DE69331295T2

DE69331295T2 - Verfahren und Anordnung für die automatische Modem-Protokoll-Auswahl in einem cellularen Übertragungssystem

Info

Publication number: DE69331295T2
Application number: DE69331295T
Authority: DE
Inventors: David Joseph Brigida; Victor Stuart Moore; James Edward Robinson
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1992-03-30
Filing date: 1993-03-04
Publication date: 2002-08-22
Anticipated expiration: 2013-03-05
Also published as: EP0565230B1; DE69331295D1; JPH0685872A; EP0565230A2; BR9301123A; JP2886403B2; KR960002470B1; EP0565230A3; KR930020902A; CA2086854A1; CA2086854C

Description

1. Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen eine verbesserte Kommunikation in einem verteilten Datenverarbeitungsnetz und insbesondere ein Verfahren und System zum Optimieren der Kommunikation in einem verteilten Datenverarbeitungssystem mittels eines zellularen Kommunikationssystems. Insbesondere betrifft die Erfindung noch ein Verfahren und System zur automatischen optimalen Modem-Protokoll-Auswahl in einem zellularen Kommunikationssystem.

2. Beschreibung der technischen Zusammenhänge

Verteilte Datenverarbeitungssysteme sind am modernen elektronischen Arbeitsplatz in zunehmendem Maße üblich. Solche verteilten Datenverarbeitungssysteme können Tausende von Computern oder Datenstationen enthalten, darunter Großrechner, so genannte "Personal" Computer und hochmoderne tragbare Computer oder "Laptop"-Computer. In modernen verteilten Datenverarbeitungssystemen können viele solche Computer miteinander verbunden werden, wobei verschiedene Topologien in verschiedenen Typen von Netzwerken verwendet werden, darunter Advanced-Peer-To-Peer-Networks (APPN), lokale Netze (LAN) oder verschiedene andere Typen von Netzwerken. Während Computernetze in der Vergangenheit im Allgemeinen unter Verwendung vorhandener Telefonleitungssysteme oder spezieller Kabel miteinander verbunden wurden, verwenden moderne Datenverarbeitungssysteme oftmals hochentwickeltere Kommunikationsmittel.
Die zunehmende Leistungsfähigkeit und die sinkenden Kosten einer zellularen Kommunikationsausrüstung haben dazu geführt, dass diese Technologie zum Verbinden mehrerer Computer ohne die Notwendigkeit eines Zugangs zu einem Telefonleitungsanschluss (telephone line outlet) verwendet wird. Diese spezielle Technologie ist besonders leistungsfähig in Verbindung mit kleinen, tragbaren batteriebetriebenen Laptop- oder Taschencomputern, in denen der notwendige Modem und eine zellulare Kommunikationsschaltung miniaturisiert und im Computer integriert bereitgestellt werden. Folglich kann ein Bediener, der einen solchen Computer verwendet, Kommunikationsvorgänge einleiten und Daten zwischen seinem oder ihrem Computer und einem verteilten Datenverarbeitungssystem übertragen, ohne dass ein Zugang zu Telefonleitungen oder Stromleitungen notwendig ist.
Außerdem werden die Einheiten, mit deren Hilfe zwei Computer kommunizieren können und die normalerweise als "Modems" bezeichnet werden, ebenfalls zunehmend komplexer. Denn es ist möglich, die Geschwindigkeit eines Datenaustauschs unter Verwendung von Datenkomprimierungsalgorithmen zu erhöhen. In der Tat können bestimmte als MNP-Modems bekannte Modems die Geschwindigkeit verändern, mit der Daten ausgetauscht werden, um Änderungen hinsichtlich der Qualität der Kommunikationsverbindung zwischen den beiden Modems zu kompensieren. Um die Kommunikation zwischen zwei Computern unter Verwendung einer solch hochentwickelten Technologie zu optimieren, müssen jedoch sowohl der sendende als auch der empfangene Computer einen Modem verwenden, der für einen solchen Vorgang ausgestattet ist.
