-
GEBIET DER OFFENBARUNG
-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Paketdatenübertragung über eine
Kette von abfallenden bzw. kaskadierenden Verbindungen, die von
einer Paketwiederübertragung-
bzw. Neuübertragung
für Fehlerkorrektur
Gebrauch macht . Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung
auf eine Paketdatenübertragung über kaskadierende
Verbindungen, die verschiedene Eigenschaften bezüglich Übertragungskosten pro Paket, Übertragungsqualität, Übertragungsrate
und/oder Verkehrsdichte aufweisen. Beispiele für solche kaskadierenden Übertragungsverbindungen
sind tragbare Rechengeräte (Laptop,
Organisator, PDA), die drahtlos (zum Beispiel über eine Funkverbindung) mit
einem Mobil- oder tragbaren Telefon verbunden werden, welches ferner über eine
Funkverbindung mit einem Zellularnetzwerk verbunden ist. Ein anderes
Beispiel für
kabellose oder drahtlose lokale Netzwerke LAN (Local Area Networks),
wo ein Rechengerät
drahtlos mit einem festen Hub oder einer Satellitenstation verbunden
ist, die mit einer verdrahteten LAN-Struktur (Ethernet) verbunden
ist.
-
HINTERGRUND
DER OFFENBARUNG
-
Eine
hohe Kapazitätsdatenübertragung macht
Gebrauch von Paketvermittlungsnetzwerken, in welchen Daten in Datenpaketen
befördert
werden, welche zusätzlich
zu der Information Adressen der Quelle und des Bestimmungsorts tragen.
Wenn ein Paket gestört
wird, zum Beispiel durch eine Kollision mit einem anderen Paket
oder durch eine Erhöhung in
dem Interferenzniveau, muss das Paket von der Quelle wieder- bzw. neuübertragen
werden. Die Quelle muss das gleiche Paket wiederübertragen, bis eine erfolgreiche Übertragung
vollbracht ist, die durch eine Bestätigung von dem Bestimmungsort, dass
das Paket korrekt empfangen wurde, gekennzeichnet wird. Um für den Bestimmungsort
in der Lage zu sein, zu bestimmen, ob ein Paket korrekt empfangen
wurde, wird eine Fehlerdetektionscodierung dem Paket hinzugefügt, entweder
in der Form von Vorwärts-Fehler-Korrektur
(FEC, Forward Error Correction)-Codierung oder in der Form einer
zyklischen Redundanzüberprüfung (CRC,
Cyclic Redundancy Check) .
-
Es
existieren mehrere Schemata, die eine automatische Wiederübertragung
bereitstellen, wenn der Bestimmungsort nicht den Empfang eines Pakets bestätigt, die
sogenannten ARQ- (automatische Wiederholungsabfrage-) Verfahren.
Falls das Paket nicht innerhalb einer gewissen Zeitperiode bestätigt wird, wiederholt
die Quelle automatisch die Übertragung. In
ihrer einfachsten Form wartet die Quelle auf eine Bestätigung von
dem Bestimmungsort nach jeder Paketübertragung und hält periodisches
Wiederübertragen
dieses gleichen Pakets aufrecht, bis eine Bestätigung empfangen wird. Nur
nachdem die Bestätigung
empfangen wird, wird das nächste
Paket übertragen.
Dies wird das Stop- und Warte-ARQ-Verfahren genannt.
-
Effizientere
Verfahren setzen ein Übertragen von
Paketen sogar fort, wenn ihre Vorgänger nicht schon bestätigt wurden.
Pakete, die nicht bestätigt wurden,
werden für
eine Wiederübertragung
gespeichert und werden nur dann aus dem Speicher gelöscht, wenn
sie bestätigt
wurden. In diesem Verfahren werden die Pakete mit einer Paketnummer
bereitgestellt, so dass der Bestimmungsort die korrekten Paketnummern
bestätigen
kann. Beispiele von ARQ-Verfahren, die Paketnummerierung benutzen und
nicht auf eine Bestätigung
warten, bevor sie das nächste
Paket übertragen,
sind selektive ARQ und (kummulative) Zurückgeh-N ARQ. Diese Verfahren stellen
höhere
Durchsätze
bereit, speziell auf Verbindungen, die eine gewisse Menge von Verzögerung enthalten.
