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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Knoten eines Kommunikationsbusses
und im Besonderen, aber nicht ausschließlich, auf einen Knoten eines
Busses zur Verwendung in einer Basis-Sender-Empfänger-Station eines drahtlosen
Telekommunikationsnetzwerks.
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Hintergrund
der Erfindung
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Drahtlose
zellulare Netzwerke sind bekannt. Das von dem Netzwerk abgedeckte
Gebiet ist in Zellen aufgeteilt. Jede Zelle wird durch eine Basis-Sender-Empfänger-Station
erzeugt, die eingerichtet ist, um mit Mobilstationen zu kommunizieren,
wie zum Beispiel Mobiltelefonen, die sich in den Zellen befinden.
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Eine
Anzahl von verschiedenen Standards ist bekannt, die die Kommunikation
zwischen Mobilstationen und Basisstationen sowie mit anderen Netzwerkelementen
steuern. Ein Beispiel eines gegenwärtig bekannten Standards ist
der GSM-Standard (Globales System für Mobilkommunikation). Dies
ist der Standard der sogenannten zweiten Generation. Zur Zeit werden
Arbeiten an den Standard der sogenannten dritten Generation durchgeführt. Im
Allgemeinen verwenden die Standards der dritten Generation Codemultiplex-Mehrfachzugriff
CDMA in der Funkschnittstelle zwischen den Mobilstationen und den
Basis-Sender-Empfänger-Stationen.
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Die
Basisstation ist eingerichtet, um Daten, zum Beispiel Daten in Paketform,
die von einem Kernnetzwerk bei einer Basisbandfrequenz empfangen
werden, in die erforderliche Funkfrequenz umzuwandeln. Zusätzlich stellt
die Basisstation auch eine Leitweglenkungsfunktion bereit und lenkt
die empfangenen Pakete an verschiedene Knoten der Basisstation.
Die Knoten können
durch eine ASIC (anwendungsspezifische integrierte Schaltungen),
einen Prozessor oder ein „Field-Programmable
Gate Array" FPGA
oder Ähnliches
bereitgestellt sein. Jeder Knoten kann in Bezug auf das Paket eine
bestimmte Funktion durchführen
und das Paket zu einem bestimmten Knoten leitweglenken. Alternativ
kann ein Knoten nur eine Leitweglenkungsfunktion bereitstellen.
Es sollte anerkannt werden, dass eine ASIC oder Ähnliches mehr als einen Knoten
bereitstellen kann.
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Die
US Patentspezifikation
US 4,5777,308 offenbart
ein Paketvermittlungsnetzwerk mit Vermittlungsknoten.
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Innerhalb
einer Basisstation wird ein Busprotokoll verwendet, um zwischen
verschiedenen Knoten zu kommunizieren, Gegenwärtig besitzt eine Basis-Sender-Empfänger-Station
eine große
Anzahl an Knoten. Dementsprechend müssen die Adressinformationen
in dem Paket relativ groß sein,
um sicherzustellen, dass Pakete an den erforderlichen Knoten gelenkt
werden können.
Dies wiederum hat das Ergebnis des Erhöhens der Gesamtgröße des Pakets.
Alternativ, wenn die Größe des Pakets
nicht erhöht
wird, dann wird die Menge von durch das Paket übertragenen Daten verringert,
mit dem Ergebnis, dass mehr Pakete erforderlich sind. Die Größe und Anzahl
der Pakete hat einen Effekt auf die Latenzzeit, das heißt die Zeit,
die ein Paket braucht, um von einem Busknoten zu einem anderen übermittelt
zu werden. Im Besonderen wird die Latenzzeit erhöht, was nicht wünschenswert
ist. Auch die erforderliche Bandbreite muss relativ groß sein,
was auch nicht erwünscht
ist.
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Innerhalb
von Basisstationen existieren zwei Arten von Datenübertragungen
zwischen Knoten. Punkt-zu-Punkt-Übertragungen
und Punkt-zu-Mehrfachpunkt-Übertragungen.
Die letzt genannten Übertragungen
können
eine Rundsendeübertragung
sein, bei der Daten an alle relevanten Knoten übertragen werden, oder Multicast,
bei der die Daten an eine Teilmenge der relevanten Knoten übertragen
werden. Die für Punkt-zu-Punkt-Übertragung
erforderliche Adressierung ist relativ einfach, da die Adresse das
Ziel bezeichnen muss. Punkt-zu-Mehrfachpunkt-Adressierung ist komplizierter, da die
Adressierung die Mehrfachpunkt-Ziele bezeichnen muss, das heißt mehr
als ein Ziel. Multicast-Übertragung
wird besonders in der Aufwärtsstreckenrichtung
einer Basis-Sender-Empfänger-Station verwendet,
das heißt
von der Funkfrequenz zu dem Basisband, da mehrere Basisbandeinheiten
Zugriff auf Daten von einer bestimmten Antenne und auf einer bestimmten
Trägerfrequenz
haben müssen.
