DE69837697T2 - Drahtloses lokales Netzwerk mit Bereitstellung von verbesserter Trägererfassung - Google Patents
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Description
- GEBIET DER ERFINDUNG
- Diese Erfindung bezieht sich auf drahtlose Datenkommunikationssysteme und insbesondere auf die Nutzung einer verbesserten Mediumzugriffssteuerungsfunktion durch das Verwenden von mindestens zwei Signalpegelschwellenwerten.
- HINTERGRUND DER ERFINDUNG
- In der Absicht, den Bedarf an verdrahteten Verkabelungsverbindungen zwischen Stationen in lokalen Netzwerken (LANs) zu umgehen, wurden drahtlose lokale Netzwerke entwickelt und sind jetzt handelsüblich. Diese drahtlosen lokalen Netzwerke verwenden eine Mehrzahl von Mobilnetzwerkstationen, die Datenverarbeitungsvorrichtungen (wie z.B. PCs) mit der Fähigkeit zu drahtloser Kommunikation sein können.
- In Netzwerken auf verdrahteter Basis kann eine Kollisionsdetektierung relativ leicht erreicht werden. Jedoch es ist für Netzwerke auf drahtloser Basis, die einen einzelnen Kanal verwenden, auf Grund der großen dynamischen Reichweite von Empfangssignalpegeln im Wesentlichen schwierig, Kollisionen zu detektieren. Deshalb verwenden drahtlose lokale Netzwerke typischerweise anstatt Kollisionsdetektierung ein Kollisionsvermeidungsschema.
- Drahtlose lokale Netzwerke, LANs, sind allgemein auf der Basis einer Mediumzugriffssteuer(MAC)-Anordnung konfiguriert, die ein Hören-vor-Sprechen-Schema wie CSMA/CA (von englisch ,carrier sense multiple access with collision avoidance'; Trägererfassungsmehrfachzugriff mit Kollisionsvermeidung) verwendet, wie von dem IEEE 802,11-Standard beschrieben. Gemäß einer in dem IEEE 802,11-Standard beschriebenen Ausführungsform weist ein drahtloses lokales Netzwerk einen Zugriffspunkt, der als eine Basisstation dient, und eine Mehrzahl von anderen Netzwerkstationen auf. Die Netzwerkstationen in einer Gruppe oder einer Zelle kommunizieren direkt mit ihrem entsprechenden Zu griffspunkt. Dieser Zugriffspunkt leitet Nachrichten an die Zielstation in der gleichen Zelle oder über ein verdrahtetes Verteilungssystem an einen anderen Zugriffspunkt weiter, von dem solche Nachrichten schließlich an einer erwünschten Zielstation ankommen.
- Gemäß der Mediumzugriffssteuer(MAC)-Anordnung beginnt jede Station des lokalen Netzwerks mit der Übertragung, wenn sie bestimmt, dass keine andere Station Kommunikationssignale überträgt. Zu diesem Zweck verzögert jede Station ihre Signalübertragung so lange, wie der Signalpegel, den sie von anderen Stationen empfängt, über einem spezifizierbaren Empfangsschwellenwertpegel ist. Folglich verhindert die Mediumzugriffssteuer(MAC)-Anordnung, dass eine sich entfernt von der ersten Station befindende zweite Station mit der Signalübertragung beginnt, die zeitlich mit einer früher gestarteten Übertragung von der ersten Station überlappt. Typischerweise verzögert die zweite Station ihre Signalübertragung für einen zufällig gewählten Zeitraum.
- Eine Trägerdetektierungsausführungszeit von sehr kurzer Dauer ist für diese Eigenschaft des zufälligen Wartens wesentlich. Zum Beispiel erfordert der IEEE 802,11-DSSS(Direktsequenzspreizspektrum)-Standard ein zufälliges Warteverhalten mit Zeitfenstern basierend auf Zeitfenstern von 20 μsek (Mikrosekunden), die die Trägerdetektierungsausführungszeit abdecken.
- Außerdem erfordert die von dem IEEE 802,11-Standard beschriebene Mediumzugriffssteuerung (MAC) einen Signalschwellenwertpegel für sowohl den Empfangs- als auch den Verzögerungsmodus. Der niedrigste Pegel des Empfangsschwellenwerts ist auch der für die Verzögerung verwendete Pegel. Dementsprechend beendet der Empfänger, wenn er irgendein anderes Signal über dem Empfangsschwellenwert detektiert, die Übertragung. Der IEEE 802,11-DSSS-Standard legt einen Verzögerungsschwellenwert fest, der gleich oder empfindlicher als –70 dBm bei einer Übertragungsleistung unter 50 mW, –76 dBm bei einer Übertragungsleistung zwischen 50 und 100 mW und –80 dBm bei einer Übertragungsleistung zwischen 100 mW und 1 Watt sein muss.
