DE69209669T2 - Abfrageverfahren in einem drahtlosen Paketdatenübermittlungssystem - Google Patents

Abfrageverfahren in einem drahtlosen Paketdatenübermittlungssystem

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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00Data switching networks
    • H04L12/28Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
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    • H04L12/403Bus networks with centralised control, e.g. polling

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Description

    Hintergrund der Erfindung Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine drahtlose DatenÜbermittlung und insbesondere ein drahtloses Paketdatenübermittlungssystem bzw. Paketdaten-Funkverbindungssystem in einem mobilen Übermittlungssystem mit einer Basisstation, die Zentralstation genannt wird, und einer Mehrzahl von mobilen Stationen, von denen jede eine Endstation oder Datenstation ist.
  • Beschreibung der verwandten Technik
  • Wie in Fig. 1 gezeigt, ist es bei einer DatenÜbermittlung in mobilen Übermittlungssystemen notwendig, daß in beiden Richtungen eine Übermittlung möglich ist, wie z. B. eine Übertragung von einer Zentralstation 101 zu Datenstationen 102 bis 107 (hier nachfolgend als Abwärts-Übermittlung bezeichnet) und eine Übertragung von den Datenstationen 102 bis 107 zu der Zentralstation 101 (hier nachfolgend als Aufwärts-Übermittlung bezeichnet), und daß einer Konkurrenz zwischen den Übertragungen durch eine Mehrzahl von Stationen vorgebeugt wird. Zu diesem Zweck fragt in herkömmlichen Systemen die Zentralstation 101 jede der Datenstationen 102 bis 107 gemäß einer Abfragereihenfolge sequentiell nach, ob irgendeine Information gesendet werden soll, und wenn irgendeine der Stationen auf die Nachfrage antwortet, wird die DatenÜbertragung freigegeben (das ist ein Abfragesystem). Zwischen den Stationen, die abwechselnd für Aufwärts- oder Abwärts-Übermittlungen benutzt werden können, ist ein Funkkanal 108 eingerichtet. Mit anderen Worten, dieses System ermöglicht Halbduplex-Kommunikation zwischen den zwei Stationen. Um eine kleine Anzahl von Verbindungen gleichzeitig mit einer Vielzahl von Stationen benutzen zu können, kann bei dieser Aufwärts- oder Abwärts-Übermittlung eine einzelne Nachricht gelegentlich als eine Einheit übertragen werden, aber gewöhnlich wird diese Nachricht in Pakete fein aufgeteilt, die einem kurzen Zeitintervall-Schlitz oder -Rahmen angepaßt sind, um multiplext zu werden (Zeitmultiplex-System).
  • Wie in Fig. 2 gezeigt, ist jedoch gemäß einem herkömmlichen Abfragesystem die Reihenfolge, in der die Abfrage der Datenstationen 102 bis 107 durchgeführt wird, vorher festgelegt, wenn auch ein Abwärts-Datenpaket Txx, das an die Datenstationen 102 bis 107 gesendet wird, zusammen mit einem Abfrage-Datenpaket Pxx mit der gleichen Stationsadresse an den gleichen Zeitschlitz angepaßt wird. Während der Abfrage werden alle Datenstationen in gleicher Weise in einer festgelegten Reihenfolge abgefragt, ohne Rücksicht darauf, ob es zu übertragende Daten gibt oder nicht, und somit werden die Zeitschlitze D1c, D1d und D2d oder die Zeitrahmen I1a, I2a, I1b und I2b, die den Datenstationen ohne Aufwärts- oder Abwärts-Daten zugeordnet werden, verschwendet. Trotzdem wird der Zwischenraum des den Aufwärts- oder Abwärts -Übermittlungsstationen zugeordneten Zeitschlitzes länger, was bedeutet, daß der Belegungsfaktor des Funkkanals auf einen niederen Wert begrenzt wird.