-
Die
meisten Datenkommunikationen werden nicht über eine homogene Verbindung
ausgeführt, aber über eine
Kette von kaskadierenden Verbindungen, die durch Relaisstationen
verbunden sind. Sehr oft haben die individuellen Verbindungen verschiedene
Charakteristika und eine Verbindung kann empfindlicher als die anderen
sein bezüglich
Kosten (öffentliche
verdrahtete und zellulare Netzwerke gegen lokale, private Netzwerke),
Datenrate oder Übertragungsqualität (die mit
der Verkehrsdichte zusammenhängen
kann). Ein Beispiel einer solchen kaskadierenden Verbindung ist
die Verbindung zwischen einer zellularen Basisstation und einem
tragbaren Rechengerät,
das eine Kurzbereichsdrahtlosverbindung mit dem Zellulartelefon
benutzt, um auf die zellulare Basisstation zuzugreifen. Hier ist
die zellulare Verbindung die empfindlichste Verbindung. Ein anderes
Beispiel ist ein tragbares Rechengerät, das drahtlos mit einem lokalen
Netzwerk (LAN) verbunden ist, das mit einem Server verbunden ist.
In diesem Beispiel ist die empfindliche Verbindung die drahtlose Verbindung
zwischen dem Computer und dem verdrahteten LAN. Über diese kaskadierenden Verbindungen
ist ein End-zu-End ARQ-Protokoll (ARQ nur zwischen der Quelle und
dem Bestimmungsort; die Relaisstationen leiten nur die Information
weiter, ohne zu überprüfen, ob
die Information korrekt ist) nicht attraktiv, da, falls Fehler auftreten,
Wiederübertragungen
benötigt
werden über
die gesamte Kette unabhängig
von dem Bestimmungsort, wo die Fehler auftraten. Um die Wiederübertragung über die
empfindliche Verbindung zu minimieren, würde man vorzugsweise nur Pakete über die
empfindliche Verbindung wiederübertragen,
die wirklich auf der empfindlichen Verbindung gestört wurden.
Dies benötigt
verteilte ARQ-Schemata, das heißt
separate ARQ-Schemata bei jeder Verbindung. Um einen Durchsatz zu
optimieren werden jetzt umfangreiche Speicherfähigkeiten in den Relaisstationen
benötigt werden,
um die effizienten ARQ-Verfahren zu unterstützen.
-
Leistungsevaluierungen
von verteilten ARQ-Schemata gegen End-zu-End ARQ-Schemata werden in dem IEEE
JOURNAL ON SELECTED AREAS IN COMMUNICATIONS; JUNE 1989, USA, Volume
7, no. 5, ISSN 0733-8716, Seiten 690-697 dargestellt, sowie in MILLER
M J: "Error control
techniques for integrated services packet networks", oder in IEEE INFOCOM '88 – THE CONFERENCE
ON COMPUTER COMMUNICATIONS PROCEEDINGS: SEVENTH ANNUAL JOINT CONFERENCE
OF THE IEEE COMPUTER AND COMMUNICATIONS SOCIETIES – NETWORKS:
EVOLUTION OR REVOLUTION? (CAT. NO. 88CH2534-6), NEW ORLEANS, 1a,
USA, 27-31 MARCH 19, ISVN 0-8186-0833-1, 1988, NEW YORK,
NY, USA, IEEE, USA, Seiten 694-703, BHARGAVA A ET AL: "Performance comparison
of error control schemes in high speed computer communication networks".
-
ZUSAMMENFASSUNG
DER OFFENBARUNG
-
Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren offenbart, das Wiederübertragungen über die
empfindliche Verbindung minimirt, aber zur gleichen Zeit einen hohen Durchsatz
mit geringen Speichererfordernissen in den Relaisstationen kombiniert.
