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Die Erfindung betrifft allgemein
Satellitenkommunikationssysteme mit zufallsbedingtem Vielfachzugriff,
in denen Satellitenkanäle
zwischen einer Zentralstation und mehreren entfernten Stationen hergestellt
sind, und insbesondere eine Technik zum Reduzieren der Wahrscheinlichkeit
von Kollisionen zwischen gleichzeitig übertragenen Paketen.
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Das bekannte Slotted- (mit Zeitteilung
arbeitende) ALOHA-System ist ein Satellitenkommunikationssystem
im Zeitmultiplex mit Vielfachzugriff zum Herstellen von Kommunikationsverbindungen
zwischen einer Zentralstation und mehreren entfernten Stationen.
Im Slotted-ALOHA-System, in dem der Kommunikationskanal in Zeitschlitze
aufgeteilt ist, senden die entfernten Stationen ihre Pakete in einem Zeitschlitz,
auf den zufallsbedingt zugegriffen wird. Der Nutzen dieser Zugriffsart
ist die Fähigkeit,
die Übertragungsverzögerung zu
senken, wenn die Übertragungsrate
klein ist. Ist aber die Übertragungsrate
hoch, steigt die Kollisionsrate, was zu geringem Kanalausnutzungsgrad
und langer Übertragungsverzögerung führt. Um
einen schlechten Systemausnutzungsgrad als Ergebnis hoher Übertragungsrate
zu vermeiden, ist es notwendig, Wiederholungsübertragungen zu verringern
und Kollisionen zwischen erneut übertragenen
Paketen zu vermeiden. Ein Verfahren, das allgemein zur Wiederholungsübertragung
zum Einsatz kommt, besteht in der Verwendung einer Zufallszahl,
um eine Zeitperiode festzulegen, in der die konfliktproduzierende
Station warten muß, bevor
versucht wird, Zugriff auf den Kanal zu erlangen. Ist die Anzahl
von Zufallszahlen, die erzeugt werden können, klein, besteht eine hohe Übereinstimmungswahrscheinlichkeit
zwischen zwei oder mehr entfernten Stationen, die dieselbe Zufallszahl verwenden.
Ist ferner die Wiederholungsübertragungsrate
und somit die Kollisionsrate hoch, ist es für die entfernten Stationen,
die einen größeren Bereich von
Zufallszahlen verwenden, effektiver, Verkehrsüberlastung zu reduzieren, als
für jene
Stationen, die einen kleineren Bereich von Zufallszahlen nutzen.
Allerdings müssen
bei geringen Wiederholungsübertragungsraten
konfliktproduzierende Stationen unnötig lange warten, bevor sie
erneut ein Paket übertragen dürfen.
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In einem Beitrag mit dem Titel "Delay
analysis of a satellite channel reservation System with variable
frame format" von Mine, H., et al. (IEEE Proc., Band 130, Juni 1983,
Seiten 343-349) ist ein Kanalreservierungssystem in einem Satellitenkommunikationssystem
mit Vielfachzugriff beschrieben, das ein variables Rahmenformat
verwendet. In diesem System ist der Satellit verarbeitungsfähig. Jeder
Benutzer hat einen ihm zugewiesenen Minischlitz im Aufwärtskopf
jedes Rahmens, speichert eine Warteschlange (Zählwert) unplanmäßiger Pakete
und meldet den Warteschlangenstatus über den zugewiesenen Minischlitz
an den Satelliten. Auf der Grundlage des gemeldeten Warteschlangenstatus
sendet der Satellit Schlitzzuweisungen zur Übertragung im nächsten Rahmen
an Benutzer über
den Abwärtskopf.
Die Anzahl von Datenschlitzen, die jedem Benutzer in einem Aufwärtsrahmen
zugewiesen sind, variiert je nach der Anzahl unplanmäßiger Pakete des
Benutzers.
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Daher besteht eine Aufgabe der Erfindung darin,
ein Satellitenkommunikationssystem im Zufallszugriff mit Zeitteilung
bereitzustellen, wobei die Wahrscheinlichkeit erfolgreicher Übertragungen
von den entfernten Stationen des Systems zu einem gemeinsamen Satellitenkanal
durch Verwendung von Verkehrsdaten des Kanals erhöht ist,
die durch die Zentralstation erfaßt werden.
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Die Aufgabe der Erfindung wird mit
den Merkmalen der Ansprüche
gelöst.