- Mit Bezug auf
1 ist das Verfahren des Standes der Technik für das Schaffen eines Kollisionsvermeidungsschemas gezeigt und beschrieben. Insbeson dere ist das IEEE 802,11-CSMA/CA-Protokoll dafür ausgelegt, die Wahrscheinlichkeit der Kollision zwischen mehreren Stationen, die auf das Medium zugreifen, an dem Punkt, wo sie am wahrscheinlichsten auftreten würde, zu reduzieren. Die höchste Wahrscheinlichkeit einer Kollision würde zu dem Zeitpunkt direkt, nachdem das Medium frei wird, folgend auf eine belegte Periode des Mediums, auftreten. Das kommt daher, dass mehrere Stationen darauf gewartet hätten, dass das Medium wieder verfügbar wird. Deshalb wird eine zufällige Rücksetzanordnung verwendet, um Mediumkonkurrenzkonflikte zu lösen. Wie für den Fachmann ersichtlich ist, ist eine Trägerdetektierungsausführungszeit von sehr kurzer Dauer für diese Eigenschaft des zufälligen Wartens grundlegend. Außerdem definiert die IEEE 802,11-Mediumzugriffssteuerung, MAC, eine Option für Mediumreservierung über RTS/CTS(Sendeaufforderung/Sendebereitschaft)-Abfrageinteraktion und Punktkoordinierung für zeitlich begrenzte Dienste. Wie in1 gezeigt, müssen nach einer Periode mit belegtem Medium alle drahtlosen LAN-Vorrichtungen während einer so genannten IFS(von englisch ,inter frame space'; Abstand zwischen Rahmen)-Periode warten und können dann versuchen, nach dem Warten der erforderlichen zufälligen Anzahl von Zeitfensterintervallen zu übertragen, solange es keine anderen Übertragungen gibt. - Mit Bezug auf Zweikanal-Medium-Folgenutzung schafft der IEEE 802,11-DSSS-Standard akzeptable Erfassungseigenschaften, was die Verwendung eines weniger empfindlichen Verzögerungsschwellenwerts erlaubt, was zu besseren Mediumfolgenutzungsbedingungen führt. Jedoch bedeutet ein weniger empfindlicher Verzögerungsschwellenwert, dass die Reichweite, bei der die Verfälschung von Übertragungen verhindert wird, kleiner ist. In auf Zugriffspunkten basierenden Netzwerken und ad hoc-Netzwerken mit einer Server-Station geht der Verkehr zu und von dem Zugriffspunkt oder der Server-Station. Der Mindestempfangspegel, bei dem der Zugriffspunkt/die Server-Station und seine/ihre zugewiesenen Stationen einander empfangen, ist auf Grund der Mehrfachpfad-Fading- und Abschattungseffekte und auf Grund des sich verändernden Abstands einer Mobilnetzwerkstation von dem Zugriffspunkt schwierig vorherzusagen.
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EP-A-0 474 489 offenbart eine Anordnung, in der eine AGC-Schaltung arbeitet, um das von dem Abwärtswandler eines Empfängers empfangene Basisbandsignal zu normalisieren. Das normalisierte Basisbandsignal wird an eine Datendemodulatorschaltung angelegt, die die Daten demoduliert, um ein empfangenes Datensignal zu liefern. - Folglich besteht ein Bedarf an einer verbesserten Mediumzugriffsanordnung, die einen erfolgreichen Empfang bei einem niedrigeren Pegel erlaubt und dennoch eine wesentlich hohe Zweikanal-Medium-Folgenutzung und einen wesentlich niedrigen Energieverbrauch schafft.
- ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
- Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren nach Anspruch 1 vorgesehen.
- Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist eine Station eines drahtlosen lokalen Netzwerks nach Anspruch 8 vorgesehen.
- Die vorliegende Erfindung schafft in Ausführungsformen durch das Verwenden zweier variabler Parameter eine verbesserte Mediumzugriffssteuer(MAC)-Anordnung für jede Station in einem lokalen Netzwerk. Ein Parameter wird als der Trägerdetektierungsschwellenwert für das Empfangen eines erwünschten Signals bezeichnet. Der Trägerdetektierungsschwellenwert ist der Pegel des wahrgenommenen Trägersignals, unter dem eine Netzwerkstation nicht versucht, Datensignale zu verarbeiten. Zum Beispiel ist es durch das Variieren des Trägerdetektierungsschwellenwerts möglich, den Signalpegel auszuwählen, über dem Signale empfangen und verarbeitet werden. Der zweite Parameter wird als der Verzögerungsschwellenwert bezeichnet. Der Verzögerungsschwellenwert ist der Pegel des wahrgenommenen Trägersignals, über dem eine Netzwerkstation die Übertragung von Datensignalen verzögert.
- Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der Verzögerungsschwellenwert so konfiguriert, dass er empfindlicher ist als der Trägerdetektierungsschwellenwert, so dass alle Stationen, die ein Datensignal übertragen wollen, ihre Signalübertragung so lange, wie jede andere Netzwerkstation oder der Zu griffspunkt Datensignale überträgt, verzögern. Die erwünschte Zellengröße des drahtlosen lokalen Netzwerkes und das erforderliche Erfassungsverhältnis für guten Empfang sind einige der Parameter, die den Wert des Trägerdetektierungsschwellenwert- und des Verzögerungsschwellenwertparameters bestimmen. Je weniger empfindlich der Verzögerungsschwellenwert ist, desto besser ist die Mediumfolgenutzung. Auf diese Weise kann die Optimierung des Gesamtnetzwerkdurchsatzes und die Fähigkeit zur Abdeckung größerer Abstände bei niedrigerer Verkehrsintensität durch das Auswählen eines geeigneten Verzögerungs- und Trägerdetektierungsschwellenwerts kombiniert werden.
- Vorzugsweise wird gemäß einer Ausführungsform der Erfindung der gleiche Schwellenwert für alle Stationen, einschließlich des entsprechenden Zugriffspunkts des Zellenbereichs, genutzt.
- Es versteht sich jedoch, dass der Trägerdetektierungsschwellenwert vorteilhafterweise selektiv für jede Station variiert werden kann. Mit anderen Worten bewirkt ein empfindlicher Trägerdetektierungsschwellenwert, dass der Sender-Empfänger-Chip die Verarbeitung häufiger ausführt als bei einem weniger empfindlicher Trägerdetektierungsschwellenwert. Vorteilhafterweise erlaubt ein weniger empfindlicher Trägerdetektierungsschwellenwert einen reduzierten Batterieenergieverbrauch, was für batteriebetriebene Mobilnetzwerkstationen wichtig ist, wie für den Fachmann ersichtlich ist.
- KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
- Eine Ausführungsform der Erfindung wird jetzt beispielhaft mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. In denen ist:
-
1 eine graphische Darstellung eines Zeitsteuerungsdiagramms, das den Betrieb einer Anordnung mit Trägererfassungsmehrfachzugriff mit Kollisionsvermeidung des Standes der Technik darstellt; -
2 ein Blockdiagramm eines drahtlosen lokalen Netzwerkes, das einen Zugriffspunkt und zwei Mobilnetzwerkstationen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufweist; -
3 eine graphische Darstellung, die die von einer Netzwerkstation wahrgenommene Energie als eine Funktion des Abstands, wenn der entsprechende Zugriffspunkt ein Signal überträgt, und die Auswirkung von zwei beispielhaften Trägerdetektierungsschwellenwertpegeln auf die Größe einer Zelle eines lokalen Netzwerks gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellt; -
4 eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen dem Verzögerungsschwellenwert und dem Trägerdetektierungsschwellenwert für ein drahtloses lokales Netzwerk gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; und -
5 eine graphische Darstellung, die die Auswirkung des Erhöhens der Empfindlichkeit des Trägerdetektierungsschwellenwertpegels gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. - DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
- Mit Bezug auf
2 ist eine bevorzugte Ausführungsform eines drahtlosen lokalen Netzwerks (LAN)10 gezeigt, in dem die vorliegende Erfindung implementiert ist. Das lokale Netzwerk10 weist einen Zugriffspunkt12 auf, der wie oben beschrieben als eine Basisstation dient. Die Erfindung ist jedoch in dieser Hinsicht nicht beschränkt und es können andere Typen von lokalen Netzwerken verwendet werden, die eine Server-Station für das Hin- und Herleiten von Nachrichten an Netzwerkstationen verwenden. Der Zugriffspunkt12 kann mit anderen Vorrichtungen und/oder Netzwerken verbunden werden, mit denen Netzwerkstationen in dem LAN10 kommunizieren können. Der Zugriffspunkt12 weist eine Antenne16 auf, die dafür konfiguriert ist, Datensignale über einen Kommunikationskanal zu senden und zu empfangen. - Das Netzwerk