  • In der US-A-4 466 001 ist ein Abtragesystem für mehrere Anschlußeinheiten beschrieben, die mit einer Basisstation über Funk kommunizieren und irgendeine Einrichtung zur Dateneingabe, wie z. B. eine Tastatur, enthalten. Die Basisstation ist für Halbduplexbetrieb geeignet, und die Anschlußeinheiten arbeiten im Simplexbetrieb. Das System arbeitet zyklisch in drei Phasen. In der ersten Phase von jedem Abfragezyklus sendet die Basisstation einen Referenzcode, auf den alle Anschlußeinheiten, die Daten zu übertragen haben, antworten. Jede Anschlußeinheit hat einen vorher zugeordneten kurzen Zeitschlitz während dieser ersten Phase und überträgt während dieses Zeitschlitzes, wenn sie Daten zu senden hat. In der zweiten Phase sendet die Basisstation ihrerseits an alle Anschlußeinheiten, die auf den Referenzcode geantwortet haben, adressierte Datenabrufe zum Übertragen in deren zugewiesenem Zeitschlitz. Die Anschlußeinheiten reagieren mit dem Übertragen ihrer Daten. Während der dritten Phase überträgt die Basisstation irgendwelche Daten, die sie für die Anschlußeinheiten hat.
  • Die vorliegende Erfindung ist nachfolgend im Anspruch 1 angegeben, auf den an dieser Stelle verwiesen wird. Vorteilhafte Merkmale sind in den Unteransprüchen dargelegt.
  • Ein spezifisches Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird hier nachfolgend mit Bezugnahme auf die anhängenden Zeichnungen als Beispiel beschrieben.
  • Fig. 1 (oben beschrieben) ist ein schematisches Diagramm eines PaketdatenÜbermittlungssystems in einem mobilen Übermittlungssystem.
  • Fig. 2 (oben beschrieben) ist ein Beispiel eines Synchronisationsdiagramms des Stands der Technik.
  • Fig. 3 und 4 enthalten jeweils ein Blockdiagramm einer Zentralstation bzw. von Datenstationen, die ein System gemäß einem spezifischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bilden.
  • Fig. 5 zeigt als Beispiele das Format eines Abfrage- Datenblocks, eines Befehlsblocks sowie von Aufwärts- und Abwärts -Datenblöcken.
  • Fig. 6 ist ein Beispiel eines Synchronisationsdiagramms gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
  • In Fig. 3 ist eine Zentralstation 101 mit einem Hauptrechner 301 verbunden und weist einen Controller 302 zur Durchführung von Übermittlungssteuerung und Protokollanpassung, einen Sender 303 zum Modulieren eines eingegebenen Signals, um es in Funkwellen umzuwandeln, einen Empfänger 304 zum Demodulieren von empfangenen Funkwellen, eine Antenne 306 und einen Duplexer (Sende-Empfangs-Weiche) 305 auf, wodurch ein Vollduplexbetrieb zum konstanten Übertragen von Funkwellen von dem Sender 303 an die Antenne 306 bewirkt wird, während Funkwellen von der Antenne 306 an den Empfänger 304 gesendet werden.
  • In Fig. 4 hat jede der Anschlußeinheiten 102 bis 107 eine Simplex-Funktion und ist mit einem Datenanschluß 405 verbunden, und sie weist darüber hinaus eine Antenne 406 ähnlich der für die Zentralstation, einen Sender 402, einen Empfänger 403, einen Controller 404 und einen Sende-/Empfangsschalter 401 auf, um die Funkwellen von dem Sender 402 auf die Antenne 406 umzuschalten, wenn der Aufwärts-Datenblock gemäß der Abfrage von der Zentralstation 101 übertragen wird.
  • Daten von dem Hauptrechner 301 werden als Funkwellen zu den Datenstationen 102 bis 107 über den Sender 303, den Duplexer 305 und die Antenne 306 übertragen, indem sie von dem Controller 302 der Zentralstation 101 in Datenpakete für jede Adresse umgewandelt werden. Diese Funkwellen werden als Datenpaket über die Antenne 406, den Sende-/Empfangsschalter 401 und den Empfänger 403 der spezifizierten Datenstationen 102 bis 107 an den Controller 404 gesendet, bevor sie an den Datenanschluß 405 gesendet und zum Protokollieren umgewandelt werden oder dergleichen.