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Frühere Vorschläge zum Handhaben
von Rundsende- und Multicast-Adressierung, zum Beispiel in einem
Ethernet, haben ein Reservieren spezifischer Adressen für diese
miteinbezogen. Dies erhöht
die Größe des Adressfeldes,
die erforderlich ist, um all die Adressen bereitzustellen, mit den
bereits erwähnten
Nachteilen.
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Kurzfassung der Erfindung
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Es
ist ein Ziel von Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung eines oder mehrere der vorher erwähnten Probleme
anzugehen oder zumindest zu mindern.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Knoten eines Kommunikationsbusses
bereitgestellt, wobei der Knoten aufweißt:
eine Eingabeeinrichtung
zum Empfangen von Daten von einem anderen Knoten des Busses;
eine
Ausgabeeinrichtung zum Ausgeben von Daten an einen anderen Knoten
des Busses;
eine Kommunikationseinrichtung zwischen der Eingabeeinrichtung
und der Ausgabeeinrichtung, wobei die Kommunikationseinrichtung
eine Vielzahl von Multiplexern aufweist, wobei Daten von der Eingabeeinrichtung an
einen vorbestimmten der Multiplexer gelenkt werden und die Multiplexer
Daten für
die Ausgabeeinrichtung an eine oder mehrere vorbestimmte der Ausgabeeinrichtung
lenken.
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Vorzugsweise
weist der Busdaten auf, die in eine Vielzahl von Richtungen fließen, und
ist der Knoten eingerichtet, um in die Vielzahl von Richtungen fließende Daten
zu empfangen, wobei entsprechende Multiplexer mit verschiedenen
der Vielzahl von Richtungen verknüpft sind.
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Vorzugsweise
ist eine erste der Vielzahl von Richtungen eine Aufwärtsstreckenrichtung
und ist eine zweite der Vielzahl von Richtungen eine Abwärtsstreckenrichtung.
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Vorzugsweise
ist jeder der Multiplexer mit einer oder mehreren vorbestimmten
der Eingabeeinrichtungen und/oder der Ausgabeeinrichtungen verknüpft.
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Vorzugsweise
weisen die empfangenen Daten ein Adressfeld auf. Vorzugsweise ist
das Adressfeld eingerichtet, um den Knoten zu bezeichnen.
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Vorzugsweise
weist der Knoten eine Vielzahl von Unterknoten auf. Die Unterknoten
können
eingerichtet sein, um verschiedene Verarbeitungen mit Bezug auf
die Daten bereitzustellen. Das Adressfeld kann eingerichtet sein,
um einen Teil zu besitzen, der den Knoten bezeichnet, und einen
anderen Teil zu besitzen, der einen Unterknoten bezeichnet.
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Zumindest
ein Teil des Adressfeldes kann verwendet werden, um zu bestimmen,
welche eine oder mehrere der Ausgabeeinrichtungen verwendet wird/werden.
Vorzugsweise sind die Ausgabeeinrichtungen eingerichtet, um die
Daten per Unicast an einen einzelnen Knoten und/oder per Multicast
an eine Vielzahl von Knoten zu senden. Die Adresse von einem beliebigen
Knoten kann verwendet werden, um Daten an eine Vielzahl von Knoten
zu senden. Die Adresse des Knotens, von welchem die Daten ausgegeben
werden, kann verwendet werden, um Daten an eine Vielzahl von Knoten
zu senden. Das Adressfeld kann eingerichtet sein, um einen Quellenknoten
und einen Zielknoten zu bezeichnen. Die Adresse kann eingerichtet
sein, um einen Quellenknoten zu bezeichnen, wenn ein erster der
Multiplexer verwendet wird, und die Adresse ist eingerichtet, um einen
Zielknoten zu bezeichnen, wenn ein zweiter der Multiplexer verwendet
wird. Vorzugsweise ist eine einzelne Multiplextabelle, die mit einem
vorgegebenen Multiplexer verknüpft
ist, eingerichtet, um sowohl eine Adressierung basierend auf dem
Quellknoten als auch eine Adressierung basierend auf dem Zielknoten
zu unterstützen.
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Vorzugsweise
sind die Multiplexer konfigurierbar. Jeder der Multiplexer kann
eine Speichereinrichtung aufweisen, die Leitweglenkungsinformationen
speichert. Die in der Speichereinrichtung gespeicherten Leitweglenkungsinformationen
können
konfigurierbar sein.
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Zumindest
eine Adresse kann von den Multiplexern verwendet werden, um Daten
an verschiedene Knoten zu lenken.