10 weist auch Mobilnetzwerkstationen18 , wie z.B. Mobilstationen18-1 ,18-2 auf, die jede eine Antenne20 haben. Die Mobilstationen sind dazu fähig, Nachrichten unter Verwendung von Direktsequenzspreizspektrum(DSSS)-Modulation bei einer Datenrate von 1 MBit/s (Megabit pro Sekunde) oder 2 MBit/s selektiv zu senden und zu empfangen, auch wenn die Erfindung in dieser Hinsicht in ihrem Umfang nicht beschränkt ist. Jede Mobilstation18 weist eine Trägerdetektierungsschwellenwertschaltung70 und eine Verzögerungsschwellenwertschaltung72 auf, die dafür ausgebildet sind, Signale über die Antenne20 zu empfangen. Ein Speicher74 ist dafür konfiguriert, die Werte des Trägerdetektierungsschwellenwert parameters und des Verzögerungsschwellenwertparameters zu speichern. Ein Ausgangsanschluss des Speichers74 ist mit einem Eingangsanschluss der Trägerdetektierungsschwellenwertschaltung70 gekoppelt. Auf ähnliche Weise ist ein anderer Ausgangsanschluss des Speichers74 mit einem Eingangsanschluss der Verzögerungsschwellenwertschaltung72 gekoppelt. Als solcher liefert der Speicher74 ein Signal an die Trägerdetektierungsschwellenwertschaltung70 , das einem erwünschten Trägerdetektierungsschwellenwertparameter entspricht. Auf ähnliche Weise liefert der Speicher74 ein Signal an die Verzögerungsschwellenwertschaltung72 , das einem erwünschten Verzögerungsschwellenwertparameter entspricht. - Die Mobilnetzwerkstation
18 weist ferner eine Signalverarbeitungsschaltung76 auf, die dafür konfiguriert ist, die über die Antenne20 empfangenen Signale zu verarbeiten. Die Signalverarbeitungsschaltung76 verarbeitet auch die Signale, die von der Mobilnetzwerkstation18 über die Antenne20 gesendet werden sollen. Ein Eingangsanschluss der Signalverarbeitungsschaltung76 ist dafür konfiguriert, ein Detektierungshinweissignal von einem Ausgangsanschluss der Trägerdetektierungsschwellenwertschaltung70 zu empfangen. Auf ähnliche Weise ist ein anderer Eingangsanschluss der Signalverarbeitungsschaltung76 dafür konfiguriert, ein Verzögerungshinweissignal von einem Ausgangsanschluss der Verzögerungsschwellenwertschaltung72 zu empfangen. Ein Ausgangsanschluss der Signalverarbeitungsschaltung76 ist mit einem Eingangsanschluss des Speichers74 gekoppelt, um die Werte des Trägerdetektierungsschwellenwertparameters und des Verzögerungsschwellenwertparameters, die in dem Speicher74 gespeichert sind, zu variieren. - Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung empfängt jede Mobilnetzwerkstation
18 während ihres Signalempfangsmodus Datensignale auf einer Zeitfensterbasis, auch wenn die Erfindung in ihrem Umfang in dieser Hinsicht nicht beschränkt ist. Während einer Zeitfensterperiode, wie z.B. 20 μs, bestimmen die Trägerdetektierungsschwellenwertschaltung und die Verzögerungsschwellenwertschaltung den Energiepegel des ankommenden Signals. Die Trägerdetektierungsschwellenwertschaltung70 überwacht das über die Antenne20 empfangene ankommende Datensignal. Wenn ein Trägersignal mit einem Energiepegel über dem Trägerdetektierungsschwellenwertparameter detektiert wird, liefert die Trägerdetektierungsschwellenwertschaltung70 ein Detektierungshinweissignal an die Signalverarbeitungsschaltung76 . Als Antwort darauf beginnt die Signalverarbeitungsschaltung76 , das über die Antenne20 empfangene Signal zu verarbeiten. Wenn der Energiepegel des empfangenen Signals auch über dem Verzögerungsschwellenwertparameter ist, liefert die Verzögerungsschwellenwertschaltung72 ein Verzögerungshinweissignal an die Signalverarbeitungsschaltung76 , um die Mobilnetzwerkstation darüber zu informieren, dass keine Übertragungen ausgeführt werden können, um Kollisionen auf dem von dem lokalen Netzwerk10 verwendeten Kommunikationskanal zu vermeiden. - Mit Bezug auf