  • Fig. 5 zeigt ein Beispiel des Formats eines jeden Datenblocks. Ein Abfrage-Datenblock Pxx weist einen Adressenteil zum Unterscheiden der Datenstation und einen Steuerteil zum Benachrichtigen der Durchflußregelung oder dergleichen auf. Ein Betehlsblock Cxx und ein Abwärts-Datenblock Ixx weisen auch jeweils einen Adressenteil zum Unterscheiden der Datenstation, einen Steuerteil zum Melden der Klassifizierung oder Beendigung des Befehlsblocks und des Abwärts-Datenblocks und einen Informationsdatenteil auf, der im Betrieb verwendet wird.
  • Das erste Suffix (1 - 7) aller Datenpakete zeigt die fortlaufende Zahl des gesendeten oder empfangenen Datenpakets jeder Datenstation an, und das zweite Suffix (a - e) unterscheidet jede der Datenstationen 102 bis 107.
  • Die Funktion dieses Ausführungsbeispiels wird mit Verweis auf das Synchronisationsdiagramm von Fig. 6 beschrieben. Die Zentralstation bildet eine Reihe von Zeitschlitzen vorgegebener Länge, wie in Fig. 6 gezeigt ist, wo ein Zeitschlitz mit SLOT markiert ist. Ein Abfrage-Datenblock Pxx und ein Abwärts-Datenblock Ixx werden abwechselnd in den Zeitschlitzen kontinuierlich übertragen. Die Abfrage-Datenblöcke Pxx zum Anfordern der Aufwärts-Datenblöcke Dxx werden jeweils spezifischen Adressen zugeordnet, um so jede der Datenstationen 102 und 103, die sich in dem Aufwärts-Übermittlungsmodus befindet, gleichmäßig und sequentiell abzufragen. Außerdem wird ein adressenloser Abfrage-Datenblock P&sub0; zum Anfordern des Antwort-Datenblocks Rxx von den nicht in Aufwärts-Übermittlung befindlichen unspezifizierten Datenstationen in entsprechenden Zeitintervallen übertragen, außer wenn irgendeine Datenstation eine Aufwärts-Übermittlung durchführt. Wenn sich keine der Datenstationen in dem Aufwärts-Übermittlungsmodus befindet, werden alle Abfrage-Datenblöcke Pxx wie P&sub0; übertragen.
  • Außerdem wird jedem der Abwärts-Datenblöcke Ixx eine eigene Adresse zugeordnet, so daß sie gleichmäßig an die Datenstationen 104 und 105 übertragen werden können, die sich in dem Abwärts-Übermittlungsmodus befinden. Zu diesem Zeitpunkt wird der Übertragungszyklus für dieselbe Datenstation entsprechend der Zeitdauer, die für die Datenstation benötigt wird, um zwischen dem Sende- und dem Empfangsmodus umzuschalten, gemäß dem Halbduplex-System festgelegt. In diesem Ausführungsbeispiel ist er auf einen Vier-Schlitze-Zyklus eingestellt. Außerdem werden, wenn dieselbe Datenstation 106 sich gleichzeitig in dem Aufwärts- und dem Abwärts-Übermittlungsmodus befindet, der Abfrage-Datenblock Pxx und der Abwärts-Datenblock Ixx mit denselben Adressen als ein einziger Schlitz kontinuierlich übertragen.
  • Das Synchronisationsdiagramm von Fig. 6 zeigt ein Beispiel, in welchem sich die Datenstationen 102 bis 106 mit der Zentralstation 101 über denselben Funkkanal in Übermittlung befinden.