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Im Satellitenkommunikationssystem
der Erfindung ist ein Vorwärtssatellitenkanal
von jeder von entfernten Stationen zu einer Zentralstation hergestellt,
und ein Rückwärtssatellitenkanal
ist von der Zentralstation zu jeder der entfernten Stationen hergestellt.
Der Rückwärtssatellitenkanal
ist in mehrere Rahmen aufgeteilt, und der Vorwärtssatellitenkanal ist in Rahmen
entsprechend den Rahmen des Rückwärtskanals
aufgeteilt. Jeder der Rahmen des Vorwärtskanals ist in Schlitze unterteilt.
Von jeder entfernten Station wird ein Benutzerdaten enthaltendes Paket
in einem der Schlitze des Vorwärtssatellitenkanals
zufallsbedingt übertragen.
Wird das Paket durch die Zentralstation empfangen, sendet sie Verkehrsdaten
und ein Quittungssignal. Ansonsten wird kein Quittungssignal übertragen.
Wird kein Quittungssignal empfangen, erzeugt die entfernte Station
eine Zufallszahl in einem durch die Verkehrsdaten bestimmten Bereich
und inkrementiert einen Zählwert
als Anzeige für
eine Anzahl von Fällen,
in denen kein Quittungssignal empfangen wird, und das den Zählwert enthaltende
Paket wird erneut in einem Schlitz des Vorwärtskanals übertragen, der durch die Zufallszahl bestimmt
ist. Bei Empfang eines Quittungssignals wird der Zählwert auf
null zurückgesetzt.
Bei Empfang eines Pakets erzeugt die Zentralstation ein Quittungssignal
für das
empfangene Paket, leitet eine Summe aus einer Gesamtzahl von Paketen,
die während
eines vorbestimmten Intervalls empfangen wurden, und einer Gesamtsumme
von in solchen Paketen enthaltenen Zählwerten ab und leitet die
Verkehrsdaten aus der Summe ab. Das Quittungssignal, die Verkehrsdaten
und Hostdaten werden in einem der Rahmen des Rückwärtskanals übertragen.
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Da der Bereich von Zufallszahlen,
die erzeugt werden können,
als Reaktion auf die Verkehrsdaten gesteuert wird, sind bei hohen
Verkehrslasten erzeugte Zufallszahlen über einen breiten Bereich verteilt,
und Kollisionen treten mit geringerer Wahrscheinlichkeit auf, während bei
geringen Verkehrslasten erzeugte Zufallszahlen in einem kleinen
Bereich verteilt sind und entfernte Stationen keine unnötig langen
Wartezeiten erfahren.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand
der beigefügten
Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 ein
Blockschaltbild eines Satellitenkommunikationssystems, das Einzelheiten
einer Zentralstation zeigt;
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2A eine
Burstdatenstruktur, die durch jede entfernte Station des Systems
verwendet wird, und 2B eine
Rahmenfolge, die von der Zentralstation übertragen wird;
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3 ein
Blockschaltbild einer entfernten Station des Satellitenkommunikationssystems;
und
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4 eine
Zeitfolge zum Beschreiben des Betriebs des Systems.
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Gemäß 1 weist das Satellitenkommunikationssystem
der Erfindung eine Zentralstation 1, mehrere entfernte
Stationen 2 und einen Kommunikationssatellit 3 auf.
Jede entfernte Station greift zufallsbedingt auf einen Satellitenkanal
mit Zeitschlitzen zu, wenn sie ein Benutzerdatenpaket zur Zentralstation
sendet und Hostdaten von der Zentralstation empfängt.
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Gemäß 2A ist der Vorwärtskanal von jeder entfernten
Station 2 zur Zentralstation in Rahmen aufgeteilt, und
jeder Rahmen ist in Schlitze unterteilt. Jede entfernte Station
sendet ein Paket in Form eines Bursts in einem der Schlitze nach
einer Sperrzeit (GT). Das Paket enthält ein eindeutiges Wort (UW) mit
einem eindeutigen Codemuster als Anzeige des Beginns des Bursts,
gefolgt von einer Präambel,
die eine Bitfolge enthält,
die es der Zentralstation ermöglicht,
die Träger-
und Taktzeitsteuerung zur Synchronisation schnell zurückzugewinnen.
