DE69916047T2 - Endgerät und Verfahren zum Übertragen von Datenpaketen über Funkrahmen - Google Patents

Endgerät und Verfahren zum Übertragen von Datenpaketen über Funkrahmen Download PDF

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Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein Datenendgerät für ein drahtloses Netzwerk für einen Stadtbereich. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Datenendgerät zum Transportieren von Ethernet-Datenpaketen über Funk-Datenübertragungsblöcke in einem drahtlosen Stadtbereichsnetzwerk.
  • Hintergrund der Erfindung
  • In modernen Büroumgebungen eingesetzte Rechner sind typischerweise mit einem örtlichen Netzwerk (LAN = local area network) verbunden. Das LAN erlaubt Benutzern der Rechner gemeinsame Nutzung von Betriebsmitteln, wie z. B. eines im Netzwerk enthaltenen gemeinsamen Druckers, und es erlaubt den Benutzern gemeinsame Nutzung von Informationsdateien, wie z. B. durch Einfügen eines oder mehrerer Dateiserver in das Netzwerk. Außerdem sind die Benutzer typischerweise in der Lage, Informationen durch elektronische Nachrichtenaustausch untereinander zu übertragen. Eine im Allgemeinen verwendete LAN-Art ist Ethernet. Gegenwärtig sind verschiedene Ethernet unterstützende Produkte bei verschiedenen Quellen kommerziell erhältlich. Andere LAN-Arten werden ebenfalls benutzt, wie z. B. Token Ring, FDDI (fiber distributed data interface = Datenschnittstelle mit Signalverteilung über Glasfaser) oder ATM (asynchronous transfer mode = asynchroner Datenübertragungsmodus).
  • LANs sind oft über einen Fernsprech-Modem (Modulator/Demodulator) an ein WAN (wide area network = Weitverkehrsnetzwerk) angeschlossen. Folglich werden Informationen durch eine von einem Fernsprechdienstanbieter bereitgestellte Übertragungsverbindung über das WAN übertragen. Diese Fernsprechverbindungen sind jedoch sind jedoch im Allgemeinen so ausgelegt, dass sie eine für Sprachübertragung ausreichende Bandbreite aufweisen. Als solche ist ihre Rate, mit der Informationen über diese Fernsprechverbindungen übertragen werden können, beschränkt. Während Rechner und Rechneranwendungen immer hochentwickelter werden, neigen sie jedoch zur Erzeugung und Verarbeitung von zunehmend größeren Mengen von zu übertragenden Daten. Die Übertragung von Computergrafik macht z. B. im Allgemeinen bezüglich Sprachübertragung eine große Menge von Bandbreite erforderlich. Folglich kann die Fernsprechverbindung ein Datenübertragungsengpass werden.
  • Geschäftsunternehmen und ihre verbundenen Unternehmen sind oft auf mehrere Standorte in einem Stadt- oder geographischen Bereich verteilt. Ein Geschäftsunternehmen kann z. B. einen Hauptsitz, eine oder mehrere Zweigniederlassungen und verschiedene andere Betriebsstätten haben. Bei solchen Geschäftsunternehmen müssen sich an den verschiedenen Standorten befindliche LANs im Allgemeinen Informationen miteinander austauschen. Drahtlose Übertragungsverbindungen zum Verbinden von örtlichen Netzwerken sind bekannt. U.S. Patent Nr. 4,876,742 mit dem Titel "Apparatus and Method for Providing a Wireless Link Between Two Area Network Systems" und US Patent Nr. 5,436,902 mit dem Titel "Ethernet Extender" offenbaren jeweils eine drahtlose Übertragungsverbindung zum Verbinden von LANs.
  • Verfügbarkeit ist ein Maß für die durchschnittliche Anzahl von in digital gesandten Daten auftretenden Fehlern. Für Funkübertragung ist im Allgemeinen eine Verfügbarkeit von 99,99% erforderlich. Für eine Verfügbarkeit von 99,99% muss die durchschnittliche Fehlerrate bei digital übertragenen Daten 99,99% der Zeit unter 1 × 10–6 Fehler pro Bit gehalten werden. Die Integrität einer drahtlosen Übertragungsverbindung hängt jedoch weitgehend von vergänglichen Umweltbedingungen, wie z. B. Niederschlag, ab. Niederschlag in der Umwelt verursacht eine starke Dämpfung des gesandten Signals. Um z. B. bei Vorhandensein von Niederschlag in der Umwelt eine Verfügbarkeit von 99,99 aufrechtzuerhalten, muss das Signal bei einem Pegel gesandt werden, der 24 dB/km höher ist als sonst. Zur Sicherstellung einer annehmbaren Datenfehlerrate unter allen erwarteten Bedingungen werden Daten deshalb typischerweise bei einer relativ hohen Leistung und einer relativ niedrigen Rate über eine drahtlose Übertragungsverbindung übertragen. Die Datenmenge, die über die drahtlose Verbindung übertragen werden muss, kann sich jedoch im Laufe der Zeit stark ändern und sich unabhängig von Umweltbedingungen ändern. Außerdem können drahtlose Verbindungen, besonders die bei höheren Leistungspegeln betriebe nen, Störungen anderer im selben geographischen Bereich wirkender drahtloser Verbindungen verursachen. Somit kann die drahtlose Verbindung ein Datenübertragungsengpass werden.