3 ist eine Situation einer isolierten Zelle aus der Perspektive des Zugriffspunkts12 darstellt. Der Trägersignalpegel, der von den sich entfernt von dem Zugriffspunkt12 befindenden Mobilnetzwerkstationen wahrgenommen wird, wird von der Kurve29 als eine Funktion des Abstands einer Netzwerkstation von dem Zugriffspunkt dargestellt. Die Kurve29 wird von der an dem Zugriffspunkt verwendeten Übertragungsleistung und der Pfad-Verlust-Kennlinie der Umgebung bestimmt. Die Empfängerfähigkeit einer Station innerhalb der isolierten Zelle wird von den Trägerdetektierungsschwellenwertpegeln, wie z.B. von den durch die Linien32-1 oder32-2 dargestellten Trägerdetektierungsschwellenwerten, bestimmt. Wie zuvor erwähnt, wird der Trägerdetektierungsschwellenwertpegel als der Trägersignalpegel definiert, unter dem die LAN-Stationen18-1 ,18-2 die ankommenden Datensignale nicht verarbeiten. Wie dargestellt, schneidet der Trägerdetektierungsschwellenwertpegel32-2 die Kurve29 bei den Abständen –R2 und +R2 und schneidet der Trägerdetektierungsschwellenwertpegel32-1 die Kurve29 bei den Abständen –R und +R. Die Abstände, bei denen die Trägerdetektierungsschwellenwertpegellinie die Trägersignalpegelkurve kreuzt, bestimmen die Grenzen der Zelle des lokalen Netzwerks, innerhalb derer die Mobilnetzwerkstationen mit dem Zugriffspunkt12 kommunizieren können. - Wie ersichtlich ist, werden mit dem niedrigeren, empfindlicheren Trägerdetektierungsschwellenwert
32-1 der Betrieb und der Empfang über eine breitere Reichweite erreicht. Die durch die Verwendung des Trägerdetektierungsschwellenwertpegels32-1 entstehende Zelle ist als Zelle28 dargestellt. Auf ähnliche Weise ist die durch die Verwendung des Trägerdetektierungsschwellenwerts32-2 entstehende Zelle als Zelle30 dargestellt. Man beachte, dass Netzwerkstationen, die mit einem Trägerdetektierungsschwellenwertpegel32-2 arbeiten, weniger empfindlich sind als Netzwerkstationen, die mit einem Trägerdetektierungsschwellenwertpegel32-1 arbeiten. - Der Bereich von für den Trägerdetektierungsschwellenwertpegel bedeutenden Werten hat eine niedrigere Grenze, die von der Empfindlichkeit der Empfängerschaltungsanordnung bestimmt wird. Das Einstellen des Trägerdetektierungsschwellenwerts auf einen niedrigeren Wert führt zum Beispiel zu einer Anzahl von bedeutungslosen Empfangsversuchen, was zu einer wesentlich hohen Ausfallrate führen kann. Durch die Verwendung eines weniger empfindlichen Trägerdetektierungsschwellenwertparameters können die Netzwerkstationen eines lokalen Netzwerkes in der Lage sein, in kleineren Zellengrößen zu arbeiten. Solche kleinen Zellengrößen können angesichts der Möglichkeiten für die Folgenutzung des gleichen Kanals in einem relativ kleinen Bereich vorzuziehen sein. Umgekehrt kann man mit dem niedrigeren empfindlicheren Trägerdetektierungsschwellenwertpegel über eine breitere Reichweite hin arbeiten.
- Mit Bezug auf
4 ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung die bevorzugte Beziehung zwischen dem Verzögerungsschwellenwertpegel, dargestellt als die Linie38 , und dem Trägerdetektierungsschwellenwertpegel, dargestellt als die Linie32-2 , gezeigt.4 stellt die Situation dar, in der der Verzögerungsschwellenwert auf einen Pegel unterhalb des – empfindlicher als der – Trägerdetektierungsschwellenwert eingestellt wird, auch wenn die Erfindung in dieser Hinsicht in ihrem Umfang nicht beschränkt ist. Zum Beispiel können gemäß anderen Ausführungsformen der Erfindung der Trägerdetektierungsschwellenwert und der Verzögerungsschwellenwert so variiert werden, dass sie im Wesentlichen den gleichen Pegel erreichen oder dass der Trägerdetektierungsschwellenwert niedriger ist als der Verzögerungsschwellenwert. - Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung muss, um den Verzögerungsschwellenwertpegel für einen gegebenen Trägerdetektierungsschwellenwert zu bestimmen, eine Station, wie z.B.