Es ist eine Kombination von End-zu-End und verteiltem ARQ-Protokoll.
-
Die
vorliegende Erfindung offenbart ein Verfahren, in welchem Wiederübertragungen über die empfindliche
Verbindung der Schaltverbindung nur Pakete enthält, die wirklich in dieser
empfindlichen Verbindung verteilt wurden. Zur gleichen Zeit wird
benötigte
Speicherkapazität
in den Relaisstationen, die die empfindliche Verbindung mit der
nichtempfindlichen Verbindung verbindet, reduziert. Fehler, die
in dem empfindlichen Teil der Verbindung auftreten, werden auch
eine Wiederübertragung über nichtempfindliche
Verbindungen der Schaltverbindung hervorrufen, aber dies wird als
von geringerer Wichtigkeit zu sein betrachtet, da die nichtempfindlichen Verbindungen
einen höheren
Durchsatz und/oder geringere Kosten aufweisen.
-
Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung werden verkettete Fehlerdetektionscodierung
und Paketnummerierung benutzt. Ein End-zu-End-ARQ-Protokoll wird
zwischen zwei Endstationen angewandt, die über die empfindliche Verbindung
und mindestens eine nichtempfindliche Verbindung verbunden sind.
Die Endstationen weisen ausreichend Bearbeitungsleistung und Speicherfähigkeit
auf, um das End-zu-End-Protokoll
durchzuführen.
Nichtempfindliche Verbindungen zwischen den Endstationen wenden
ihre eigenen "lokalen" ARQs an, die die
Pakete mit End-zu-End-Codierung und Nummer als ein neues Informationspaket
ansehen, zu welchem sie ihre eigene lokale Fehlerdetektionscodierung
und Nummer hinzufügen.
Deshalb schließt
das lokale ARQ-Protokoll das End-zu-End-ARQ-Protokoll und eine Verkettung
von Fehlerkorrekturcodierung und Nummerierungsergebnissen ein. Ein über die
empfindliche Verbindung getragenes Paket enthält nur End-zu-End-Codierung und
Nummerierung. Jedoch ein über
eine nichtempfindliche Verbindung getragenes Paket enthält zusätzlich die
lokale Codierung und Nummerierung. Eine Relaisstation zwischen der
nichtempfindlichen und empfindlichen Verbindung, die ein Paket von
der nichtempfindlichen Verbindung empfängt, überprüft die Korrektheit des empfangenen
Pakets unter Verwendung der lokalen Fehlerdetektionscodierung. Wenn
die Relaisstation bestimmt, dass das Paket korrekt empfangen wurde,
bestätigt
die Relaisstation die lokale Nummer. Die Relaisstation entfernt
dann die lokale Codierung und Nummer und leitet das Paket weiter
zu der empfindlichen Verbindung. Falls das Paket nicht in der Relaisstation
korrekt empfangen wurde, wird es weder bestätigt, noch wird es auf der empfindlichen
Verbindung weitergeleitet. Wenn die Relaisstation ein Paket von
der empfindlichen Verbindung empfängt, überprüft die Relaisstation nicht die
Korrektheit des empfangenen Pakets, aber fügt direkt die lokale Codierung
und Nummer hinzu und leitet dann das Paket weiter an die nichtempfindliche Verbindung.
In der Endstation, die als der Bestimmungsort agiert, wird erst
die lokale Fehlerdetektionscodierung überprüft. Falls OK, wird die lokale Nummer
der Relaisstation bestätigt.
Dann wird das End-zu-End-Protokoll ausgeführt, um zu sehen, ob das Paket
auch die empfindliche Verbindung fehlerfrei passiert hat. Falls
das Paket nicht korrekt empfangen wurde, wird ein Empfang des Pakets
nicht bestätigt
und die andere Endstation, die als die Quelle agiert, überträgt das Paket
wieder. Sobald das Paket korrekt empfangen wurde, bestätigt der
Bestimmungsort einen Empfang des Pakets durch Bestätigen der
End-zu-End-Paketnummerierung der Quelle.