Ein Paketkennungs- (PID) Feld ist vorgesehen, um die Adresse einer
entfernten Quellstation sowie eine Rahmennummer und eine Schlitznummer
zum Identifizieren des Rahmens und eines seiner Schlitze anzuzeigen,
in dem ein Paket von der entfernten Quellstation gesendet wird.
Erfindungsgemäß ist ein
Wiederholzählungsfeld
nach dem Adreßfeld
vorgesehen, um die Anzahl wiederholter Versuche anzuzeigen, auf
den Kanal zuzugreifen. Danach folgt ein Benutzerdatenfeld, um Informationsbits
zu senden, deren Länge
variieren kann. Leer-Bits
dienen zum Auffüllen
des Benutzerdatenfelds, wenn die Länge der Informationsbits kleiner
als die Länge
des Benutzerdatenfelds ist. Dem Benutzerdatenfeld folgt ein FCS-
(Rahmenprüfzeichenfolge)
Feld und ein FEC- (Vorwärtsfehlerkorrektur)
Feld zum Einfügen
von Redundanzbits, die durch die Zent ralstation zur Fehlerdetektion
und -korrektur zu verwenden sind.
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Gemäß 2B ist der Rückwärtskanal von der Zentralstation 1 zu
den entfernten Stationen 2 gleichermaßen in Rahmen aufgeteilt, die
jeweils einen Kopf enthalten, dem eine Folge von Datenpaketen folgt.
Der Kopf weist ein Rahmentaktfeld, ein Quittungsfeld und ein Verkehrdatenfeld
auf. Das Rahmentaktfeld enthält
ein Rahmentaktsignal, das den Rahmen identifiziert und durch jede
entfernte Station als Bezugszeit zum Bestimmen eines Schlitzes verwendet
wird, in dem sie ein Paket sendet. Das Quittungs- (ACK) Feld enthält so viele
Quittungssignale wie entfernte Stationen, von denen die Zentralstation
deren Pakete erfolgreich empfangen hat. Jedes Quittungssignal weist
die Adresse der entfernten Quellstation, die Rahmennummer und die
Schlitznummer auf, die von einer entfernten Station empfangen werden.
Erfindungsgemäß zeigen
die Verkehrsdaten den Überlastgrad
des Satellitenkanals an. Abgeleitet sind diese Verkehrsdaten aus
der Gesamtsumme von Anfangspaketen und erneut übertragenen Paketen, die in
einer festgelegten Anzahl von Rahmen auf eine zu beschreibende Weise
empfangen werden. Jedes Datenpaket der Rahmenfolge verfügt über ein
Beginnflag (F), ein Adreßfeld,
das die Adresse einer entfernten Zielstation enthält, Hostdaten,
die Redundanzbits einer Rahmenprüfzeichenfolge
und ein Abschlußflag
(F).
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Mit erneutem Bezug auf 1 werden in der Zentralstation 1 Signale
von den entfernten Stationen 2 durch eine Antenne 4 empfangen,
wo die Abwärtsfrequenz
in eine Zwischenfrequenz umgesetzt und an einem Empfänger 5 angelegt
wird. Zur Umsetzung in die Basisbandfrequenz wird das ZF-Signal
mit einem lokalen Träger
demoduliert, der von einer Schaltung 8 zur Träger- und
Taktzeitsteuerungsrückgewinnung
(CCR) zugeführt
wird, und es erfolgt eine Binärentscheidung
am demodulierten Signal zur Umwandlung in ein digitales Signal unter
Verwendung des Takts von der CCR-Schaltung B. Die Ausgabe des Empfängers 5 wird
in einen Detektor 6 für
eindeutige Wörter
geführt,
in dem der Beginn des empfangenen Pakets detektiert und der dem
eindeutigen Wort folgende Abschnitt des Empfangspakets zu einem
Präambeldetektor 7 geführt wird.
Der Präam beldetektor 7 extrahiert
die in der Präambel
des Pakets enthaltene Bitfolge und führt sie zur CCR-Schaltung 8,
damit diese den Träger-
und Taktzeitsteuerungsimpuls zurückgewinnen
kann.