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Der
Inhalt der Daten kann verwendet werden, um den für diese Daten zu verwendenden
Multiplexer zu bestimmen.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Datenkommunikation in
einem Knoten eines Kommunikationsbusses bereitgestellt, wobei das
Verfahren die Schritte aufweist: Empfangen von Daten von einem anderen
Knoten des Busses über
eine Eingabeeinrichtung; Ausgeben von Daten an einen anderen Knoten
des Busses über
Ausgabeeinrichtungen; Bereitstellen einer Vielzahl von Multiplexern;
Lenken von Daten von der Ausgabeeinrichtung an einen vorbestimmten
der Multiplexer und Lenken von Daten für die Ausgabeeinrichtung unter
Verwendung der Multiplexer an eine oder mehrere vorbestimmte der
Ausgabeeinrichtungen.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Für ein besseres
Verständnis
der vorliegenden Erfindung und wie dieselbe verwirklicht werden
kann, wird nur anhand eines Beispiels Bezug auf die begleitenden
Zeichnungen genommen, wobei:
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1 die
Grundstruktur eines drahtlosen Kommunikationsnetzwerks zeigt;
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2 schematisch
eine mit Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung verwendete Basis-Sender-Empfänger-Station zeigt;
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3 ein
in Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung verwendetes Paket zeigt;
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4 einen
bekannten Knotenmultiplexer einer Basis-Sender-Empfänger-Station zeigt;
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5 einen
Knoten einer Basis-Sender-Empfänger-Station
zeigt, der die vorliegende Erfindung ausführt;
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6 schematisch
die Funktionalität
des Busmultiplexers von 5 darstellt; und
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7 ein
Beispiel eines in Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung verwendeten Busnetzwerks darstellt.
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Detaillierte
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung
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Es
wird auf 1 Bezug genommen, welche schematisch
ein zellulares Telekommunikationssystem zeigt, in welchem Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung eingearbeitet werden können. Das
durch das Netzwerk 2 abgedeckte Gebiet ist in einen Vielzahl
von Zellen 4 aufgeteilt. Jede Zelle 4 wird durch
eine Basis-Sender-Empfänger-Station 6 erzeugt,
die eingerichtet ist, um mit einem Benutzerendgerät 8 über eine Funkschnittstelle
zu kommunizieren. Das Benutzerendgerät kann jede geeignete Form
annehmen und kann ein festes oder mobiles Endgerät sein. Das Benutzerendgerät kann zum
Beispiel eine Mobilstation, ein Mobilterminal, ein Mobiltelefon,
ein Computer, ein Personal Computer (PC), ein tragbarer Computer,
wie etwa ein Laptop, ein Persönlicher
Digitaler Assistent (PDA) oder Ähnliches
sein.
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Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung werden im Zusammenhang mit einem System
beschrieben, welches Codemultiplex-Mehrfachzugriff (CDMA) verwendet.
Es sollte jedoch anerkannt werden, dass alternative Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung mit jedem anderen geeignetem System verwendet
werden können,
zum Beispiel Systemen, die GSM, Zeitmultiplex-Mehrfachzugriff, Frequenzmultiplex-Mehrfachzugriff,
Raummultiplex-Mehrfachzugriff, sowie eine Kombination dieser Techniken
verwenden.
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Die
Basis-Sender-Empfänger-Station
wird durch eine Funknetzwerksteuerung gesteuert, welche manchmal
abhängig
von dem Standard als eine Basisstationssteuerung bezeichnet wird.
Die Funknetzwerksteuerung wird wiederum durch ein Mobildiensteschaltungszentrum
(MSC) oder eine ähnliche
Instanz gesteuert.
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Es
wird auf 2 Bezug genommen, welche schematisch
eine Basis-Sender-Empfänger-Station 6 zeigt,
in welcher Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung eingearbeitet werden können. Die
Basis-Sender-Empfänger-Station 6 besitzt
Eingabeports 10, die eingerichtet sind, um Eingaben von
anderen Elementen des Netzwerks zu empfangen. Im Besonderen sind
die Ports 10 eingerichtet, um Eingaben von Kernnetzwerkelementen
zu empfangen, möglicherweise über andere
interne Knoten der Basis-Sender-Empfänger-Station,
wie etwa der Funknetzwerksteuerung, der Mobilschaltungsdienstesteuerung
oder einem Signalisierungs-GPRS (allgemeiner Paketfunkdienst)-Unterstützungsknoten
SGSN oder Ähnlichem.
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Die
Eingabedaten sind in der Form von Paketdaten, wie in dem verwandten
Luftschnittstellenstandard spezifiziert. Die Struktur der in Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung verwendeten Paketdaten, speziell zwischen
Basisband- und Funkfrequenzknoten einer Basis-Sender-Empfänger-Station, werden nachstehend
detaillierter mit Bezug auf 3 diskutiert.
Die von dem Kernnetzwerk empfangenen Daten sind bei der Basisbandfrequenz
und in digitaler Form. Diese Pakete sind für verschiedene Mobilstationen
gedacht, die durch die Basis-Sender-Empfänger-Station bedient werden.
Diese Basisbandpakete müssen
verarbeitet werden, um Ausgabepakete bei den erforderlichen Funkfrequenzen
mit der erforderlichen Modulation bereitzustellen.
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Die
Basisstation kann derart betrachtet werden, dass sie aus einer Anzahl
von Knoten 12 besteht. Diese Knoten sind entweder unter
Verwendung von Punkt-zu-Punkt-Verbindungen oder durch Verwendung
einer Busanordnung miteinander verbunden. Für Darstellungszwecke zeigt
die in 2 gezeigte Anordnung Punkt-zu-Punkt-Verbindungen,
aber in der Praxis wird eine geeignete Busanordnung bereitgestellt.