-
KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
Diese
und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden
einem Fachmann mit gewöhnlichen
technischen Fähigkeiten
von der folgenden geschriebenen Beschreibung leicht ersichtlich,
die in Verbindung mit den Zeichnungen benutzt wird, in welchen:
-
1 Paketübertragung über kaskadierende Verbindungen
in einem lokalen Netzwerk darstellt;
-
2 Paketübertragung über kaskadierende Verbindungen
zwischen einem Laptop und einem zellularen System durch eine Kurzbereichs-RF-Verbindung
mit einem zellularen Telefon darstellt;
-
3 ein End-zu-End-ARQ-Protokoll
darstellt;
-
4 ein verteiltes ARQ-Protokoll
darstellt; und
-
5 ein verkettetes ARQ-Protokoll
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt.
-
DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER OFFENBARUNG
-
Übertragungsverbindungen
bestehen selten aus einer homogenen Verbindung. Gewöhnlich bestehen Übertragungsverbindungen
aus einer Kette von kaskadierenden Verbindungen, wo jede individuelle
Verbindung ihre eigene Charakteristik, bezüglich Durchsatz (Datenrate
und Verbindungsqualität)
und der Kosten der Übertragung
aufweist.
-
Datenkommunikation
wendet gewöhnlich Paketaufteilungstechniken
an, um die Daten zu befördern.
Die Daten werden gesammelt, um ein Paket zu bilden, das einige Overhead-Informationen
aufweisen kann, wie Quellen- und Bestimmungsadressen, Vorzugslieferung
und eine Bestellnummer. Zusätzlich
wird eine Form von Fehlerdetektionscodierung, zum Beispiel zyklische
Redundanzüberprüfung CRS
(CRS, Cyclic-Redundency-Check)
oder Vorwärtsfehlerkorrektur
FEC (FEC, Forward-Error-Correction) hinzugefügt, so dass der Bestimmungsort identifizieren
kann, ob das Paket korrekt empfangen wurde. Die Pakete können dann
synchron oder asynchron über
die Verbindung gesendet werden. Der Bestimmungsort überprüft die Korrektheit
des Pakets und sendet entweder ein Bestätigungssignal (ACK) mit der
Paketnummer oder ein Nicht-Bestätigungssignal
(NAK) im Fall, dass das Paket korrekt oder entsprechend inkorrekt
empfangen wurde. Wenn ein Nicht-Bestätigungssignal produziert wird,
kann die Quelle mit einer Wiederübertragung
des inkorrekten Pakets antworten. In vielen Systemen jedoch werden Nicht-Bestätigungssignale
nicht benutzt. Anstatt dessen wartet die Quelle während einer
Auszeitperiode und falls ein Bestätigungssignal nicht innerhalb
der Auszeitperiode empfangen wird, übermittelt die Quelle das Paket
automatisch wieder. Diese sogenannte automatische Wiederholungsabfrage (ARQ,
Automatic Repeat Query) oder automatische Wiederholungsanforderung
ist sicherer als die Benutzung von Nicht-Bestätigungssignalen, weil falls
ein Bestätigungssignal
gestört
wird, die Quelle das Paket wieder überträgt, jedoch, wenn ein Nicht-Bestätigungssignal
gestört
wird, einige Informationen nie den Bestimmungsort korrekt erreichen
können.
Bemerkt sei, dass Bestätigungsnachrichten
nicht separat zurückgegeben
werden müssen,
aber in dem Zurückgabedatenfluss
eingebettet sein können,
sogenannte Huckepackfahrten bzw. Piggy-Back-Rides.