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Ein Vorwärtsfehlerkorrektur- (FEC) Decodierer 9 ist
mit dem Präambeldetektor 7 verbunden,
um den der Präambel
folgenden Abschnitt des Pakets zu empfangen, und führt eine
Fehlerkorrektur am Paket unter Verwendung der Redundanzbits durch,
die in das FEC-Feld des Pakets eingefügt sind. Ein zyklischer Redundanzprüfungs- (CRC)
Decodierer 10 ist mit dem Ausgang des FEC-Decodierers 9 verbunden,
um für
Fehlerdetektion am fehlerkorrigierten Signal unter Verwendung der
Redundanzbits zu sorgen, die im FCS-Feld des Pakets enthalten sind. Liegt
im wesentlichen kein Fehler in den Benutzerdaten vor, signalisiert
der CRC-Decodierer 10 dies einem Paketzähler 14, was anzeigt,
daß ein
Paket von einer entfernten Station erfolgreich empfangen wurde,
während
er das fehlergeprüfte
Signal zu einem Adreßdetektor 11 führt. Die
Adresse der entfernten Quellstation wird aus dem Adreßfeld des
fehlergeprüften
Pakets extrahiert und in einem Register 18 als Quittungssignal
zum Signalisieren des Empfangs des Pakets gespeichert, wobei der
Rest des Pakets an einem Wiederholzählungsdetektor 12 angelegt wird.
Der im Wiederholzählungsfeld
des Pakets enthaltene Wiederholzählwert
wird durch den Detektor 12 detektiert und in einem Schieberegister 15A gespeichert.
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Der Paketzähler 14 wird als Reaktion
auf ein Rahmentaktsignal von einem Rahmentaktgenerator 23 zurückgesetzt,
um seine im vorherigen Rahmen gespeicherte Zählung zu löschen und das Zählen des Signals
vom CRC-Decodierer 10 für
den aktuellen Rahmen zu starten, was den erfolgreichen Empfang eines
Pakets anzeigt. Der Paketzähler 14 erzeugt
ein Signal als Anzeige der Anzahl von Paketen, die während eines
Rahmens erfolgreich empfangen wurden, und führt es zu einem Schieberegister 15B,
in dem es für
eine vorgeschriebene Anzahl von Rahmen gespeichert wird. Das Schieberegister 15A wird
als Reaktion auf den Rahmentaktimpuls in Rahmenintervallen verschoben
und erzeugt eine Gesamtsumme von Paketen, die während dieser vorgeschriebenen
Anzahl aufeinanderfolgender Rahmen erneut übertragen wurden. Ebenso wird
das Schieberegister 15B als Reaktion auf den vom Rahmentaktgenerator 23 zugeführten Schiebeimpuls
in Rahmenintervallen verschoben und erzeugt eine Gesamtsumme von Anfangspaketen,
die während
dieser vorgeschriebenen Anzahl von Rahmen empfangen wurden. Die Ausgaben
beider Schieberegister werden an einem Addierer 16 angelegt,
wo sie addiert werden, um eine Gesamtsumme von Anfangspaketen und
erneut übertragenen
Paketen zu erzeugen, die während
der aufeinanderfolgenden Rahmen gezählt werden. Diese Gesamtsumme
wird in einen Vergleicher 17 zum Vergleichen mit Schwellwerten
eingegeben, die Bezugsüberlastgrade
darstellen, um den Überlastgrad des
Satellitenkanals zu bestimmen. Verkehrsdaten als Anzeige für den bestimmten Überlastgrad
werden durch den Vergleicher 17 erzeugt und zu einem Multiplexer 22 geführt.
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Ein Empfangspuffer 13 ist
mit dem Wiederholzählungsdetektor 12 verbunden,
um die im Datenfeld des Pakets enthaltenen Benutzerdaten zu empfangen,
und hält
diese, bis sie von einem Hostterminal 19 abgerufen werden.
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Ein ähnliches Verfahren läuft für anschließend empfangene
Pakete ab, so daß so
viele Quittungssignale wie erfolgreich empfangene Pakete im Register 18 im
Verlauf jedes Rahmens gespeichert werden.
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Ein Signal als Anzeige der Rahmennummer wird
ebenfalls durch den Rahmentaktgenerator 23 erzeugt und
zum Multiplexer 22 geführt,
wo es mit den Verkehrsdaten vom Vergleicher 17 und den
Quittungssignalen vom Register 18 gemultiplext wird.