  • Die Datenstationen 102 und 103 sind beide im Aufwärts- Übermittlungsmodus. Die Datenstation 102 empfängt und erfaßt den Abfrage-Datenblock P1a der Zentralstation 101 und sendet den Aufwärts-Datenblock Dia nach einer bestimmten Zeitdauer t1 von ungefähr zwei Schlitzen. Die Zentralstation 101 sendet nach dem Übertragen der Abfrage-Datenblöcke P1b und P2e und des unspezifizierten Abfrage-Datenblocks P&sub0; an die anderen Datenstationen 103 und 106 den Abfrage-Datenblock P2a an die Datenstation 102. Die Datenstation 102 überträgt den Aufwärts-Datenblock D2a entsprechend. Auch die Funktion der Datenstation 103 wird ähnlich gehandhabt.
  • Die Datenstationen 104 und 105 sind beide in dem Abwärts- Übermittlungsmodus, und außerdem beginnt die Datenstation 104 den Aufwärts-Übermittlungsmodus während des Abwärts-Übermittlungsmodus. Nach dem Empfang des Abwärts-Datenblocks I1c erfaßt die Datenstation 104 das unspezifizierte Abfragen P&sub0; um einen Antwort-Datenblock R1c in einer vorgegebenen Zeit zu übertragen und dann ein Abfragen ihrer eigenen Station an die Zentralstation 101 anzufordern. Dies überschneidet sich mit dem Abwärts- Datenblock I2c, der daher nicht empfangen wird. Die Zentralstation 101, die den Antwort-Datenblock R1c empfängt, überträgt einen Abfrage-Datenblock P1c, der an die Datenstation 104 adressiert ist, unmittelbar bevor der nächste Abwärts-Datenblock I3c an diese Station gesendet wird. Nach dem Empfang des Abwärts-Datenblocks I3c erkennt die Datenstation 104 das Fehlen der fortlaufenden Nummern oder dergleichen in dem Steuerteil des Abwärts-Datenblocks I3c und überträgt einen Aufwärts-Datenblock D1c, der meldet, daß der Abwärts-Datenblock I2c nicht empfangen wurde. Die Zentralstation 101 überträgt den Abwärts- Datenblock I2c erneut, wenn sie diesen Datenblock D1c empfängt.
  • Die Datenstation 105 führt nur eine Abwärts-Übermittlung durch. Die anderen Datenstationen 106 und 104 in dem Abwärts- Übermittlungsmodus werden jeweils von dem ersten bzw. mittleren Übermittlungsmodus in den Aufwärts- bzw. Abwärts-Zweiweg-Übermittlungsmodus versetzt, wie in Fig. 6 zu sehen ist, und die Abwärts-Datenblöcke Ixc und Ixe von der Zentralstation 101 werden in einem Vier- oder Mehrschlitze-Zyklus zusammen mit den Abfrage-Datenblöcken Pxc und Pxe übertragen. Daher können die dazwischenliegenden leeren Abwärts-Datenblöcke zu der Datenstation 105 zugewiesen werden, so daß die Abwärts-Datenblöcke I1d bis I7d in einem kurzen Zyklus an die Datenstation 105 übertragen werden können.
  • Die Datenstation 106 bezieht sich auf einen Fall, bei welchem sie die Aufwärts- und Abwärts-Übermittlungen in der Mitte der Fig. 6 beendet. Synchron mit dem Empfang des Abfrage-Datenblocks P2e sendet die Datenstation 106 einen Antwort-Datenblock R1e, um die Beendigung der Aufwärts-Übermittlung zu melden. Die Beendigung der Abwärts-Übermittlung von der Zentralstation 101 wird durch einen Befehlsblock C1e an die Datenstation 106 gemeldet.
  • Ein Antwort-Datenblock Rxx und ein Aufwärts-Datenblock Dxx weisen jeweils folgendes auf: einen ähnlichen Adressenteil; einen Steuerteil zum Klassifizieren des Antwort-Datenblocks oder des Aufwärts-Datenblocks zum Anfordern der Abfrage und zum Melden der Beendigung des Datenblocks; und einen Informationsteil, der beim Betrieb verwendet wird.