Als Beispiel für Kommunikationsvorgänge können moderne Modems normalerweise mit mehreren Protokollen arbeiten, darunter Fehlerüberwachungsprotokolle (error control protocols). Außerdem werden Systeme, die bei der Kommunikation zwischen zwei Computern mit hochentwickelten Modems eine solche hochentwickelte Technologie verwenden, in EP-A-0 473 297 und in EP-A-0 344 539 beschrieben.
Obwohl moderne Verfahren zur Fehlererkennung/-korrektur und zur Datenkomprimierung häufig in hochentwickelten Modems verwendet werden, unterstützen die normalerweise in Laptop- oder Taschencomputern enthaltenen Systeme diese Funktionen im Allgemeinen nicht. Der Grund hierfür ist, dass der zellulare Kommunikationskanal leider oftmals starke Qualitätsschwankungen aufweist. Protokolle können in zwei große Kategorien eingeteilt werden. Jene Protokolle, die die Übertragung von Bitströmen über einen Kanal betreffen, werden als Bitübertragungsschicht-Protokolle (physical layer protocols) bezeichnet. Bei dieser Erfindung geht es um Bitübertragungsschicht-Protokolle. Die andere Kategorie betrifft als Verbindungsschichtprotokolle (link layer protocols) bezeichnete Protokolle, die eine fehlerfreie Lieferung von Daten über den Kanal bereitstellen. Die meisten Modems in Laptop- oder Taschencomputern unterstützen die Protokolle V.22bis oder V.22, die vom Consultive Committee for International Telephone and Telegraph (CCITT) angepasst werden. Normalerweise wird die Einleitung einer Kommunikation zwischen zwei Modems, die diese Protokolle unterstützen, im Allgemeinen mit der höchstmöglichen Datenübertragungsgeschwindigkeit V.22bis versucht; bei einem Verbindungsfehler bei dieser Datenübertragungsgeschwindigkeit V.22bis wird jedoch die niedrigere Datenübertragungsgeschwindigkeit gewählt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Bereitstellung einer Verbesserung der Kommunikation in einem verteilten Datenverarbeitungssystem.
Das Verfahren und System der vorliegenden Erfindung gemäß den Merkmalen der Ansprüche 1 bzw. 2 kann zum automatischen Auswählen eines optimalen Bitübertragungsschicht-Protokolls für einen Modem in einem verteilten Datenverarbeitungssystem verwendet werden, das einen Modem enthält, der mehrere Bitübertragungsschicht-Protokolle unterstützt und mit einem zellularen Kommunikationssystem verbunden ist. Bekannte zellulare Kommunikationssysteme erzeugen eine Anzeige der empfangenen Signalstärke (Received Signal Strength Indicator) (RSSI) und einen Dienstzugriffston (Service Access Tone) (SAT), der von einem Zelltelefon verwendet werden kann, um die Amplitude eines empfangenen Signals festzustellen und einen Pfad durch das zellulare Kommunikationssystem für Sprachkommunikationsvorgänge (voice communications) zu optimieren. Der Dienstzugriffston (SAT) wird im Allgemeinen verwendet, um den "Kanalwechsel" ("hand off") einer Kommunikationssitzung zu einer neuen Zelle zu steuern, und stellt eine Anzeige der Qualität des vorhandenen Pfades durch das zellulare Kommunikationssystem bereit. Nach dem Einleiten einer Kommunikation zwischen einem ersten Modem und einem zweiten Modem stellt das Verfahren und System der vorliegenden Erfindung automatisch die Kanalqualität im zellularen Kommunikationssystem fest, indem vorzugsweise die Anzeige der empfangenen Signalstärke (RSSI) und der Dienstzugriffston (SAT) verwendet werden. Diese Signale können in Verbindung mit der Bitfehlerrate (bit error rate) der vom antwortenden Modem gesendeten Dotting-Sequenz (dotting sequence) analysiert werden, um eine Anzeige der Qualität des zellularen Kommunikationskanals zu erreichen. Auf eine Analyse dieser Faktoren hin kann ein bestimmtes Bitübertragungsschicht- Protokoll ausgewählt werden, das für vorhandene Kanalbedingungen optimal ist.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die neuen Merkmale, die als kennzeichnend für die Erfindung angesehen werden, werden in den angehängten Ansprüchen dargelegt. Die Erfindung selbst sowie eine bevorzugte Verwendungsart, weitere Aufgaben und Vorteile davon werden jedoch am besten durch Bezugnahme auf die folgende ausführliche Beschreibung einer veranschaulichenden Ausführungsform verstanden, wenn sie in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen gelesen wird, in denen:
Fig. 1 eine teilweise schematische bildliche Darstellung eines verteilten Datenverarbeitungssystems ist, das zum Realisieren des Verfahrens und Systems der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;
Fig. 2 eine teilweise Übersichtsdarstellung eines Computers im verteilten Datenverarbeitungssystem von Fig. 1 ist, der zum Realisieren des Verfahrens und Systems der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann; und
Fig. 3 ein Übersichts-Logikablaufdiagramm ist, das die automatische Auswahl eines optimalen Modemprotokolls gemäß dem Verfahren und System der vorliegenden Erfindung zeigt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Mit Bezugnahme auf die Figuren und insbesondere mit Bezugnahme auf Fig. 1 wird nun eine teilweise schematische bildliche Darstellung eines verteilten Datenverarbeitungssystems 10 beschrieben, das zum Realisieren des Verfahrens und Systems der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Bei Bezugnahme auf das Vorhergehende werden Fachleute verstehen, dass solche verteilten Datenverarbeitungssysteme normalerweise eine große Anzahl von Computern enthalten, die über einen weiten geographischen Bereich verteilt sind, obwohl das verteilte Datenverarbeitungssystem 10 mit nur zwei Computern dargestellt wird. Wie gezeigt wird, ist einer der Computer im verteilten Datenverarbeitungssystem 10 ein tragbarer Computer 12. Der tragbare Computer 12 ist normalerweise ein batteriebetriebener Computer, der ein Stromspar-Anzeigesystem (low power display system) 16 enthält, das vorzugsweise einen Bildschirm 18 bereitstellt, der unter Verwendung einer Flüssigkristallanzeige (LCD), eines Plasmabildschirms (gas plasma display) oder irgendeiner anderen geeigneten Technologie realisiert werden kann. Die Tastatur 14 wird bereitgestellt, die einem Benutzer den Zugriff auf und die Änderung von Daten ermöglicht, die auf eine nach dem Stand der Technik gut bekannte Weise im tragbaren Computer 12 gespeichert werden.
Wie Fachleute verstehen werden, ist es bei Computern, beispielsweise dem tragbaren Computer 12, zunehmend üblich, dass sie ein zellulares Miniaturtelefonsystem (nicht gezeigt) enthalten, das in Verbindung mit einem Modem bereitgestellt wird. Ein Beispiel für einen mit einer Kombination aus Modem/Zelltelefon ausgestatteten tragbaren Computer, der zum Realisieren des tragbaren Computers 12 verwendet werden kann, ist das Modell 9075 PC Radio von International Business Machines Corporation. Fachleute werden verstehen, dass ein Modem eine Einheit ist, die zum Umsetzen von digitalen Daten aus einem Computer in ein analoges Signal verwendet werden kann, das über ein Datenfernübertragungssystem übertragen werden kann. Außerdem setzen solche Einheiten empfangene analoge Signale von der Datenfernübertragungsleitung in digitale Daten um, die von einem Computer verwendet werden können. Wie es in solchen Systemen typisch ist, sendet ein Zelltelefon ein Hochfrequenzsignal über eine Antenne 20, das über mehrere Antennen 22 von zellularen Systemen empfangen und weitergegeben (relayed) werden kann. Folglich können digitale Daten im tragbaren Computer 12 in eine Reihe von analogen Signalen umgesetzt und auf eine für Fachleute gut bekannte Weise über ein zellulares Telefonsystem und mehrere dazwischenliegende Verstärker (repeaters) zu einem Telefonsystem 24 gesendet werden.