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Hostdaten zusammen mit der Adresse
einer entfernten Station, für
die sie bestimmt sind, werden durch das Hostterminal 19 erzeugt
und nach Zwischenspeicherung in einem Sendepuffer 20 zu
einem CRC-Codierer 21 geführt, in dem eine Ramenprüfzeichenfolge
(FCS) aus den Hostdaten abgeleitet wird. Die Hostdaten und die FCS
werden zum Multiplexer 22 geführt. Während jedes Rahmens des Rückwärtskanals
werden die Rahmennummer, ein oder mehrere Quittungssignale und Verkehrsdaten durch
den Multiplexer 22 kombiniert, um einen Rahmenkopf zu bilden.
Der Rahmenkopf wird mit einer Folge von Paketen gemultiplext, die
jeweils ein von einem Flaggenerator 24 zugeführtes Beginnflag,
die Zieladresse, die Hostdaten, die FCS und ein Abschlußflag vom
Flaggenerator 24 enthalten. Ein FEC-Codierer 25 ist mit dem Ausgang
des Multiplexers 22 zum Durchführen eines Fehlerkorrekturcodierverfahrens
am Rahmensignal verbunden, damit die entfernte Zielstation eine
Fehlerkorrektur am Empfangssignal durchführen kann. Die Ausgabe des FEC-Codierers 24 ist
mit einem Sender 26 gekoppelt, wo sie auf einen Zwischenfrequenzträger moduliert und
zum Antennensystem 4 geführt wird. Das ZF-Signal wird,
in eine Aufwärtsfrequenz
umgewandelt und als Folge von Rahmen zum Satellit 3 übertragen, wo
sie in eine Abwärtsfrequenz
umgewandelt und zu den entfernten Stationen 2 gesendet
wird.
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Gemäß 3 weist jede entfernte Station 2 ein
Benutzerterminal 30 auf, das Benutzerdaten zu einem Sendepuffer 31 führt, um
ein Paket gemäß dem Datenformat
des Systems zu bilden. Ein Wiederholzählwert RC = 0 ist im Wiederholzählungsfeld des
Pakets gesetzt. Werden dem Sendepuffer 31 Benutzerdaten
zugeführt,
legt er eine Datenpräsenzanzeige
an einer Sendesteuerung 44 an, die für die Taktsteuerung für den Sendepuffer
sorgt. Der Ausgang des Sendepuffers 31 ist mit einem CRC-Codierer 32 verbunden,
in dem eine Rahmenprüfzeichenfolge
aus den Benutzerdaten abgeleitet wird. Die Benutzerdaten, die Wiederholzählung und
die FCS werden zu einem Multiplexer 33 geführt, wo
sie mit einem eindeutigen Wort, einer Präambel und einer Paketkennung
gemultiplext werden, die von einem Register 34 zugeführt werden.
Die Ausgabe des Multiplexers 33 wird an einem FEC-Codierer 35 angelegt, in
dem sie mit einem Vorwärtsfehlerkorrekturcode unter
Verwendung von Redundanzbits codiert wird. Die im FEC-Codierer verwendeten
Redundanzbits werden in das FEC-Feld des Pakets eingefügt. Durch einen
Sender 36 wird das Ausgangssignal des FEC-Codierers 35 auf
einen ZF-Träger
moduliert und an einem Antennensystem 37 angelegt, wo es
in eine Aufwärtsfrequenz
zur Übertragung
zum Satellit 3 umgewandelt wird.
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Das Signal vom Satellit 3 wird
durch das Antennensystem 37 empfangen, wo es in eine Zwischenfrequenz
umgewandelt wird. Danach demoduliert der Empfänger 38 das ZF-Signal
und gewinnt das ursprüngliche
Signal mit Basisbandfrequenz zurück.
Die Ausgabe des Empfängers 38 ist
mit einem FEC-Deco dierer 39 zur Durchführung einer Fehlerkorrektur
am Basisbandsignal gekoppelt.
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Ein Demultiplexer 40 ist
mit dem Ausgang des FEC-Decodierers 39 zum Detektieren
des Rahmentaktsignals, der ACK-Signale, der Verkehrsdaten aus dem
Kopf eines Rahmens sowie der Paketdaten aus den jeweiligen Paketfeldern
des Rahmens verbunden. Das Rahmentaktsignal wird an einem Rahmentaktgenerator 41 zum
Erzeugen eines Rahmentaktimpulses und einer Rahmennummer für die Bezugszeitsteuerung
der entfernten Station angelegt. Ein Schlitztaktgenerator 42 reagiert
auf den Rahmentaktimpuls und erzeugt einen Schlitztaktimpuls und eine
Schlitznummer.