40 , auf einer Seite der Zelle, zum Beispiel mit einem Abstand R2, genommen werden und die Kurve33 , die ihrer Trägersi gnalenergie entspricht, als eine Funktion des Abstands von der Station40 graphisch dargestellt werden. Folglich stellt die Kurve33 den Graphen des wahrgenommenen Pegels eines von der Station40 empfangenen Trägersignals, auch als eine Trägersignalkurve bezeichnet, als eine Funktion des Abstands dar. Der Pegel, wo die Kurve33 die andere Seite der Zelle kreuzt, zum Beispiel bei +R2, definiert den Verzögerungsschwellenwertpegel, identifiziert als Linie38 , für diese Ausführungsform der Erfindung. - Dementsprechend ist, wenn eine Übertragung von dem Zugriffspunkt
12 stattfindet, der Pegel, auf den jede beliebige Station in dem grauen Bereich anspricht, über dem Trägerdetektierungsschwellenwertpegel32-2 . Somit empfangen alle Stationen nur das, was innerhalb des Kreises oder der Zellengröße30 gesendet wird. Jedoch wird der Pegel des wahrgenommenen Trägersignals, über dem jede Station die Übertragung verzögert, auf den Verzögerungsschwellenwertpegel38 eingestellt. - Die in
4 dargestellte Mediumzugriffssteueranordnung beseitigt das Problem der so genannten versteckten Datenstation. Das Problem der versteckten Datenstation tritt auf, wenn zwei Datenstationen, die einander nicht wahrnehmen können, zur gleichen Zeit eine Nachricht an eine dritte Datenstation, wie z.B. den Zugriffspunkt, senden. An dieser dritten Datenstation, wie z.B. dem Zugriffspunkt12 , stören die zwei Signale einander, was zu einer Zweikanal-Störung führt. Die dritte Datenstation empfängt im besten Falle eine der zwei Nachrichten und verliert oft beide Nachrichten auf Kosten wertvoller Bandbreite. - Mit der Verwendung der Mediumzugriffssteueranordnung der
4 verzögert jedoch eine Station an einem Rand der Zelle eine Station am weitestentfernten anderen Rand der Zelle. Dies wird, wie vorhergehend erklärt, durch die graphische Darstellung der Kurve für eine Randstation und das Sicherstellen, dass der Verzögerungspegel diese Kurve an dem anderen Zellenrand kreuzt, erreicht. Das Auswählen dieses Pegels schafft ein lokales Netzwerk, in dem alle Netzwerkstationen einander verzögern und in dem jede Station mit dem Zugriffspunkt12 kommunizieren kann. Als ein Ergebnis werden die Probleme der versteckten Datenstationen in der Gruppe von Stationen, die zu der Zelle gehören, im Wesentlichen beseitigt. - Der Bereich des Verzögerungsschwellenwerts hat eine niedrigere Grenze, die von der Empfindlichkeit der Trägerdetektierungsschaltungsanordnung bestimmt wird. Unterhalb eines bestimmten Pegels wird das Signal nicht detektiert und wird keine Verzögerung ausgeführt. Die bevorzugte in
4 gezeigte Beziehung kann in dem Fall nicht erreicht werden, in dem der Trägerdetektierungsschwellenwert32-2 auf den niedrigst- und empfindlichstmöglichen Pegel eingestellt wird. In diesem Fall garantiert der Schwellenwert mit der niedrigsten Bedeutung nicht die gewollte Verzögerung zwischen zwei "Randstationen", wie in5 gezeigt. - Beim Wählen eines niedrigen Trägerdetektierungsschwellenwerts wird eine große Zellengröße mit einem Radius R 34 geschaffen, die in
5 gezeigt ist. Bei der graphischen Darstellung des niedrigsten bedeutenden Verzögerungsschwellenwerts hat der Bereich, in dem eine gegenseitige Verzögerung auftritt, eine kleinere Größe, die in dem kleineren Kreis mit dem Radius R36 gezeigt ist. Beim Nutzen dieser Kombination von Schwellenwerten können die Netzwerkstationen eine Kanalzugriffsanordnung verwenden, die als Sendeaufforderung/Sendebereitschafts(RTS/CTS)-Mediumreservierungsmechanismus bezeichnet wird, um das Phänomen der versteckten Station im Wesentlichen zu vermeiden. Diese Kanalzugriffsanordnung ist detaillierter in R.O. La Maire, A. Krishna, P. Bhagwat, J. Panian, Wireless LANs and Mobile Networking: Standards and Future Directions, IEEE Communications Magazine, Band 34, Nr. 8, S. 86–94 (August 1996) beschrieben. - Mit Bezug auf
5 wird der Gesamtzellenbereich60 als Basisempfangsbereich (BCA von englisch ,basic coverage area') bezeichnet. Unter Verwendung dieser Terminologie wird der kleinere Bereich62 als gemeinsam genutzter Empfangsbereich (SCA von englisch ,shared coverage area') bezeichnet, um anzuzeigen, dass in diesem Bereich Regeln für das Nutzen eines gemeinsames Mediums gemäß der vorliegenden Erfindung gelten. In einer bevorzugten Anordnung ist der gemeinsam genutzte Empfangsbereich SCA dem Basisempfangsbereich BCA im Wesentlichen gleich. - Beim Schaffen eines Zellularinfrastruktursystems mit den oben definierten Schwellenwerten für die Empfänger- und Sendersteuerung mit niedrigem Pegel ist es für den Fachmann ersichtlich, dass ein geeignetes Gleichgewicht mit Roaming-Schwellenwerten aufrechterhalten werden sollte, wie nachstehend besprochen. Wo der Trägerdetektierungsschwellenwert
32-2 und der Verzögerungsschwellenwert38 das Sende/Empfangsverhalten von Stationen und Zugriffspunkten, die zu der gleichen Zelle gehören, bestimmen, bestimmt ein Roaming-Schwellenwertpegel die Fälle, in denen eine Mobilnetzwerkstation entscheidet, die Teilnahme an einer Zelle zu beginnen oder zu beenden. Man beachte, dass eine Netzwerkstation ihre Übergabeentscheidungen auf den gegenwärtig konfigurierten Fähigkeiten des Empfängers basieren lassen kann. Insbesondere, wenn kleine Zellengrößen erforderlich sind, müssen die Roaming-Schwellenwerte so eingestellt werden, dass Stationen vor dem Moment, in dem der Empfänger physisch unfähig wird, Nachrichten von dem gegenwärtigen Zugriffspunkt zu empfangen, beginnen, nach einem neuen Zugriffspunkt zu suchen. - Außerdem ist es gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung möglich, variable Zellengrößen zu definieren, die direkt in die Möglichkeit umgesetzt werden, die Dichte von Zellen oder Zugriffspunkten so zu steuern, dass sie einen gewissen Bereich abdecken. Viele kleine Zellen in einem bestimmten Bereich bedeuten mehr Folgenutzung des gleichen Kanals und folglich einen besseren Gesamtdurchsatz als wenige große Zellen.