  • Deshalb wird eine Technik zum effizienten und kostengünstigen Übertragen von Daten über eine drahtlose Verbindung zwischen örtlichen Ethernet-Netzwerken benötigt.
  • Bekannte drahtlose Übertragungssysteme für LAN haben insofern einen Nachteil, als sie vor der drahtlosen Übertragung eine Umsetzung vom LAN-Protokoll in ein Zwischenprotokoll erforderlich machen. Solche bekannten Systeme führen eine Umsetzung in ein Fernsprechprotokoll oder in ein asynchrones Übertragungsmodus-(ATM-)Protokoll durch.
  • Deshalb wird eine Technik zum Übertragen von Daten über eine drahtlose Verbindung zwischen örtlichen Netzwerken benötigt, die nicht unter diesen Nachteilen leidet.
  • Die Patentzusammenfassung der japanischen Veröffentlichung Nr. 07336367 offenbart ein Funkübertragungssystem, das darauf ausgerichtet ist, durch Bereitstellung einer eine Fehlerkorrekturcodierung für empfangene Daten ausführende Funktion hohe Übertragungseffizienz zu erhalten und hohe Fehlerkorrekturfähigkeit aufrechtzuerhalten.
  • Die US-A-5436902 offenbart ein Fernübertragungsbrückensystem, das eine synchronisierte Arbitrierung in einem Abschnitt eines Datenübertragungsblocks eines Funkfrequenz-Untersystems verwendet und für Ethernet-Schichtenprotokolle und Pakete des Ethernet-Typs transparent ist, um die Bandbreitennutzung zu erhöhen.
  • In Goldberg L: "100BASE-T4 TRANSCEIVER SIMPLIFIES ADAPTER, REPEATER, AND SWITCH DESIGNS", ELECTRONIC DESIGN, Bd. 43, Nr. 6, 20. März 1995 (20.03.1995), Seite 155/156, 158, 160, XP000509380, ISSN: 0013-4872 ist ein 100Base-T4 Sende-/Empfangsgerät offenbart, das die Adapter-, Wiederholer- (Repeater-) und Schalter-Auslegungen vereinfacht.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist in einem ersten Aspekt ein Datenendgerät zum Transportieren von Datenpaketen über Funk-Datenübertragungsblöcke bereitgestellt, wobei das Datenendgerät umfasst:
    einen Datenpaketempfänger zum Empfangen von Datenpaketen zur Übertragung über eine drahtlose Verbindung, wobei jedes Datenpaket eine ungleiche Länge haben kann,
    eine Datenpaketformatierungseinrichtung, die mit dem Datenpaketempfänger verbunden ist, welche Datenpaketformatierungseinrichtung zum dynamischen Formatieren der Datenpakete in Übereinstimmung mit den Funk-Datenübertragungsblöcken dient, wobei die Funk-Datenübertragungsblöcke jeweils eine gleiche Länge haben und eine Länge eines spezifischen Datenpakets entweder kleiner, gleich oder größer als die Länge des Funk-Datenübertragungsblocks ist, und wobei jeder Funk-Datenübertragungsblock ein Datenfeld mit einer vordefinierten Länge zum Empfangen der Datenpakete umfasst, die Datenpakete, die durch ein Paketintervall voneinander getrennt sind, vom Datenpaketempfänger empfangen werden und ein für das Paketintervall typischer Code in dem Datenfeld zwischen den Datenpaketen gespeichert ist, und
    ein drahtloses Sende-/Empfangsgerät, das mit der Paketformatierungseinrichtung verbunden ist, wobei das drahtlose Sende-/Empfangsgerät zum Übertragen der Funk-Datenübertragungsblöcke über die drahtlose Verbindung dient.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist in einem zweiten Aspekt ein Verfahren zum Transportieren von Datenpaketen über Funk-Datenübertragungsblöcke bereitgestellt, wobei das Verfahren die Schritte umfasst:
    • (a) Empfangen von Datenpaketen, wobei nicht jedes Datenpaket eine gleiche Länge hat, und Empfangen eines Paketintervalls zwischen jeweils zwei benachbarten Paketen,
    • (b) Formatieren der Datenpakete in Übereinstimmung mit Funk-Datenübertragungsblöcken, wobei die Funk-Datenübertragungsblöcke jeweils eine gleiche Länge haben und eine Länge eines spezifischen Datenpakets entweder kleiner, gleich oder größer als die Länge des Funk-Datenübertragungsblockes ist, wobei jeder Funk-Datenübertragungsblock ein Datenfeld mit einer vorgegebenen Länge umfasst, und wobei die Formatierung das Platzieren der Datenpakete nacheinander in das Datenfeld und das Einfügen eines Codes umfasst, der für ein Paketintervall zwischen jeweils zwei benachbarten Paketen typisch ist, und
    • (c) Übertragen der Funk-Datenübertragungsblöcke über die drahtlose Verbindung.