Auf diese Weise übertragene analoge Signale können vom Telefonsystem empfangen und über eine gewöhnliche Telefonleitung 26 zu einem Computer 28 im verteilten Datenverarbeitungssystem 10 gesendet werden. Obwohl der Computer 28 als ein Personal Computer dargestellt wird, werden Fachleute verstehen, dass der Computer 28 je nach Wunsch unter Verwendung einer Datenstation, eines Terminals oder eines Großrechners realisiert werden kann. Normalerweise enthält der Computer 28 außerdem eine Modemeinheit, die es ermöglicht, dass Daten aus dem tragbaren Computer 12 zum Computer 28 gesendet und von diesem empfangen werden können, und der Computer 28 kann außerdem unter Verwendung einer zellularen Technologie anstelle von Telefonleitungen mit dem tragbaren Computer 12 verbunden werden.
Mit Bezugnahme auf Fig. 2 wird nun eine teilweise Übersichtsdarstellung des tragbaren Computers 12 im Verteilten Datenverarbeitungssystem 10 von Fig. 1 beschrieben, der zum Realisieren des Verfahrens und Systems der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Wie gezeigt wird, enthält der tragbare Computer 12 vorzugsweise einen Prozessor 30, der mit einem Bus 32 verbunden ist. Der mit dem Bus 32 verbundene serielle Anschluss (serial port) 34 wird verwendet, um Daten vom Prozessor 30 in die serielle Form umzusetzen und diese Daten an den Modem 36 zu leiten. Wie oben beschrieben wird, setzt der Modem 36 diese Daten in eine Reihe von analogen Signalen um, die an das Zelltelefon 38 geleitet und über die Antenne 30 auf die oben beschriebene Weise gesendet werden. Selbstverständlich werden Fachleute verstehen, dass der Modem 36 und das Zelltelefon 38 in einem modernen tragbaren Miniaturcomputer unter Verwendung einer einzigen Untergruppe (subassembly) im tragbaren Computer 12 realisiert werden können.
Mit Bezugnahme auf Fig. 3 wird nun ein Übersichts- Logikablaufdiagramm dargestellt, das die automatische Auswahl eines optimalen Modem-Bitübertragungsschichtprotokolls gemäß dem Verfahren und System der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie dargestellt wird, beginnt der Prozess beim Block 50 und geht anschließend weiter zum Block 52. Der Block 52 veranschaulicht die Einleitung einer Kommunikation durch den tragbaren Computer 12 unter Verwendung des Zelltelefons 38 (siehe Fig. 2) und beginnt normalerweise mit der Ausgabe eines so genannten "ATDT"-Befehls in einem mit einem Hayes-kompatiblen Modem ausgestattetem System (Hayes compatible modem equipped system). Anschließend geht der Prozess weiter zum Block 54. Der Block 54 stellt eine Feststellung dar, ob ein Sprachkanal geöffnet wurde, und falls nicht, wartet der Prozess lediglich, bis der Sprachkanal geöffnet oder die Anwendung beendet worden ist.
Wie beim Block 54 gezeigt wird, geht der Prozess nach der Öffnung eines Sprachkanals weiter zum Block 56. Der Block 56 stellt das Erkennen der Anzeige der empfangenen Signalstärke (RSSI) dar, ein Signal, das normalerweise von bestehenden zellularen Telefonsystemen als eine Anzeige der Qualität des Kommunikationskanals verwendet wird. Die Anzeige der empfangenen Signalstärke (RSSI) wird als repräsentativ für die Amplitude des Signals verwendet und stellt die Schwundreserve (fade margin) des Kanals dar, das heißt, das Ausmaß, in dem sich die Amplitude eines Signals verändern kann, bevor es sich nachteilig auf die Kommunikation auswirkt. Diese Informationen werden gespeichert, und der Prozess geht anschließend weiter zum Block 58. Der Block 58 stellt das Erkennen des oben beschriebenen Dienstzugriffstons (SAT) dar, der die Amplitude und die Verzerrung (amplitude and distortion level) dieses Signals anzeigt. Der Dienstzugriffston (SAT) ist ein Ton, der von bestehenden zellularen Kommunikationssystemen gesendet wird, um die Feststellung der Pfadqualität für Sprachkommunikationsversuche zu unterstützen. Wenn sich der Dienstzugriffston (SAT) unter einen bestimmten Pegel verschlechtert, beginnt das zellulare Kommunikationssystem eine so genannte "Kanalwechsel"-Prozedur um festzustellen, ob eine andere Zelle im zellularen Kommunikationssystem das entsprechende Zelltelefon mit einem höheren Qualitätsniveau des Dienstzugriffstons (SAT) empfängt. Falls diese Bedingung zutrifft, reicht das Zelltelefonsystem die fragliche Kommunikationssitzung an die neue Zelle weiter ("hand-off"). Durch Zugreifen auf den Dienstzugriffston (SAT) und Analysieren desselben hinsichtlich der Amplitude und der Verzerrung kann ein weiteres Maß der Qualität des verwendeten Kommunikationskanals im zellularen Kommunikationssystem bereitgestellt werden.
Als Nächstes geht der Prozess zum Block 60, der eine Feststellung darstellt, ob der antwortende Modem eine Reihe von Tönen in einer so genannten "Dotting"-Sequenz erzeugt hat. Falls nicht, wartet der Prozess lediglich, bis jene Töne empfangen oder der Kommunikationsversuch abgebrochen wird. Nach dem Empfang der Dotting-Sequenz-Töne vom antwortenden Modem geht der Prozess weiter zum Block 62. Der Block 62 stellt das Anzeigen der Bitfehlerrate für die Dotting-Sequenz vom antwortenden Modem dar. Fachleute für Kommunikationstechnik werden verstehen, dass für jede versuchte Kommunikation in einem Datenfernübertragungssystem eine Bitfehlerrate berechnet werden kann.
In der dargestellten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird anschließend aus der Anzeige der empfangenen Signalstärke (RSSI), der Amplitude und der Verzerrung des Dienstzugriffstons (SAT) und der Bitfehlerrate für die empfangene Dotting-Sequenz ein Kanalqualitätsfaktor (channel quality factor) berechnet. Fachleute werden selbstverständlich verstehen, dass eine größere oder geringere Anzahl von Kanalqualitätsfaktoren analysiert und diesen Faktoren aufgrund der Erfahrung mit einem bestimmten Kommunikationssystem verschiedene Gewichtungen zugewiesen werden können.
Anschließend geht der Prozess weiter zum Block 66. Der Block 66 stellt eine Feststellung dar, ob die oben berechnete Kanalqualität größer als ein vorgegebenes Qualitätsniveau ist. Ist dies der Fall, geht der Prozess weiter zum Block 70, der das Einrichten (engaging) des V.22bis-Protokolls darstellt, des Protokolls mit der höchsten Datenübertragungsgeschwindigkeit (highest communication rate protocol), das normalerweise von Modems in solchen Systemen unterstützt wird. Falls die Kanalqualität das vorgegebene Qualitätsniveau jedoch nicht überschreitet, geht der Prozess weiter zum Block 68, der das automatische Einrichten des V.22- Protokolls darstellt, eines Protokolls mit einer geringeren Datenübertragungsgeschwindigkeit, das optimal in Kanälen verwendet werden kann, in denen die Kommunikationsqualität möglicherweise ausreichend ist.
Bei Bezugnahme auf das Vorhergehende werden Fachleute verstehen, dass die Anmelder hierin eine neuartige Verbesserung für Kommunikationsvorgänge in verteilten Datenverarbeitungssystemen bereitgestellt haben, wobei für die Kommunikation zwischen einem tragbaren Computer und einem verteilten Datenverarbeitungssystem unter Verwendung eines zellularen Kommunikationssystems ein optimales Protokoll ausgewählt werden kann, ohne dass weder vom Sender noch vom Empfänger hochentwickelte Modemeinheiten verwendet werden müssen. Durch Analysieren der Kanalqualität im zellularen Kommunikationssystem kann das optimale Protokoll für den Modem automatisch ausgewählt und die Leistungsfähigkeit der Kommunikation erheblich verbessert werden.