- Durch das Verwenden eines variablen Schwellenwertpegels für das Einstellen des Trägerdetektierungsschwellenwerts und des Verzögerungsschwellenwerts ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, die Zellengröße zu reduzieren, um die Folgenutzung der gleichen Frequenzen in einem gegebenen Bereich zu erhöhen. Eine Herangehensweise, um Zellengrößen zu reduzieren, beseht darin, die Übertragungsleistung jedes Zugriffspunkts zu senken. Vorteilhafterweise besteht eine andere Herangehensweise darin, die Trägerdetektierungs- und die Verzögerungsschwellenschicht gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu erhöhen, wie obenstehend erörtert. Folglich ignoriert jede Station die meisten der Signale in dem Zellenbereich und versucht, auf die Signale zu hören, die für sie vorgesehen sind. Fer ner versucht jede Station auf Grund der kleineren Größe der Zelle in dem Wissen, dass sich der vorgesehene Empfänger innerhalb dieses kleinen Zellbereichs befindet, ein Signal zu senden und nicht zu verzögern.
- Die vorliegende Erfindung kann in der Zustandsmaschine einer MAC-Steuereinrichtung implementiert sein. Wenn ein Zustandsmaschinen-Sender-Empfänger genutzt wird und wenn ein gültiges Modemträgersignal mit einem Empfangspegel über dem Trägerdetektierungsschwellenwert detektiert wird, betrachtet der Sender-Empfänger dieses als ein gültiges Modemträgersignal und startet den Empfangsprozess. Wenn der Empfangspegel des gültigen Modemsignals über dem Verzögerungsschwellenwert ist, dann berichtet der Sender-Empfänger der MAC-Steuereinrichtung durch das Aktivieren des Steuerleitungssignals, dass das Medium belegt ist.
- Es sollte zu verstehen sein, dass die beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen und Beispiele nur erläuterten Zwecken dienen und nicht als den Umfang der vorliegenden Erfindung einschränkend auszulegen sind, der nur in den anhängenden Ansprüchen angemessen dargestellt ist.
Claims (19)
- Verfahren für das Betreiben einer Station (
18 ) eines drahtlosen lokalen Netzwerks, aufweisend folgende Schritte: Festlegen eines variablen Trägerdetektierungsschwellenwertpegels (32 ), um einen Bereich von Signalpegeln zu definieren, über dem empfangene Signale verarbeitet werden; Festlegen eines variablen Verzögerungsschwellenwertpegels (38 ), über dem die Übertragung von Signalen verzögert wird; Empfangen eines Trägersignals mit einem entsprechenden Energiesignalpegel; Senden eines Signals, wenn der Energiesignalpegel unter dem Verzögerungsschwellenwertpegel ist; und Verarbeiten des Trägersignals, das für die Netzwerkstation vorgesehen ist, wenn der Energiesignalpegel über dem ersten variablen Trägerdetektierungsschwellenwertpegel ist, wobei der variable Trägerdetektierungsschwellenwertpegel sich von dem variablen Verzögerungsschwellenwertpegel unterscheidet. - Verfahren nach Anspruch 1, ferner aufweisend den Schritt des Variierens des Trägerdetektierungsschwellenwertpegels und des Verzögerungsschwellenwertpegels.
- Verfahren nach Anspruch 1, ferner aufweisend den Schritt des Festlegens des Trägerdetektierungsschwellenwertpegels auf einen Pegel über dem Verzögerungsschwellenwertpegel.
- Verfahren nach Anspruch 1, ferner aufweisend den Schritt des Festlegens des Trägerdetektierungsschwellenwertpegels auf einen Pegel unter dem Verzögerungsschwellenwertpegel.