Die von den Eingabeports 10 empfangenen Daten durchlaufen
verschiedene Knoten der Basisstation und werden nach oben umgewandelt
(bzw. auf-konvertiert) und werden anderer Verarbeitung unterworfen.
Theoretisch können
die Knoten in solche aufgeteilt werden, die Basisbandverarbeitung
durchführen
und solche, die Funkfrequenzverarbeitung durchführen, wobei manche Knoten eine
Verbindung zwischen diesen zwei Arten von Knoten bereitstellen.
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Auf ähnliche
Weise empfängt
die Basisstation Datenpakete von einer Anzahl der Mobilstationen
oder Ähnlichem,
die durch die Basisstation bedient werden. Die Pakete sind in analoger
Form und bei der Funkfrequenz. Diese Pakete müssen in die Basisbandfrequenz
nach unten umgewandelt (bzw. ab-konvertiert) werden. Die Verarbeitung
der empfangenen Funkfrequenzpakete runter zu der Basisbandfrequenz
tritt auf, wenn die Pakete verschiedene Knoten der Basis-Sender-Empfänger-Station
durchlaufen. Es ist anzuerkennen, dass die Ports 10 in
bevorzugten Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung bidirektional sind und auch als Ausgabeports
agieren können.
In alternativen Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung können
separate Ausgabeports bereitgestellt sein.
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Die
Knoten 12 können
jeder durch eine ASIC (anwendungsspezifische integrierte Schaltung)
oder irgendeine andere geeignete Hardware bereitgestellt sein. Wahlweise
oder zusätzlich
können
zwei oder mehrere Knoten in einer ASIC enthalten sein.
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Es
wird auf 3 Bezug genommen, welche den
Aufbau von in Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung verwendeten Paketen zeigt. Das Paket
ist eingerichtet, um einen Adressteil 24 und einen Nutzlastteil 26 zu
besitzen. Der Nutzlastteil hat typischerweise 139 Bits und enthält die für das Ziel,
zum Beispiel die Mobilstation oder ein Kernnetzwerkelement, gedachten
Daten. Die Nutzlast kann natürlich
eine unterschiedliche Anzahl von Bits besitzen. In bevorzugenden
Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung ist das Adressfeld ein Teil des Kopffelds
und hat 13 Bits. In bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung
ist die Adresse in zwei Teile aufgeteilt. Der erste Teil 28 ist
die Knotenadresse und hat 8 Bits. Der zweite Teil der Adresse ist
die Unterknotenadresse 30 und hat 5 Bits. Die Knoten- und
Unterknoten-Adressfelder werden in einem hierarchischen Adressierungsschema
verwendet, bei dem das Knotenfeld 28 verwendet wird, um
eindeutig einen spezifischen Busknoten, zum Beispiel einen ASIC
oder einen in dem ASIC enthaltenen Knoten zu adressieren, und das
Teilknotenadressfeld 30 wird verwendet, um ein spezifisches
Modul innerhalb des Knotens zu bezeichnen. Eine Adressgröße von 8
Bits erlaubt es, dass 256 Knoten adressiert werden, wobei bis zu
32 Module mit den 5 Bits der Teilknotenadresse adressiert werden.
Die Knotenadresse stellt nicht notwendigerweise die Adresse einer
physikalischen Einheit, wie etwa einer ASIC da. Die ASIC kann eine oder
mehrere Knotenadressen besitzen und die Knoten können veränderliche Anzahlen von aktiven
Teilknotenadressen besitzen. Es sollte anerkannt werden, dass die
Anzahl von Bits, die für
die Knoten und Teilknotenadressen ausgewählt werden, jede geeignete
Anzahl sein kann.
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In
bevorzugten Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung ist die Adresse in die Knoten- und Teilknotenadressen
aufgeteilt. Es sollte jedoch anerkannt werden, dass in alternativen
Ausführungsbeispielen der
vorliegenden Erfindung das Adressfeld nicht in die Teiladressen
aufgeteilt werden könnte,
sondern dass es effektiv eine eindeutige einzelne Adresse für jeden
Teilknoten geben könnte.
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Die
Adresse steuert das Leitweglenken eines jeden Pakets. In der Abwärtsstreckenrichtung,
das heißt von
der Basisband- zu der Funkfrequenzrichtung, sind all die Mitteilungsübermittlungen üblicherweise Punkt-zu-Punkt
und bezeichnet die Adresse den Zielknoten. Mit anderen Worten, es
wird Zieladressierung verwendet. In der Aufwärtsstreckenrichtung jedoch,
das heißt
von der Funkfrequenz zu dem Basisband, können Mitteilungsübermittlungen
Multicast sein, das heißt
Punkt-zu-Mehrfachpunkt-, oder Punkt-zu-Punkt-Übermittlungen.