  • Bevorzugte Ausführungsformen des oben erwähnten Datenendgeräts und Verfahrens sind in den beigefügten abhängigen Ansprüchen 2 bis 12 bzw. 14 bis 32 definiert.
  • Die vorliegende Erfindung stellt insofern eine Verbesserung bereit, als vor der drahtlosen Übertragung eine Umsetzung vom LAN-Protokoll in ein Zwischenprotokoll nicht erforderlich ist. Vielmehr überträgt die vorliegende Erfindung Datenpakete über eine drahtlose Verbindung auf eine hocheffiziente Weise. Folglich ist gemäß der vorliegenden Erfindung keine Umsetzung erforderlich, um das LAN-Protokoll vor der Übertragung über die drahtlose Verbindung in ein Fernsprech-Übertragungsprotokoll, wie z. B. PDH (z. B. DS1, DS3, E1 und E3) oder SDH (z. B. OC-1, OC-3) oder in ein asynchrones Übertragungsmodus-(ATM-)Protokoll umzusetzen.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt ein ist ein schematisches Blockdiagramm eines Paars drahtloser Datenendgeräte, die über eine drahtlose Übertragungsverbindung gemäß der vorliegenden Erfindung miteinander kommunizieren.
  • 2A–F zeigen repräsentative Stadtbereichsnetzwerk-(MAN-)Topologien gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 3 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines einzelnen drahtlosen Datenendgeräts 100 gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 4 zeigt ein schematisches Blockdiagramm der digitalen Signalverarbeitungs-MAC und des Funk-Datenübertragungsblockbildners, die in dem in 2 gezeigten CODEC enthalten sind.
  • 5 zeigt eine Datenübertragungsblockstruktur für neu gebildete 100BASE-T-Ethernet-Datenpakete gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 6 zeigt einen Funk-Datenübertragungsblock gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 7 zeigt einen Funk-Überdatenübertragungsblock gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 8 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Symbolverschlüsselers gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 9 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Differentialcodierers und charakteristische Gleichungen gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 10 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Differentialdecodierers und charakteristische Gleichungen gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 11 zeigt eine Zuordnungskonstellation für einen Konstellationszuordner gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 12 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Ethernet-zu-Funk-Datenübertragungsblock-Synchronisierungsabschnitts der Ratensteuerlogik gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 13 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Funk-Datenübertragungsblock-zu-Ethernet-Synchronisierungsabschnitts der Ratensteuerlogik gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 14 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Mikrowellenmoduls und einer Mikrowellenantenne gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 15 zeigt eine perspektivische Ansicht der Mikrowellenantenne und eines Gehäuses für die Außeneinheit gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 16 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer alternativen Ausführungsform der digitalen Signalverarbeitungs-MAC und des Funk-Datenübertragungsblockbildners gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 17 zeigt eine Datenübertragungsblockstruktur für neu gebildete 100BASE-T-Ethernet-Datenpakete, die durch die in 14 gezeigte MAC und gezeigten Funk-Datenübertragungsblockbildner gebildet werden.
  • 18 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines adaptiven Gegenmaßnahmenblocks gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 19 zeigt ein Diagramm empfangener Signalpegel gegenüber Zeit als Folge von Schwund durch Regen.
  • 20 zeigt ein Flussdiagramm zur Implementierung von Gegenmaßnahmen gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 21 zeigt ein in Sektoren mit inneren und äußeren Radien unterteiltes Punkt-zu-Mehrpunkt-Stadtbereichsnetzwerk gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 22 zeigt eine drahtlose Verbindung zwischen zwei Datenendgeräten, wobei ein unbefugtes Datenendgerät versucht, die Übertragung zwischen den zwei Endgeräten zu belauschen.