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Eine Sendesteuerung 43 reagiert
auf den Schlitztaktimpuls und legt ein Lesebefehlssignal am Sendepuffer 31 an,
wenn eine Datenpräsenzanzeige bei
Fehlen einer Ausgabe von einem Wiederholsendezähler 49 programmierbarer
Art gegeben wird, der die Lesezeitsteuerung eines Wiederholsendepuffers 50 auf
eine später
beschriebene Weise bestimmt. Ist kein Paket zum erneuten Senden
beim Sendetakt des Puffers 31 vorhanden, werden die darin
gespeicherten Daten zum CRC-Codierer 32 weitergeleitet. Fällt die
Datenpräsenz
im Sendepuffer 31 mit dem durch den Zähler 49 angezeigten
Sendetakt zusammen, wird die Übertragung
von Daten im Sendepuffer 31 gesperrt, bis der Wiederholsendepuffer 50 geleert ist.
Als Reaktion auf das Lesebefehlssignal von der Sendesteuerung 43 führt der
Sendepuffer 31 eine Kopie der gesendeten Benutzerdaten
zum Wiederholsendepuffer 50 zur erneuten Übertragung
im Fall einer möglichen
Kollision. Der Wiederholsendepuffer 50 speichert die Kopie
des gesendeten Signals unter Verwendung des Lesebefehls von der
Sendesteuerung 43 als Schreibbefehlssignal. Vorgesehen
ist eine Gatterschaltung 44, die auf das Lesebefehlssignal
von der Sendesteuerung 43 über ein ODER-Gatter 42 zum
Speichern der Rahmen- und Schlitznummer von den Taktgeneratoren 41 und 42 in
einem Schlitzspeicher 45 und im PID-Feld des Registers 34 reagiert.
Auf diese Weise werden die Paketdaten vom Sendepuffer 31 durch
die im Register 34 und Schlitzspeicher 45 gespeicherte
Rahmen- und Schlitznummer zwecks Übereinstimmungsprüfung identifiziert.
Ferner wird die Ausgabe des ODER-Gatters 52 an einem Zeitglied 55 angelegt,
das Rahmenimpulse vom Rahmentaktgenerator 41 zählt und
die Taktung bestimmt, bei der ein Quittungssignal an der entfernten
Station wahrscheinlich eintreffen wird.
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Ein oder mehrere im ACK-Feld des
Empfangssignals enthaltene Quittungssignale werden vom Demultiplexer 40 zu
einem Adreßdetektor 46 geführt, wo
die Adresse jedes ACK-Signals anhand der Adresse der entfernten
Station geprüft
wird, um Übereinstimmung
zu detektieren. Bei Detektion eines ACK-Signals, das die Adresse
der entfernten Station trägt,
führt der
Adreßdetektor 46 die
im detektierten ACK-Signal enthaltene Rahmen- und Schlitznummer zu
einem Vergleicher 47. Der Vergleicher 47 wird
als Reaktion auf die Ausgabe des Zeitglieds 55 freigegeben,
um einen Vergleich zwischen der empfangenen Rahmen- und Schlitznummer
und der an einer Stelle des Schlitzspeichers 45 gespeicherten
anzustellen, die dem übertragenen
Paket entspricht. Stimmen sie überein,
erkennt der Vergleicher 47, daß das übertragene Paket durch die
Zentralstation korrekt empfangen wurde, und erzeugt ein Ausgangssignal
auf einer Leitung 60, um einen Wiederholzähler 51 auf
null zurückzusetzen
und den Wiederholsendepuffer 50 zurückzusetzen, um die Kopie der übertragenen
Benutzerdaten zu verwerfen. Die für die entfernte Station bestimmten
Hostdaten werden durch den Demultiplexer 40 detektiert
und zu einem CRC-Decodierer 53 zur Fehlerdetektion geführt. Nach
dem Fehlerdetektionsverfahren werden die Hostdaten in einem Empfangspuffer 54 zwischengespeichert,
bevor sie zum Benutzerterminal 30 übertragen werden.
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Wurde das übertragene Paket durch Kollision
gestört,
wird kein ACK-Signal empfangen, und der Vergleicher 47 legt
eine Ausgabe an einer Leitung 61 an, um einen Zufallszahlengenerator 48 im
variablen Bereich freizugeben und den Wiederholsendezähler 49 zurückzusetzen.