  • Obwohl ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausführlich gezeigt und beschrieben wurde, sollte es so verstanden werden, daß verschiedene Änderungen und Modifizierungen durchgeführt werden können, ohne von dem Schutzumfang der anhängenden Ansprüche abzuweichen.

Claims (4)

1. Abfrageverfahren eines Paketdaten-Funkverbindungssystems, das eine Volldu plexbetrieb-Zentralstation und eine Mehrzahl von Simplexbetrieb- Endstationen aufweist, die untereinander auf dem gleichen Funkkanal kommunizieren, indem sie in eine Reihe von Paketen aufgeteilte Informationen in einer Reihe von Zeitschlitzen vorgegebener Länge in einem Zeitmultiplex- System senden, wobei die Zentralstation in den Zeitschlitzen aufeinanderfolgend eine Reihe von Daten sendet, die in dem Zeitschlitz als Abwärts-Übermittlung einen Abfrage-Datenblock P und entweder einen Abwärts-Datenblock 1 oder einen Befehlsblock C aufweisen, wobei jede der Endstationen, die von dem Abfrage-Datenblock abgefragt wurde, nach dem Umschalten von einem Empfangsmodus auf einen Sendemodus entweder einen Antwort-Datenblock R oder einen Aufwärts-Datenblock D als Aufwärts-Übermittlung überträgt, und wobei das Abfrageverfahren außerdem aufweist:
(a) Bereitstellen eines unspezifizierten Abfrage-Datenblocks P&sub0;, der an alle Datenstationen außer an eine Datenstation, die sich in einem Übertragungsmodus befindet, gesendet werden soll, um zu fragen, ob irgendeine Station eine Anforderungs-Abfrageantwort Rxx zu senden wünscht, und die Bereitstellung eines einzelnen Abfrage-Datenblocks Pxx, der an eine individuell spezifizierte Datenstation gesendet werden soll, um der Datenstation zu erlauben, einen Aufwärts-Datenblock zu senden,
(b) Bereitstellen einer individuell spezifizierten Adresse einer Endstation für jeden einzelnen Abfrage-Datenblock Pxx bzw. jeden Abwärts-Datenblock Ixx,
(c) Anordnen von Abfrage-Datenblöcken Pxx und P&sub0; in aufeinanderfolgenden Zeitschlitzen, um z. B. jeden Abfrage-Datenblock Pxx in einem vorher festgelegten periodischen Zyklus zu senden, und zwar so lange, wie jede Endstation überträgt, und um jeden unspezifizierten Abfrage-Datenblock P&sub0; in jedem Zeitschlitz zu senden, der nicht einem individuellen Abfrage- Datenblock Pxx zu geordnet ist, und
(d) ein kontinuierliches Senden jedes Zeitschlitzes, der sowohl den Abfrage-Datenblock Pxx oder P&sub0; als auch einen Abwärts-Datenblock Ixx enthält, der an dieselbe Datenstation adressiert ist, die abgefragt wird, oder irgendwelche andere Datenstationen, wenn es keine Abwärtsdaten für die abgefragte Station gibt.
2. Abfrageverfahren nach Anspruch 1, wobei der vorher festgelegte periodische Zyklus ein Zyklus mit einer längeren Zeitdauer als für die Endstation erforderlich ist, um zwischen einem Sende- und einem Empfangsmodus umzuschalten.
3. Abfrageverfahren nach Anspruch 1, wobei der Funkkanal zwischen der Zentralstation und den Endstationen von einem einzigen Funkkanal gebildet wird.
4. Abfrageverfahren nach Anspruch 1, wobei der Funkkanal zwischen der Zentralstation und den Endstationen ein Kanal ist, der durch ein Vielfach-Kanalzugriffssystem über eine Mehrzahl von Funkkanälen gebildet wird.
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