Aufwärtsstreckenantennentestdaten
sowie manche Messergebnisse können
Multicasting erfordern. Typischerweise sind andere Mitteilungsübertragungen
in der Aufwärtsstreckenrichtung
Punkt-zu-Punkt. Im Falle von Rundsenden oder Multicasting in der
Aufwärtsstreckenrichtung
wird Quellenadressierung verwendet, das heißt die Mitteilung enthält die Adresse
des Quellknotens. Dies wird durch die Schaltung derart interpretiert,
dass das Paket zu all den erforderlichen Zielknoten gelenkt wird.
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Es
wird nun auf 4 Bezug genommen, welche den
im Knoten verwendeten Bus zeigt. Der Bus verwendet ein Dreischichtenprotokoll.
Diese drei Schichten 32, 34 und 36 sind
in 4 gezeigt. Es sollte anerkannt werden, dass diese
Schichtstruktur ein wohlbekannter Mechanismus zum Darstellen der
Funktionalität von
Knoten ist.
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Die
physikalische Schicht 32 ist für die Übertragung von Mitteilungen
verantwortlich und umfasst Rahmung, Kodierung und Serialisierung
der Mitteilungen. Die physikalische Schicht besitzt eine Anzahl
von Eingabe- und
Ausgabeports 38 und 40. Diese Ports sind eingerichtet,
um Pakete zum Beispiel von einem anderen Knoten zu empfangen.
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Die
Transportschicht ist für
die durchgehende Zuführung
der Mitteilungen oder das Leitweglenken der Mitteilungen verantwortlich.
Die Anwendungsschicht 36 stellt das Abbilden von verschiedenen
Arten von Paketen auf die Nutzlast bereit.
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Im
Besonderen besitzt die Transportschicht 34 einen Busmultiplexer,
der eingerichtet ist, um sowohl Aufwärtsstrecken- als auch Abwärtsstreckenmitteilungen
handzuhaben. Die Anwendungsschicht 36 ist die Schicht,
die für
eine Verarbeitung des Pakets verantwortlich ist und kann zum Beispiel
einen Teil der Auf- oder Abkonvertierung in der Anwendungsschicht
durchführen.
Die Knotenadresse bezeichnet typischerweise den Knoten und die Teilknotenadresse
wird adressieren typischerweise eine Funktion der Anwendungsschicht.
Somit zeigt die Anordnung von 4 einen
einzelnen Busmultiplexer für
alle empfangenen Mitteilungen. Wenn ein Busknoten eine Mitteilung
von einem anderen Knoten empfängt,
wird die Mitteilung zuerst durch einen Sender-Empfänger an
der physikalischen Schicht 32 empfangen. Die Mitteilung
wird dann an die Transportschicht 34 gesendet, welche mit
Hilfe einer Multiplextabelle den Ausgabe-Sender-Empfänger bestimmt.
Angenommen, dass der Senderempfänger
an der physikalischen Schicht als Ziel gesetzt ist, wird die Mitteilung
zur Übertragung
an den nächsten
Knoten zurück
zu der physikalischen Schicht weitergeleitet. Angenommen, dass eine Nutzlast
der Mitteilung in dem gegenwärtigen
Knoten verarbeitet wird, wird die Transportschicht die Mitteilung basierend
auf der Adresse der Mitteilung an einen Sender-Empfänger an
der Anwendungsschicht weiterleiten. Die Anwendungsschicht kann dann
nach einer Verarbeitung die Mitteilung zu dem Bus zurück übertragen.
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Es
wird auf 5 Bezug genommen, welche einen
Knoten zeigt, der die vorliegende Erfindung ausführt. Im Allgemeinen bestehen
Kommunikationsnetzwerke aus bidirektionalen Verbindungen oder unidirektionalen Verbindungen
in entgegengesetzte Richtungen, welche Knoten verbinden. In jedem
Knoten wird auf alle empfangenen Mitteilungen der gleiche Leitweglenkungsalgorithmus
angewendet. Bei einem alternativen Ansatz ist das bidirektionale
Netzwerk in zwei unidirektionale Netzwerke aufgeteilt, die unabhängig arbeiten. Wo
Mitteilungen zwischen diesen zwei unidirektionalen Netzwerken zu übermitteln
sind, müssen
sie die Anwendungsschicht durchlaufen. Die physikalischen Schichten
und Transportschichten der zwei Netzwerke arbeiten unabhängig. Bei
einem Hybrid-Netzwerkkonzept werden empfangene Mitteilungen in allen
Busknoten in zwei Gruppen aufgeteilt und auf diese Gruppen werden
getrennte Leitweglenkungsalgorithmen angewendet. Mitteilungen können zum
Beispiel basierend auf der Richtung der empfangenen Mitteilungen
klassifiziert werden. In Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung, wie detaillierter diskutiert wird, wird
der Hybridansatz mit den Abwärtsstreckenverbindungs-
und Aufwärtsstreckenverbindungsnetzwerken
und getrennten Leitweglenkungstabellen für die Aufwärtsstreckenverbindungs- und
Abwärtsstreckenverbindungsmitteilungen verwendet.
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Gemäß der in 4 gezeigten
Anordnung ist der Knoten so gezeigt, dass er eine physikalische Schicht,
eine Transportschicht 34 und eine Anwendungsschicht 36 besitzt.