Der Zufallszahlengenerator 48 erzeugt eine von Zufallszahlen,
die im Bereich erzeugt werden können,
der durch die empfangenen Verkehrsdaten festgelegt ist. Die erzeugte
Zufallszahl wird als voreingestellter Zählwert am Zähler 49 angelegt,
um ihn zu veranlassen, Schlitztaktimpulse vom Schlitztaktgenerator 42 zu
zählen.
Ist der voreingestellte Zählwert
erreicht, erzeugt der Wiederholsendezähler 49 ein Ausgangssignal,
das am Wiederholzähler 51 als
Inkrementierbefehlssignal, am Wiederholsendepuffer 50 als
Lesebefehlssignal und am Gatter 44 über das ODER-Gatter 52 als
Eintastimpuls angelegt wird, um die Rahmen- und Schlitznummer des
erneut gesendeten Pakets im Sendespeicher 45 zu speichern.
Dadurch wird der Wiederholzählwert
um eins inkrementiert und am Wiederholsendepuffer 50 angelegt,
wo er in das Wiederholzählfeld
der gespeicherten Daten eingefügt
wird. Als Reaktion auf dieses Lesebefehlssignal vom Zähler 49 wird
die Kopie der vorherigen Benutzerdaten mit einem neuen Wiederholzählwert vom
Wiederholsendepuffer 50 zum CRC-Codierer 32 und
von dort zum Multiplexer 33 geführt, wo sie mit vom Register 34 zugeführten Kopfdaten
gemultiplext und zur Zentralstation gesendet wird, nachdem das FEC-Codierverfahren
durch den Codierer 35 erfolgte. Daher wird eine Kopie desselben
vorherigen Pakets mit Ausnahme des Wiederholzählwerts zur Zentralstation
in einem durch die Verkehrsdaten bestimmten Zeitschlitz gesendet,
wenn das Fehlen eines ACK-Signals durch das Zeitglied 55 detektiert
wird.
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Anhand von 4 wird ein Gesamtbetrieb des Systems
beschrieben, indem der Einfachheit halber angenommen wird, daß eine Quittung
im nächsten
Rahmen empfangen wird und jeder Rahmen drei Zeitschlitze enthält und daß entfernte
Stationen A, B und C versuchen, Zugriff auf den Satellitenkanal
zu erlangen, indem sie konfliktproduzierende Pakete A1, B2 im Rahmen 1,
A2 und C1 im Rahmen 2 , A3 , C2 im Rahmen 3 senden,
so daß Kollisionen
zwischen den Paketen A1 und B1, zwischen A2 und C2 und zwischen
A3 und C2 auftreten. Ferner wird angenommen, daß die Ausgabe des Addierers 16 in
der Zentralstation die Gesamtsumme aller in zwei aufeinanderfolgenden
Rahmen empfangener Pakete und Wiederholzählwerte anzeigt, die durch
die Wiederholzählfelder
solcher Pakete gegeben sind.
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Während
des Rahmens 1 senden die entfernten Stationen A und B ihre
Pakete A1 bzw. B1 jeweils mit einer Wiederholzählung = 0 im dritten Schlitz
des Rahmens. Nach der Laufzeitverzögerung kollidieren die übertragenen
Pakete A1 und B1 in der Zentralstation 1 und werden verfälscht, was
durch ein schraffiertes Rechteck 70 dargestellt ist. Da
die Anzahl von Paketen, die während
zweier aufeinanderfolgender Rahmen (d. h. im vorherigen Rahmen und Rahmen 1)
empfangen werden, null ist, erzeugt der Addierer 16 in
der Zentralstation 1 eine Zählung von null als Gesamtsumme
von Paketen, die innerhalb dieser Rahmen empfangen wurden. Der Vergleicher 17 vergleicht
die Nullzählung
mit den Schwellwerten und erzeugt Verkehrsdaten als Anzeige eines Überlastgrads
= 0.
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Während
des Rahmens 2 überträgt die Zentralstation
den Grad null als Verkehrsdatenanzeige. Für die Pakete A1 und B1 wird
kein ACK-Signal gesendet. Die entfernten Stationen A und C senden
ihre Pakete A2 und C1 jeweils mit einer Wiederholzählung =
0 im zweiten Schlitz des Rahmens, was zu einer durch ein schraffiertes
Rechteck 71 angezeigten Kollision führt. Die Anzahl von Paketen,
die im Verlauf der Rahmen 1 und 2 empfangen wurden,
beträgt immer
noch null, und der Addierer 16 erzeugt wiederum eine Nullzählung, und
der Vergleicher 17 erzeugt Verkehrsdaten mit einem Überlastgrad
null.