Claims

1. Verfahren zur automatischen Modem-Protokoll-Auswahl in einem verteilten Datenverarbeitungssystem (10), wobei der Modem (36) eine Bitfehlerrate aus einer empfangenen Dotting-Sequenz berechnet und mehrere Protokolle unterstützt und mit einem zellularen Kommunikationssystem (20, 22, 24) verbunden ist, wobei das zellulare Kommunikationssystem eine Anzeige der empfangenen Signalstärke und einen gesendeten Dienstzugriffston enthält, die zur Steuerungen von Kommunikationssitzungen im zellularen Kommunikationssystem verwendet werden, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

Einleiten von Kommunikationsvorgängen durch das zellulare Kommunikationssystem (20, 22, 24);

Feststellen der Kanalqualität im zellularen Kommunikationssystem (20, 22, 24) unter Verwendung der berechneten Bitfehlerrate in Verbindung mit der Anzeige der empfangenen Signale und einer Amplitude und einer Verzerrung des Dienstzugriffstons vor der Einrichtung von Kommunikationsvorgängen unter Verwendung von irgendeinem der mehreren Protokolle;

Auswählen eines bestimmten der mehreren Protokolle auf die festgestellte Kanalqualität hin; und

Einrichten von Kommunikationsvorgängen durch das zellulare Kommunikationssystem (20, 22, 24), wobei nur das ausgewählte Protokoll verwendet wird, so dass nicht erfolgreiche Versuche zur Einrichtung einer Kommunikation unter Verwendung der anderen Protokolle ausgeschlossen werden.

2. System zur automatischen Modem-Protokoll-Auswahl zur Verwendung in einem verteilten Datenverarbeitungssystem (10) mit einem Modem (36), der eine Bitfehlerrate aus einer empfangenen Dotting-Sequenz berechnet und mehrere mit einem zellularen Kommunikationssystem (20, 22, 24) verbundene Protokolle unterstützt, wobei das zellulare Kommunikationssystem eine Anzeige der empfangenen Signalstärke und einen gesendeten Dienstzugriffston enthält, die zur Steuerungen von Kommunikationssitzungen im zellularen Kommunikationssystem verwendet werden, wobei das System zur automatischen Modem-Protokoll-Auswahl Folgendes umfasst:

Mittel zum Einleiten von Kommunikationsvorgängen durch das zellulare Kommunikationssystem (20, 22, 24

Mittel zum Feststellen der Kanalqualität im zellularen Kommunikationssystem (20, 22, 24) unter Verwendung der berechneten Bitfehlerrate in Verbindung mit der Anzeige der empfangenen Signalstärke und einer Amplitude und einer Verzerrung des Dienstzugriffstons vor der Einrichtung von Kommunikationsvorgängen unter Verwendung von irgendeinem der mehreren Protokolle;

Mittel zum Auswählen eines bestimmten der mehreren Protokolle auf die festgestellte Kanalqualität hin; und

Mittel zum Einrichten von Kommunikationsvorgängen durch das zellulare Kommunikationssystem (20, 22, 24), wobei nur das ausgewählte Protokoll verwendet wird, so dass nicht erfolgreiche Versuche zur Einrichtung einer Kommunikation unter Verwendung der anderen Protokolle ausgeschlossen werden.