In bevorzugten Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung jedoch wurde der Busmultiplexer zweigeteilt.
Es sollte anerkannt werden, dass in alternativen Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung der Busmultiplexer in drei oder mehr Multiplexer
aufgeteilt werden kann. In bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden
Erfindung ist einer der Multiplexer 40 eingerichtet, um Abwärtsstreckenverkehr
handzuhaben, während
der andere Multiplexer 42 eingerichtet ist, um Aufwärtsstreckenverkehr
zu handzuhaben. Es sollte anerkannt werden, dass bei alternativen
Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung eine unterschiedliche Aufteilung des
Verkehrs erreicht werden kann. Mit anderen Worten kann ein Multiplexer
manchen Aufwärtsstreckenverkehr
und manchen Abwärtsstreckenverkehr
handhaben. Bei diesem Konzept muss die erforderliche Multiplextabelle
basierend auf dem Inhalt der Mitteilung ausgewählt werden. Bei alternativen
Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung können
verschiedenen Multiplexer mit verschiedenen Ports verknüpft sein.
Ein Aufteilen der Multiplexer in einen Aufwärtsstreckenbusmultiplexer 42 und
einen Abwärtsstreckenmultiplexer 40 hat
jedoch den Vorteil, dass es einfach zu implementieren und begrifflich
klar ist. Zusätzlich
kann eine vereinfachte Adressstruktur verwendet werden, was detaillierter
beschrieben wird.
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Die
Anwendungsschicht 36 ist eingerichtet, um durch geeignete
Parameter anzugeben, welche Empfängerports
mit dem Abwärtsstreckenmultiplexer
verbunden sind und welche Empfängerports
mit dem Aufwärtsstreckenmultiplexer
verbunden sind. Es sollte anerkannt werden, dass die Busmultiplexer 40 und 42 beide
Mitteilungen an den Senderport irgendeines Sender-Empfängers weiterleiten
können.
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Es
wird nun auf 6 Bezug genommen, welche die
Funktionalität
der Busmultiplexer 40 und 42 darstellt. Die 13
Bit-Eingabeadresse der Mitteilung wird zuerst durch eine Abbildungseinheit 50 verarbeitet,
welche typischerweise nur eine Teilmenge der Eingabe-Bits auswählt. Das
kann zum Beispiel die Knotenadresse sein.
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Die
Abbildungseinheit 50 transformiert die Adresse, welche
dann als ein Index für
eine Multiplextabelle verwendet wird, welche die Indizes der Sender-Empfänger enthält, in welche
die Mitteilungen übertragen
werden sollten.
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Ein
Beispiel einer Multiplextabelle ist nachstehend gegeben: TABELLE
1
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In
der Tabelle existiert ein Bitvektor (oder eine Reihe), der jeder
transformierten Adresse entspricht. Bei dem gezeigten Beispiel wird
die zwei-Bit-transformierte Adresse verwendet. Die Länge des
Bitvektors ist gleich der Anzahl von Sender-Empfängern, die in dem Knoten existieren.
Bit "1" bedeutet, dass die
Mitteilung zu dem entsprechenden Sender-Empfänger weitergeleitet werden
muss, während "0" die Mitteilungsübertragung untersagt. Es sollte
anerkannt werden, dass das am wenigsten bedeutende Bit (LSB) des
Bitvektors einen Sender-Empfänger mit
Index 0 darstellt. Als ein Beispiel wird eine Mitteilung mit einer
transformierten Adresse 10 angenommen. Wie durch die Multiplextabelle
angedeutet wird diese Mitteilung zu benachbarten Knoten übertragen,
die mit Sender-Empfängern
mit Indizes 1 und 2 verbunden sind.
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In
den Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung, da verschiedene Multiplexer für den Aufwärtsstrecken-
und den Abwärtsstreckenverkehr
bereitgestellt sind, bedeutet dies, dass die Anzahl von in dem System
erforderlichen eindeutigen Adressen reduziert werden kann. Zum Beispiel
müssen
Adressen sowohl in Aufwärtsstrecken-
als auch in Abwärtsstreckenrichtung
eindeutig sein, aber die gleichen Adressen können in dem Busnetzwerk wiederverwendet
werden. Da jedoch verschiedene Multiplexer für die Aufwärtsstrecken- und die Abwärtsstreckenmitteilungen
verwendet werden, wird die Leitweglenkung der Mitteilungen korrekt sein.
Dies bedeutet, das die Anzahl von Bits in einer Adresse reduziert
werden kann. Des Weiteren gibt es einen zusätzlichen Vorteil, welcher in
Bezug auf Multicasting verwendet werden kann. Bei der in 4 gezeigten Anordnung
muss jede Multicastadresse eindeutig sein. Wie vorstehend erwähnt ist
dies nicht wünschenswert, wenn
der Adressraum aufgebraucht ist. Wenn für die Abwärtsstrecken- und die Aufwärtsstreckenmitteilungen getrennte
Leitweglenkungsalgorithmen verwendet werden, kann die Quellenknotenadresse
der Mitteilung als die Multicastadresse verwendet werden und basierend
auf dieser Quellenadresse kann die Mitteilung per Rundsendung oder
Multicast an den richtigen Knoten übertragen werden. Dies wird
vorteilhafterweise in Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung verwendet.
