 gibt es keine Notwendigkeit,
auf der Grundlage der Warteschlangengröße Kapazität anzufordern. Die Anzahl der
verfügbaren
bedarfsweise zugeordneten Zeitschlitze D und der frei zugeordneten
Zeitschlitze F ändert
sich durch das Ändern
der Position der in 2 gezeigten Grenze B dynamisch,
um den momentanen Anforderungen zu entsprechen. Wenn alle Knoten
AUS sind, wird der ganze Rahmen frei zugeordnet, um die Signalisierungsverzögerung für die Endgeräte nach
dem Beginn eines Datenblocks zu minimieren.
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Falls
die Etikettierung der Pakete eine Angabe der Datenblock-Länge enthält, kann
die Ablaufsteuerung 73 beschaffen sein, um die bedarfsweise
zugeordneten Zeitschlitze zwischen den gegenwärtig im Gange befindlichen
Datenblöcken
in Übereinstimmung
mit der Datenblockgröße zu verteilen.
Dies kann in mehreren verschiedenen Arten ausgeführt werden, z. B. um die Zuweisung
zugunsten der größeren Datenblöcke zu gewichten,
sodass nachfolgende Datenblöcke
vom selben Endgerät
nicht übermäßig verzögert werden,
oder um allen Datenblöcken
den Vorzug zu geben, die im gegenwärtigen Rahmen abgeschlossen
werden können,
um dadurch Kapazität
für andere
Datenblöcke
vom selben oder von anderen Endgeräten 71 freizugeben.
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Es
sollte angegeben werden, dass die Datenblockgröße und nicht die Warteschlangengröße die Zuweisung
von Kapazität
in diesen Ausführungsformen
bestimmt. Die Größe der Warteschlange ändert sich
ständig,
was eine viel häufigere
Signalisierung vom Endgerät 71 zur
Ablaufsteuerung 73 erfordert, als es der Fall ist, wenn
die Datenblockgröße der bestimmende
Faktor ist. Die Größe eines
einzelnen Datenblocks ist jedoch fest. Bei den herkömmlichen
DAMA-Schemata für
Daten müssen
Verkehrsanforderungen für
die Übertragung jedes
Pakets in der Warteschlange ausgeführt werden, was zu Verzögerungen
führt,
während
derartige Anforderungen verarbeitet werden. In einem Satellitensystem
können
derartige Verzögerungen
infolge der Entfernung des Satelliten von den Endgeräten signifikant
sein. In der vorliegenden Erfindung sind die Verzögerungen minimiert,
weil, sobald ein Endgerät
EIN signalisiert hat, Zeitschlitze ohne die Notwendigkeit für wiederholte Anforderungen
kontinuierlich bereitgestellt werden. Tatsächlich werden die verbindungslosen
Paket-Datenblöcke
wie einzelne verbindungsorientierte (leitungsvermittelte) Anwendun gen
behandelt, indem eine kontinuierliche Versorgung von Kapazität für ein Endgerät solange
bereitgestellt wird, wie es notwendig ist, um einen einzelnen Datenblock
zu übertragen.
Die minimale Verzögerung
für jeden
Zeitschlitz wird auf einen Satellitenabschnitt anstelle von zwei
verringert, da keine weiteren Anforderungen für Kapazität ausgeführt werden müssen, während der
Zustand auf EIN gesetzt ist.
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Die
Erfindung versieht die Endgeräte
mit Zugriffsrechten auf bedarfsweise zugeordnete Bandbreite, die
zwischen ihnen gleichmäßig verteilt
wird. Der maximale Kanaldurchsatz ist von der Anzahl der Endgeräte abhängig, die
gegenwärtig
unterstützt
werden, wobei es keine harte Grenze für die Anzahl der Endgeräte gibt, die
unterstützt
werden können,
wobei es einfach eine allmähliche
Verringerung der für
jedes Endgerät
verfügbaren
Bandbreite gibt.
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Das
herkömmliche
System und ein Schema gemäß der vorliegenden
Erfindung sind für
ein sterngestütztes
Satellitennetz simuliert worden, das aus einer Anzahl von Endgeräten besteht,
die über
einen GEO-Satelliten mit einer bordeigenen Ablaufsteuerung mit einer
Hub-Station kommunizieren. Die Ergebnisse sind in den 5 und 6 gezeigt.
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5 zeigt
die Verteilung der Ende-zu-Ende-Verzögerungswerte der Pakete beim
herkömmlichen Schema
(CFDAMA-Schema) bei 70 % Kanalbelegung und beim Schema gemäß der Erfindung
(BRMA-FD) bei verschiedenen Kanalbelegungen. Die Ergebnisse zeigen,
dass beim Schema gemäß der Erfindung
eine große
Mehrheit der Pakete innerhalb eines sehr schmalen Bereichs der Ende-zu-Ende-Verzögerungszeiten empfangen
wird, was anzeigt, dass die Bandbreite erfolgreich für die Endgeräte festgelegt
ist, die sie erfordern. Wie der Anteil der bedarfsweise zugeordneten
Zeitschlitze vergrößert wird,
wird mehr Bandbreite für
die Endgeräte
innerhalb der Datenblöcke
festgelegt, was zu einem größeren Prozentsatz
von Paketen führt,
die niedrige Ende-zu-Ende-Verzögerungswerte
erfahren. Die maximale Ende-zu-Ende-Verzögerung nimmt jedoch zu, da
die Endgeräte
länger
warten müssen,
bevor sie EIN am Anfang eines Datenblocks signalisieren können. Bei
einem maximalen Anteil von 30 % frei zugeordneten Zeitschlitzen
werden 64 % der Pakete mit einer Ende-zu-Ende-Verzögerung von weniger als 1,2
Satellitenabschnitten bei einer maximalen Ende-zu-Ende-Verzögerung von
2,7 Satellitenabschnitten übertragen.
Die Verteilung der Ende-zu-Ende-Verzögerungswerte ist bei der Anordnung
des Standes der Technik gleichmäßiger verbreitet,
wobei sie von 1 bis 2,5 Satellitenabschnitten reicht.
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6 zeigt
die kumulative Verteilungsfunktion der Ende-zu-Ende-Verzögerungsdifferenz
zwischen aufeinanderfolgenden Paketen innerhalb der Datenblöcke. Es
ist zu sehen, dass bei der gleichen Kanalbelegung (70 %) die Differenz
der Ende-zu-Ende-Verzögerungswerte
für das
Schema gemäß der Erfindung äußerst niedrig
ist, wobei 80 % der aufeinanderfolgenden Pakete weniger als 0,01
s Verzögerungsvariation
erfahren, im Vergleich zu nur 70 % beim herkömmlichen Schema, die weniger
als 0,04 s Verzögerungsvariation erfahren.