  • 23 zeigt eine Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung mit mehreren digitalen Verarbeitungs-MACs, die mittels eines Multiplexverfahrens an einen einzigen Funk-Datenübertragungsblockbildner übertragen werden.
  • Detaillierte Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
  • 1 zeigt ein ist ein schematisches Blockdiagramm eines Paars drahtloser Datenendgeräte 100, 100', die über eine bidirektionale drahtlose Übertragungsverbindung 102 gemäß der vorliegenden Erfindung miteinander kommunizieren. Obwohl eine einzige drahtlose Übertragungsverbindung 102 gezeigt ist, ist offensichtlich, das ein Netzwerk von drahtlosen Übertragungsverbindungen eine Vielzahl drahtloser Datenendgeräte miteinander verbinden kann, wodurch es ein drahtloses Stadtbereichsnetzwerk (MAN) gemäß der vorliegenden Erfindung bildet. Die 2A–F zeigen repräsentative MAN-Topologien, die drahtlose Knoten A–E mit drahtlosen Verbindungen gemäß der vorliegenden Erfindung verbinden. Jeder der Knoten A–E kann zum Abschließen jeder drahtlosen Verbindung ein mit dem in 1 gezeigten Datenendgerät 100 oder 100' identisches drahtloses Datenendgerät aufweisen. Es ist offen sichtlich, dass andere MAN-Topologien implementiert werden können, und dass einer oder mehrere der Knoten A–E mit einem oder mehreren anderen Arten von Netzwerken verbunden werden können.
  • Aufgrund der Verfügbarkeit von Abschnitten des Funkspektrums im 38 GHz-Frequenzband wirkt die in 1 gezeigte drahtlose Verbindung vorzugsweise innerhalb dieses Frequenzbands, obgleich ein anderes Frequenzband gewählt werden kann. Unterschiedliche Kanäle im gewählten Band werden nahegelegenen drahtlosen Verbindungen zugewiesen, um Störungen zwischen ihnen zu verringern. Die Kanäle werden vorzugsweise in Intervallen von 25–50 MHz abgestuft. Weil das 38 GHz-Funkfrequenzband gegen Schwinden durch Regen anfällig ist, werden die Weise und der Weg von Übertragungen über die drahtlose Verbindung 102 adaptiv modifiziert, um eine vorgegebene Übertragungsqualität im Netzwerk gemäß den Lehren der am 14. Oktober 1997 eingereichten Hauptanmeldung, Seriennr. 08/950,028, deren Inhalt hiermit durch Verweis aufgenommen ist, aufrechtzuerhalten.
  • Wie aus 1 ersichtlich ist, beinhaltet die drahtlose Verbindung 102 vorzugsweise einen primären Funkkanal 102A, der einen 100 Megabit-pro-Sekunde-(Mbps-)Vollduplex-Datenverkehr einschließlich Nutzlastdaten trägt, und einen Hilfsfunkkanal 102B, der Vollduplex-Steuerdaten für Netzwerkmanagement und Kontrolle über die Übertragungsweise über die Verbindung 102 (Verbindungssteuerung) trägt. Durch Übertragungssteuerung ausgelöste Änderungen der Übertragungsweise können z. B. Änderung der Übertragungsleistung, der Datenbitrate, des Amplitudenmodulationssystems, der Spektrumspreizung und des Übertragungswegs beinhalten.
  • Das Datenendgerät 100 weist eine Rundsendevorrichtung auf, die hierin auch als ODU (outdoor unit = Außeneinheit) bezeichnet wird und ein Ende der drahtlosen Verbindung 102 abschließt. Bei der bevorzugten Ausführungsform weist die ODU 104 eine bidirektionale Funkantenne auf und ist außen auf einem Dachmast eines Gebäudes montiert. Ebenfalls im Datenendgerät 100 enthalten ist eine hierin auch als TFU (top floor unit = Obergeschosseinheit) bezeichnete Erweiterungsvorrichtung, die über bidirektionale Übertragungskabel 108, 110 und 112 und durch Stromleitungen 114 mit der ODU verbunden ist. Die TFU 106 ist vorzugsweise innerhalb des Gebäudes, auf dessen Dach die ODU 104 positioniert ist, und so nahe wie durchführbar an der ODU 104 positioniert. Bei der bevorzugten Ausführungsform befindet sich die TFU 106 innen, Idealerweise in einem Schaltschrank im Obergeschoss des Gebäudes. Es ist offensichtlich, dass sich die Bezeichnung "Obergeschosseinheit", wie sie hierin benutzt ist, auf die Erweiterungseinheit 106 und ihre Entsprechungen unabhängig von ihrer Position bezüglich eines Gebäudes bezieht. Die "Obergeschosseinheit" befindet sich vorzugsweise, jedoch nicht unbedingt, im Obergeschoss eines Gebäudes.