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Es
sollte anerkannt werden, dass die Leitweglenkung durch die in den
Multiplextabellen gespeicherten Informationen gesteuert wird. In
bevorzugten Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung besitzen verschiedene Multiplexer verschiedene
Tabellen. Die Daten in den Tabellen können von Zeit zu Zeit wie erforderlich
geändert
werden. Wenn die Konfiguration der Basisstation aufgrund einer Änderung
der Umstände
verändert
werden muss, kann diese somit durch Verändern der Informationen in
den Tabellen geändert
werden.
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Es
wird auf 7 Bezug genommen, welche schematisch
zwei Richtungen in einer Basis-Sender-Empfänger-Station zeigt. Die erste
Richtung 60 ist die Aufwärtsstreckenrichtung von der
Funkfrequenz zu dem Basisband während
die zweite Richtung 62 von dem Basisband zu der Funkfrequenz
geht und die Abwärtsstreckenrichtung
ist. Wie in dieser 7 gesehen werden kann, ist Knoten
1 ein Modulatorknoten und ist mit Knoten 3 verbunden. Knoten 3 ist
auch mit Knoten 2 verbunden, welcher ein Kanalisierer ist. Knoten
3 ist mit Knoten 7 verbunden. Zusätzlich ist Knoten 3 mit einem
Knoten 10 verbunden, und Knoten 7 ist mit Knoten 8 verbunden, welcher
wiederum mit Knoten 9 verbunden ist. Knoten 8 und 9 stellen Signalverarbeitungen
bereit, das heißt
sie sind Basisbandknoten.
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Beginnend
von dem Basisbandknoten 12, ist dieser mit einem anderen Basisbandknoten
11 verbunden, welcher Signalverarbeitungen bereitstellt. Knoten
11 ist mit Knoten 10 verbunden. Knoten 10 ist wie vorstehend erwähnt mit
Knoten 3 verbunden und ebenso mit Knoten 6 verbunden. Knoten 6 ist
mit Knoten 4 und 5 verbunden, welche sich am Funkfrequenzende des
Pfads befinden. Knoten 4 ist ein Modulator und Knoten 5 ist ein
Kanalisierer. Zusätzlich
ist Knoten 6 auch mit Knoten 7 des Aufwärtsstreckenpfads verbunden.
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In
diesem Beispiel besteht das Basisband aus Knoten 8, 9, 11 und 12,
während
Knoten 1, 2, 4, 5 Funkfrequenzknoten sind. Knoten 3, 6, 7, 10 verbinden
Basisband- und Funkfrequenzknoten.
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Durch
tatsächliches
Besitzen getrennter Aufwärtsstrecken- und Abwärtsstreckenmultiplexer
werden die Aufwärtsstrecken-
und die Abwärtsstreckenrichtungen
effektiv getrennt. Bei der in 7 gezeigten
Anordnung befindet sich ein Knoten sowohl auf dem Aufwärtsstrecken- als auch den Abwärtsstreckenpfaden,
wie durch die bidirektionalen Pfeile angegeben.
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Es
wird nun auf folgende Tabelle 2 Bezug genommen, welche ein Beispiel
der Zwischenknotenkommunikationserfordernisse für ein WCDMA/Frequenzduplexverfahren-Beispiel
zeigt, wie in 7 gezeigt:
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TABELLE 2
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Es
wird angenommen, dass Basisband- oder Signalverarbeitungsknoten
nur eine Unterknotenadresse 0 verwenden und dass in Knoten 1, 4
und 2, 5 entsprechend zwei Modulator- und Kanalisierer-Unterknoten existieren.
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Ein
Format der Spalten ist wie folgt:
Quellen_Knoten.Unterknoten,
Zielknoten.Unterknoten, Richtung.
8.0, 1.1, DL //Knoten 1.1(TX)
and 2.1(RX) erzeugen
8.0, 4.1, DL //WCDMA-Zelle Nr. 0
9.0,
1.1, DL
9.0, 4.1, DL
11.0, 1.2, DL //Knoten 1.2(TX) and
2.2(RX) erzeugen
11.0, 4.2, DL //WCDMA-Zelle Nr. 1
12.0,
1.2, DL
12.0, 4.2, DL,
2.1, 8.0, UL //Knoten 4.1 und 5.1
erzeugen
5.1, 8.0, UL //WCDMA-Zelle Nr. 2
2.1, 9.0, UL
5.1,
9.0, UL
2.2, 11.0, UL //Knoten 4.2 und 5.2 erzeugen
5.2,
11.0, UL //WCDMA-Zelle Nr. 3
2.2, 12.0, UL
5.2, 12.0,
UL,
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Die
Nummern besitzen die Form 4.2. Zum Beispiel stellt die erste Nummer
den Knoten dar und stellt die zweite Nummer den Unterknoten dar.