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Im Verlauf des Rahmens 3 sendet
die Zentralstation die Verkehrsdaten mit dem Überlastgrad null, die während des
Rahmens 2 erzeugt wurden. Für die Pakete A2 und C1 wird
kein ACK-Signal gesendet. Nachdem sie erkennen, daß die im
Rahmen 1 gesendeten Pakete A1 und B1 nicht durch die Zentralstation
empfangen wurden, erzeugen die entfernten Stationen A und B Zufallszahlen
RN = 0 bzw. RN = 1 zu Beginn des Rahmens 3 und senden Kopien der
vorherigen Pakete A1 und B1 jeweils mit einer Wiederholzählung =
1 im ersten bzw. zweiten Zeitschlitz des Rahmens (was durch die
Zufallszahlen 0 und 1 festgelegt ist). Anschließend senden
die entfernten Stationen A und C ihre Pakete A3 und C3 gleichzeitig
im dritten Schlitz des Rahmens, was zu einer bei 72 dargestellten
Kollision führt.
Da die Anzahl von Paketen, die während
der Rahmen 2 und 3 empfangen wurden, 2 beträgt und die
Gesamtsumme von Wiederholzählungen 2 lautet,
erzeugt der Addierer 16 eine Zählung = 4, und der Vergleicher 17 erzeugt
Verkehrsdaten als Anzeige dafür,
daß die Überlastung
des Satellitenkanals auf den Grad 1 gestiegen ist.
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Während
des Rahmens 4 überträgt die Zentralstation
die im Verlauf des Rahmens 3 erzeugten Verkehrsdaten mit
dem Grad 1. Als Reaktion auf die Verkehrsdaten mit dem
Grad 1 erhöhen
die entfernten Stationen A und C den Bereich ihrer Zufallszahlengeneratoren.
Für die
Pakete A3 und C2 wird kein AOK-Signal gesendet, aber für Kopien
der Pakete A1 und B1 werden ACK-Signale gesendet. Nachdem sie erkennen,
daß die
im Rahmen 2 gesendeten Pakete A2 und C1 nicht durch die
Zentralstation empfangen wurden, erzeugen die entfernten Stationen
A und C Zufallszahlen RN = 1 bzw. RN = 0 zu Beginn des Rahmens 4 und
senden Kopien der vorherigen Pakete A2 und C1 jeweils mit einer
Wiederholzählung
= 1 im zweiten bzw. ersten Zeitschlitz des Rahmens. Da die Anzahl
von Paketen, die während
der Rahmen 3 und 4 empfangen wurden, und die Gesamtsumme von
Wiederholzählungen 4 beträgt, erzeugt
der Addierer 16 eine Zählung
= 8, und der Vergleicher 17 erzeugt Verkehrsdaten, die
anzeigen, daß der
Kanalverkehr auf den Grad 1 gestiegen ist.
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Im Verlauf des Rahmens 5 sendet
die Zentralstation die während
des Rahmens 4 erzeugten Verkehrsdaten mit dem Grad 1.
Für Kopien
der Pakete A2 und C1 werden ACK-Signale gesendet. Nachdem sie erkennen,
daß die
im Rahmen 3 gesendeten Pakete A3 und C2 nicht durch die
Zentralstation empfangen wurden, erzeugen die entfernten Stationen
A und C Zufallszahlen RN = 3 bzw. RN = 2 im erweiterten Bereich
zu Beginn des Rahmens 4 und senden Kopien der vorherigen
Pakete A3 und C2 jeweils mit einer Wiederholzählung = 1 im ersten Zeitschlitz
des Rahmens 6 bzw. dritten Zeitschlitz des Rahmens 5. Da
die Anzahl von Paketen, die während
der Rahmen 3 und 4 empfangen wurden, und die Gesamtsumme
von Wiederholzählungen 3 beträgt, erzeugt der
Addierer 16 eine Zählung
= 7, und der Vergleicher 17 erzeugt Verkehrsdaten, die
anzeigen, daß der
Kanalverkehr immer noch den Überlastgrad 1 hat.