-
Es
gibt mehrere Arten von ARQ-Schemata. In dem einfachsten Verfahren überträgt die Quelle nur
ein Paket und wartet dann auf eine Bestätigung für das Paket. Das gleiche Paket
wird periodisch wiederübertragen,
bis es bestätigt
wird. Dieses Stop- und Warte-ARQ-Verfahren ist nicht sehr effizient,
vor allem wenn es eine beträchtliche
Verzögerung
in der Verbindung oder in der Verarbeitung an dem Bestimmungsort
gibt. Ein ARQ-Verfahren mit einer höheren Durchsatzrate überträgt Pakete
kontinuierlich, aber speichert die übertragenen Pakete bis sie
bestätigt werden.
Nachdem ein Paket bestätigt
wurde, wird das Paket von der gespeicherten Liste von Paketen gelöscht. Falls
die Pakete nicht innerhalb einer Auszeitperiode bestätigt werden,
werden sie wiederübertragen.
-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf, wie diese ARQ-Protokolle bei einer
Kette von kaskadierenden Verbindungen oder Verbindungen, benutzt werden.
Zwei Bespiele dieser Arten von Verbindungen werden in 1 und 2 dargestellt. In 1 wird ein drahtloses lokales Netzwerk
LAN gezeigt. Ein Server wird mit einem verdrahteten LAN verbunden, wobei
ein tragbarer Computer mit dem gleichen verdrahteten LAN über eine
Funkverbindung verbunden wird. Die Funkverbindung ist die empfindliche
Verbindung in diesem Beispiel, da sie einen geringeren Durchsatz
(geringere Datenrate, geringere Qualität, daher mehr Wiederübertragungen)
aufweist. Der Server und der tragbare Computer sind die Endstationen
in diesem Beispiel. Der Hub agiert als eine Relaisstation zwischen
der Funkverbindung und dem verdrahteten LAN und kann mehrere tragbare
Computern bedienen. In 2 wird
ein tragbares Datengerät,
wie zum Beispiel ein Laptop, PDA, Organisator, etc. über eine
Kurzbereichs-RF-Verbindung mit einem zellularen Telefon verbunden,
das mit dem zellularen Netzwerk über
eine Funkverbindung verbunden ist. In diesem Beispiel ist die zellulare
Verbindung die empfindliche Verbindung bezüglich einem Durchsatz (Datenrate
und Signalqualität)
und Gesprächszeitkosten.
Die zellulare Basisstation (oder die Zusammenarbeitseinheit verbunden
mit der Basisstation) und das Datengerät agieren als Endstationen,
wobei das zellulare Telefon als eine Relaisstation agiert. Wegen
dem verringerten Durchsatz und/oder Kosten, sollten Fehler, die
entweder in dem verdrahteten LAN (a) oder in der Kurzbereichs-RF-Verbindung
(b) auftreten, nicht Wiederübertragungen über die
empfindlichen Verbindungen induzieren.
-
ARQ-Protokolle
stellen eine Fehlerkorrektur durch Wiederübertragung in den oben beschriebenen
Kommunikationssystemen bereit. Ein einfaches ARQ-Verfahren benutzt
ein End-zu-End-Protokoll, das die Pakete an den Endstationen nur
wie in 3 dargestellt, überprüft. In 3 stellt die gestrichelte Linie
die empfindliche Verbindung dar. Die Speicherkapazität, die für das End-zu-End-ARQ-Protokoll
benötigt
wird, wird nur in den Endstationen angetroffen. Die Relaisstation
muss lediglich die Information von einer Verbindung zu der anderen
weiterleiten, ohne etwas mit den Paketen zu tun. Diese ARQ-Protokoll ist
in den oben genannten Anwendungen nicht attraktiv, weil Fehler in
der nichtempfindlichen Verbindung End-zu-End-Wiederübertragungen
induzieren werden, was auch die empfindlichen Verbindungen beinhaltet.
Dieser Nachteil kann vermieden werden durch Anwenden eines verteilten
ARQ-Protokolls, wie in 4 gezeigt.