- Verfahren nach Anspruch 1, ferner aufweisend den Schritt des Auswählens eines Trägerdetektierungsschwellensignalpegels, um eine Kommunikationszelle zu definieren, in der eine Mehrzahl von mobilen Netzwerkstationen mit einer vorherbestimmten Basisstation kommuniziert.
- Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Schritt des Festlegens eines Verzögerungsschwellenwertpegels die Schritte des Auswählens eines Verzögerungsschwellenwertsignalpegels derart aufweist, dass er ungefähr gleich einem Energiepegel entlang der Energie-/Abstandskurve einer Station ist, die sich an einem Rand der Kommunikationszelle befindet, in einem Abstand, der sich an der entgegengesetzten Seite der Kommunikationszelle befindet.
- Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Größe der Kommunikationszelle eine Funktion des Trägerdetektierungsschwellenwerts und des Verzögerungsschwellenwerts ist.
- Station (
18 ) eines drahtlosen lokalen Netzwerks, die dafür ausgebildet ist, ein Signal in einer Kommunikationszelle zu senden und zu empfangen, aufweisend: eine Trägerdetektierungsschwellenwertschaltung (70 ), die dafür ausgebildet ist, ein Trägersignal mit einem Energiesignalpegel zu empfangen, wobei die Trägerdetektierungsschwellenwertschaltung ein Trägerdetektierungshinweissignal erzeugt, wenn der Energiesignalpegel höher ist als ein variabler Trägerdetektierungsschwellenpegel (32 ), um einen Bereich von Signalpegeln über dem variablen Trägerdetektierungsschwellenwertpegel zu definieren, in dem empfangene Signale verarbeitet werden; eine Verzögerungsschwellenwertschaltung (72 ), die dafür ausgebildet ist, das Trägersignal mit dem Energiesignal zu empfangen, wobei die Verzögerungsschwellenwertschaltung ein Verzögerungshinweissignal erzeugt, wenn der Energiesignalpegel höher ist als ein variabler Verzögerungsschwellenwertpegel (38 ), über dem das Übertragen der Signale verzögert wird; und eine Signalverarbeitungsschaltung (76 ), die mit der Trägerdetektierungsschwellenwertschaltung und der Verzögerungsschwellenwertschal tung gekoppelt ist, um das Trägerdetektierungshinweissignal und das Verzögerungshinweissignal zu empfangen, so dass die Signalverarbeitungsschaltung dafür ausgebildet ist, ein von der Netzwerkstation empfangenes Signal als Antwort auf das Trägerdetektierungshinweissignal zu verarbeiten, und die Signalverarbeitungsschaltung dafür ausgebildet ist, das Senden von Signalen von der Netzwerkstation als Antwort auf das Verzögerungshinweissignal zu verzögern, wobei sich der variable Trägerdetektierungsschwellenwertpegel von dem variablen Verzögerungsschwellenwertpegel unterscheidet. - System nach Anspruch 8, wobei die Pegel des Trägerdetektierungsschwellenwertpegels und des Verzögerungsschwellenwertpegels variabel sind.
- System nach Anspruch 9, wobei der Trägerdetektierungsschwellenwertpegel über dem Verzögerungsschwellenwertpegel liegt.
- System nach Anspruch auf 9, wobei der Trägerdetektierungsschwellenwert unter dem Verzögerungsschwellenwertpegel liegt.
- System nach Anspruch 8, wobei der Verzögerungsschwellenwertpegel ungefähr gleich einem Energiepegel entlang der Energie-/Abstandskurve einer Station ist, die sich an einem Rand der Kommunikationszelle befindet, in einem Abstand, der sich an der entgegengesetzten Seite der Kommunikationszelle befindet.
- System nach Anspruch 8, wobei die Größe der Kommunikationszelle eine Funktion des Trägerdetektierungsschwellenwerts und des Verzögerungsschwellenwerts ist.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Station unter Verwendung einer Antenne über einen Kommunikationskanal Datensignale empfängt und sendet.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Station Nachrichten selektiv bei einer Datenrate von 1 Mbit/sec oder 2 Mbit/sec übertragen kann.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Station Spreizspektrummodulation in Direktsequenz verwendet.
- System nach einem der Ansprüche 8 bis 13, wobei die Station eine Antenne aufweist, die dafür konfiguriert ist, Datensignale über einen Kommunikationskanal zu senden und empfangen.
- System nach einem der Ansprüche 8 bis 13, wobei die Station Nachrichten selektiv bei einer Datenrate von 1 Mbit/sec oder 2 Mbit/sec übertragen kann.
- System nach einem der Ansprüche 8 bis 13, wobei die Station Spreizspektrummodulation in Direktsequenz verwendet.
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