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Es
wird auf die folgende Tabelle 3 Bezug genommen, welche die Multiplextabellen
für Knoten
3, 6, 7 und 10 besitzt, so dass die Zwischenknotenkommunikationserfordernisse
von Tabelle 2 erfüllt
sind.
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TABELLE 3
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- //Multiplextabellen
- //Knoten 3, DL:
- //Format: Adresse (in Mitteilung):
Ausgabebusverbindung(Sender-Empfänger)
1.1:
3-1 (Verbindung von Knoten 3 zu Knoten 1)
1.2: 3-1
- //Knoten 3, UL:
2.1: 3-7
2.2: 3-10
- //Knoten 6, DL:
4.1: 6-4
4.2: 6-4
- //Knoten 6, UL:
5.1: 6-7
5.2: 6-10
- //Knoten 7, DL:
1.1: 7-3
4.1: 7-6
- //Knoten 7, UL:
2.1: 7-8
5.1: 7-8
- //Knoten 10, DL:
1.2: 10-3
4.2: 10-6
- //Knoten 10, UL:
2.2: 10-11
5.2: 10-11
-
Wie
aus Tabelle 3 gesehen werden kann, wird in Abwärtsstreckenrichtung zielbasierte
Adressierung verwendet, während
in Aufwärtsstreckenrichtung
quellenbasierte Adressierung verwendet wird.
-
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung stellen eine Anordnung bereit, bei der
die gesamte Bandbreite über
den Bus auf einer sinnvollen Ebene gehalten werden kann. Dies wird
durch Reduzieren der Größe des Adressfelds
erreicht. Die Bandbreite beeinflusst direkt den Energieverbrauch
sowie die Kosten des Busses. Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung verbessern auch eine Latenzzeit. Kurze Mitteilungen stellen
bessere Latenzzeit bereit. Ein Reduzieren der Größe des Adressfeldes hat diese
Vorteile.
-
Die
Größe des Adressfeldes
hängt natürlich von
der tatsächlichen
Implementierung ab, aber verglichen mit dem Stand der Technik kann
eine Reduzierung in der Größenordnung
von 50% erreicht werden.
-
Zusammenfassend
stellen Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung ein Adressierungsschema und eine Mitteilungsleitweglenkungsanordnung
für ein
Busprotokoll bereit, das zur Datenübermittlung zwischen Funkfrequenz- und Basisbandverarbeitungseinheiten
einer Basis-Sender-Empfänger-Station
verwendet wird. Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung können
bei einem mitteilungsbasierten Busprotokoll verwendet werden, bei
dem ein kompaktes 13 Bit-Adressfeld in jeder Mitteilung existiert.
Somit wurde wie vorstehend diskutiert, die Länge des Adressfeldes minimiert.
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung erlauben es, dass der Adressraum, das
heißt
der Bereich der Adresse so effektiv wie möglich verwendet wird. Die Adresse
eines Busknoten, im Besonderen die Adresse eines Senders, wird verwendet,
wenn eine Rundsende- oder Multicast-Übertragung von einem einzelnen
Knoten zu mehreren Zielknoten durchgeführt wird. Um effektiv eine "Wiederverwendung" von Knotenadressen
zu ermöglichen,
welche effektiv Unicastadressen sind, als Rundsende- oder Multicastadressen,
ist das Kommunikationsnetzwerk (Bus) in zwei Richtungen aufgeteilt.
In bevorzugten Ausführungsbeispielen
sind ein Aufwärtsstreckenmultiplexer
und ein Abwärtsstreckenmultiplexer
bereitgestellt, wobei separate Multiplextabellen für jede Richtung
bereitgestellt sind. Es sollte anerkannt werden, dass die Verwendung
von mehr als einem Multiplexer bedeutet, dass die Größe der erforderlichen
Tabellen im Einzelnen kleiner ist, als bei den bekannten Anordnungen.
Durch kleinere Tabellen können diese
schneller verwendet werden. In einem Busknoten sind Daten, die von
einem vorgegebenen Empfängerport
ankommen, derart definiert, dass die entweder Aufwärtsstrecken- oder Abwärtsstreckendaten
enthalten.
-
In
einem alternativen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird der Inhalt jeder Mitteilung verwendet,
um den verwendeten Multiplexer zu bestimmen. Externe Informationen
können
die Regeln bereitstellen, wie der Inhalt zu verwenden ist.
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Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung wurden im Zusammenhang mit der Basis-Sender-Empfänger-Station
beschrieben. Es sollte anerkannt werden, dass Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung auf anderen Instanzen eines drahtlosen
Telekommunikationsnetzwerks angewendet werden können. Es sollte anerkannt werden,
dass Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung auf drahtgebundene Netzwerke anwendbar
sind oder sogar bei nicht-kommunikationsbezogenen
Anwendungen verwendet werden können.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung wurden im Zusammenhang eines CDMA-Systems
beschrieben. Es sollte jedoch anerkannt werden, dass Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung mit irgendeinem geeigneten Standard verwendet
werden können.