In einem verteilten ARQ-Protokoll weisen die empfindlichen und nichtempfindlichen
Verbindungen jeweils ihr eigenes ARQ-Protokoll auf. Wiederübermittlungen
finden nur in der Verbindung, in welcher die Fehler tatsächlich aufgetreten
sind, statt. Jedoch, wie in 4 gekennzeichnet,
muss die Relaisstation jetzt in der Lage sein, zwei lokale ARQ-Protokolle auszuführen, was
die Speicherung von den Rahmen für
Wiederübertragungen
beinhaltet. Für
die nichtempfindliche Verbindung ist dies nicht solch ein Problem.
Da ihr Durchsatz hoch ist und die Rundreisen- bzw. Umlaufverzögerung klein ist,
sind die Zwischenspeicher-Erfordernisse bzw. Puffer-Erfordernisse begrenzt,
da der höhere
Durchsatz und die kürzere
Verzögerung
vor einer Bestätigung
weniger Puffern bzw. Zwischenspeichern erfordert. Für die empfindliche
Verbindung jedoch, werden ausgefeiltere Speicherfähigkeiten
benötigt.
Jedoch sind in einem verdrahteten LAN-System, das einer Anzahl von
tragbaren Benutzern simultan dient und in einem tragbaren Telefon
die Extraspeichererfordernisse und End-Protokollverarbeitung nicht
attraktiv. In 4 wird
dieser Unterschied in Speicherkapazität für die zwei ARQ-Verfahren durch den
Unterschied in Größe der Speicher
gekennzeichnet. In 3 bis 5 werden die Paketcharakteristika
mit den Großbuchstaben
I, D und N spezifiziert, wobei I das Informationspaket ist, D sind
die hinzugefügten
Daten zur Fehlerdetektion und N ist die Paketnummer. In 3 existierte nur eine Paketart,
die die End-zu-End-Fehlercodierung D_E und Nummer N_E enthielten,
wobei E bezeichnet, dass die Fehlerdetektionscodierung D und die
Anzahl N Teil des End-zu-End-Protokolls ist. In 4 gibt es zwei lokale Protokolle, die
ein D_L1, N_L1, und ein D_L2, N_L2 für zwei lokale ARQs produziert,
wobei L bezeichnet, dass die Fehlerdetektionscodierung D und die
Nummer N Teil des lokalen Protokolls ist. In 4 wurde angenommen, dass die Paketlänge die
gleiche bei beiden Verbindungen war. Dies ist nicht eine Voraussetzung
und Verbindung 1 zum Beispiel könnte
gut D_L1 (I1) N_L1, D_L1 (I2) N_L1,..., D_L1 (In) N_L1 getragen
haben, falls das Paket der Verbindung 2 in n Pakete für Verbindung
1 aufgeteilt wurde.
-
Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann die Relaisstationkomplexität reduziert
werden, durch nur Anwenden eines lokalen ARQ-Verfahrens für die nichtempfindliche
Verbindung. In solch einem Verfahren wird nur eine kleine Menge
von Speicher benötigt.
Dies kann durch Einschließen
des End-zu-End-ARQ-Protokolls durch das lokale ARQ-Protokoll, wie
in 5 dargestellt, erreicht
werden. Zusätzlich
zu einem End-zu-End-Protokoll zwischen zwei Endstationen wird ein
lokales ARQ-Protokoll über
der nichtempfindlichen Verbindung benutzt. Pakete des End-zu-End-Protokolls werden
als normale Daten für das
lokale ARQ-Protokoll
angesehen und als zusätzliche
Fehlerdetektionscodierung und Nummerierung gegeben. Falls die Endstation
A ein Informationspaket I übertragen
will, fügt
sie die Fehlerdetektionscodierung D_E und die Nummer N_E des End-zu-End-Protokolls
hinzu, was in einem Paket D_E (I) N_E resultiert. Jetzt fügt das lokale
ARQ-Protokoll eine zweite Schicht mit einer Fehlerdetektionscodierung
D L und der Nummer N_L hinzu, um ein Paket D_L (D_E (I) N_E) N_L
zu produzieren. Wenn die Relaisstation dieses Paket empfängt, wird
zuerst die Fehlerdetektionscodierung D-L überprüft, um zu sehen, ob die lokale
Verbindung irgendwelche Fehler produziert hat. Falls das Paket korrekt
empfangen wurde, wird die lokale Nummer N_L der Station A bestätigt. Die
Relaisstation entfernt dann das lokale ARQ-Overhead (das heißt, D_L
und N_L) von dem Paket und das Paket wird an die empfindliche Verbindung
weitergeleitet. Falls das Paket nicht korrekt empfangen wird, wird
die lokale Nummer N_L nicht bestätigt,
weder noch wird das Paket an die empfindliche Verbindung weitergeleitet.
Das Paket wird dann wieder durch Station A lokal über die
nichtempfindliche Verbindung übermittelt,
bis das Paket korrekt empfangen wird und durch die Relaisstation
bestätigt wird.
-
Wenn
das weitergeleitete Paket von der Endstation B empfangen wird, wird
die Korrektheit des Pakets unter Verwendung der Fehlerdetektionscodierung
D_E überprüft. Nur
Fehler auf der empfindlichen Verbindung könnten dieses Paket beeinflusst haben,
andererseits würde
das Paket nicht weitergeleitet worden sein. Die End-zu-End-Protokollpaketnummer
N_E wird dann der Station A bestätigt,
falls das Paket korrekt empfangen wurde. Falls das Paket nicht korrekt
empfangen wurde, muss es über
die gesamte Verbindung wieder übertragen
werden. Jedoch, weil die lokale Verbindung eine nichtempfindliche
Verbindung mit einem hohen Durchsatz ist, ist dieser Extraverkehr
kein Problem für
die nichtempfindliche Verbindung.
-
Eine
Paketübertragung
in der entgegengesetzten Richtung wird jetzt beschrieben. Die Endstation
B nimmt ein Informationspaket I und fügt die End-zu-End-Protokollfehlerdetektionscodierung
D_E und Nummerierung N_E hinzu, um D_E (I) N_E zu produzieren. Dann
wird das codierte Paket durch die empfindliche Verbindung an die
Relaisstation gesendet. Die Relaisstation überprüft nicht, ob das Paket korrekt
empfangen wurde. Das Paket wird so angenommen, wie es ist und eine
zweite Schicht von Fehlerdetektionscodierung D_L und Nummerierung
N_L wird um das Paket gelegt, um D_L (D_E (I) N_E) N_L zu produzieren.
Bei Empfang des Pakets überprüft die Endstation
A zuerst, ob das Paket die letzte lokale Verbindung korrekt passiert
hat, durch Überprüfen der
Fehlerdetektionscodierung D_L. Falls die Fehlerdetektionscodierung
korrekt ist, bestätigt
die Endstation A den (lokalen) Paketerhalt der Relaisstation durch
Bestätigen
N_L.
-
Falls
die Paketnummer N_L nicht bestätigt wird,
wird das Paket wiederübertragen,
aber nur durch die Relaisstation. Falls die Fehlerdetektionscodierung
D_L korrekt ist, nimmt die Endstation A die nächste ARQ-Schicht und überprüft die End-zu-End-Protokollfehlerdetektionscodierung D_E.
Falls die Fehlerdetektionscodierung D_E korrekt ist, ist es klar,
dass das Paket die gesamte Verbindung korrekt passiert hat und sein
Empfang kann durch Bestätigen
der Nummer N_E an die Endstation B, bestätigt werden. Falls die Fehlerdetektionscodierung
D_E nicht korrekt ist, trat offensichtlich ein Fehler in der empfindlichen
Verbindung auf und die Endpaketnummer N_E wird nicht bestätigt. Als
Ergebnis überträgt die Endstation
B das Paket wieder, bis das Paket durch die Endstation A bestätigt wird.
-
In
einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung überprüft die Relaisstation
die Fehlerdetektionscodierung D_E in dem Paket, welches sie von
der Endstation B empfängt.
Sie streicht das Paket, wenn ein Fehler detektiert wird, daher wird
der Verkehr auf der nichtempfindlichen Verbindung reduziert. Jedoch
ist der Extra-Overhead beim Senden inkorrekter Pakete über die
hohe Durchsatzverbindung nicht solch ein Problem, wobei eine End-Protokollfehlerüberprüfung in
der Relaisstation die Relaisstation unnötigerweise belasten kann.
-
Es
ist wahr, dass die Relaisstation noch Speicher und Verarbeitungsleitung
aufweisen muss, um das lokale ARQ-Schema durchzuführen. Jedoch, wegen
des höheren
Durchsatzes auf den lokalen Verbindungen werden die Buffer- und
Verarbeitungserfordernisse viel kleiner für die lokale ARQ als für die End-zu-End-ARQ.
Zusätzlich,
da die lokale ARQ in die End-zu-End-ARQ eingebettet ist, werden
alle in dem lokalen Arbeitsablauf undetektierten Fehler durch den
End-zu-End-Arbeitsablauf
erfasst. Es wird erkannt werden, dass diese Extrasicherheit sowenig wie
möglich
benutzt werden sollte, um die Extraübertragungen über die
empfindliche Verbindung zu minimieren. Jedoch muss die nichtempfindliche
Verbindung nicht vollständig
fehlerfrei sein, was die lokale ARQ-Implementierung sogar noch mehr vereinfacht. Eine
mögliche
Erweiterung auf dieses grundlegenden Verfahrens ist ein System,
in welchem die End-zu-End-Pakete in kleinere Unterpakete aufgeteilt
werden, die jeweils lokal codiert und nummeriert werden und dann
bei einer hohen Rate durch die lokale Verbindung übertragen
werden. In der Relaisstation werden die Unterpakete gesammelt und
zu einem einzelnen Paket zusammengestellt, das dann über die
empfindliche Verbindung übertragen
wird. Noch eine andere Erweiterung des grundlegenden Verfahrens
ist ein System, wo mehrere End-zu-End-Pakete gesammelt werden und zu einem
großen
Paket zusammengestellt werden, welches dann lokal codiert und nummeriert
wird. Dieses große
Paket wird dann durch die lokale (nichtempfindliche) Verbindung übertragen.
In der Relaisstation wird das korrekt empfangene zusammengestellte Paket
wieder in die Orginal-End-zu-End-Pakete auseinandergenommen, welche
dann individuell weitergeleitet und über die empfindliche Verbindung übertragen
werden.
-
Der
Einschließungsprozedur
kann fortgesetzt werden, wenn es mehrere kaskadierte und empfindliche
Verbindungen gibt. Zu jeder Zeit wir ein neuer Mantel von ARQ-Information
um das frühere Paket
gebaut. Für
eine neue Einschließung
wird das gesamte Paket (Information + Codierung + Nummer) als ein
neues Informationspaket betrachtet. Auf diese Weise wird eine Hierarchie
von ARQ-Schemata erzeugt und der Overhead für die individuellen ARQ-Schemata
liegt als Schichten oder Mäntel
um das Paket. Beim Ablösen
des ARQ-Overheads eines nach dem anderen kann die Verarbeitungsstation
bestimmen, wo der Fehler aufgetreten ist und welcher (Relais) Station
das Paket bestätigt
werden kann.
-
Es
wird von dem Fachmann anerkannt werden, dass die vorliegende Erfindung
in anderen spezifischen Ausbildungen verkörpert werden kann, ohne den
Gedanken oder wesentlichen Charakter derselben zu verlassen. Die
vorliegend offenbarten Ausführungsformen
werden deshalb in jeder Hinsicht als darstellend und nichtbeschränkend betrachtet. Der
Umfang der Erfindung wird eher durch die anhängenden Ansprüche als
die vorhergehende Beschreibung gekennzeichnet und alle Änderungen,
die innerhalb der Bedeutung und des Bereichs von Äquivalenten
derselben kommen, werden als eingeschlossen in derselben betrachtet.