  • Das Kabel 108 trägt vom primären Funkkanal 102A empfangenen oder an diesen gesandten Vollduplex-Datenverkehr zwischen der ODU 104 und der TFU 106. Der über das Kabel 108 übertragene Datenverkehr enthält Nutzlastdaten zur Übertragung über die Verbindung 102 und kann auch Netzwerkmanagement- und Steuerdaten enthalten. Vorzugsweise entsprechen über das Kabel 108 übertragene Daten einer vom Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) eingeführten Fast Ethernet-Norm, 802.3u, wie z. B. 100BASE-TX oder 100BASE-T4, die bei einer Datenrate von 100 Mbps wirkt. Das Kabel 110 trägt Halbduplex-Netzwerkmanagement- und Steuerdaten zwischen der ODU 104 und TFU 106. Vorzugsweise entsprechen über das Kabel 110 übertragene Daten einer Ethernet-Norm, wie z. B. 10BASE-T, die bei 10 Mbps wirkt. Das Kabel 112 trägt serielle Daten zu Einricht- und Wartungszwecken zwischen der ODU 104 und der TFU 106. Vorzugsweise entsprechen die über das Kabel 112 übertragene Daten dem herkömmlichen Übertragungsprotokoll des seriellen Anschlusses RS423. Das Kabel 114 liefert Versorgungsleistung an die ODU 104.
  • So werden bei der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Daten zwischen der FTU 106 und der ODU 104 über jedes der Kabel 108, 110 und 112 gemäß den Basisband-Übertragungsfrequenzen übertragen. Dies ist im Gegensatz zu Systemen, die Daten zwischen einer Inneneinheit und einer Außeneinheit durch Mo dulieren solcher Daten zu Zwischenfrequenzen (ZF) übertragen. Der Basisband-Übertragungsaspekt der vorliegenden Erfindung hat gegenüber einem solchen ZF-Modulationsverfahren insofern einen Vorteil, als die Implementierung der TFU 106 durch die vorliegende Erfindung vereinfacht wird. Außerdem können die Kabel 108, 110 und 112 einen weniger kostspieligen Aufbau aufweisen als er für ZF-Übertragung erforderlich wäre.
  • Ein Router (Verteiler) oder Schalter 116 ist über Kabel 118 und 120 mit der TFU 106 und daher mit dem Datenendgerät 100 verbunden. Das Kabel 118 überträgt Daten vorzugsweise gemäß der 100BASE-TX- oder T4 Fast Ethernet-Norm, wohingegen das Kabel 120 Daten vorzugsweise gemäß der 10BASE-T Ethernet-Norm überträgt. Alternativ kann das Kabel 118 ein Glasfaserkabel sein. In diesem Fall überträgt es Daten vorzugsweise gemäß der 100BASE-FX Fast Ethernet-Norm.
  • Ein Kabel 122 ist mit einem seriellen Anschluss der TFU 106 verbunden. Vorzugsweise entsprechen über das Kabel 122 übertragene Daten dem Übertragungsprotokoll des seriellen Anschlusses RS232. Eine Diagnosestation 124 kann zur Ausführung von Diagnose, Einrichten und Warten des Datenendgeräts 100 mit dem Kabel 122 verbunden werden. Weil bestimmte Aspekte der TFU 106 und ODU 104 nur von der Diagnosestation 124 aus zugänglich sind, wird die Sicherheit über solche Aspekte durch die Anforderung erhöht, dass die Diagnosestation 124 über das Kabel 122 direkt an die TFU 106 angeschlossen werden muss. Die Versorgung der TFU 106 mit Wechselstrom erfolgt über ein Stromversorgungskabel 126.
  • Ein verdrahtetes örtliches Netzwerk (LAN) 128, wie z. B. ein im Gebäude befindliches Ethernet LAN, mit dem Datenendgerät 100 kann mit dem Router oder Schalter 116 verbunden werden. Außerdem kann ein Weitverkehrsnetzwerk (WAN) 130, wie z. B. ein Zugang zum World Wide Web bereitstellendes Fernsprechdienst-Netzwerk, mit dem LAN 128 verbunden werden. So ist die drahtlose Verbindung 102 von einem oder mehreren Personalcomputern (PCs), Datenendgeräten, Arbeitsstationen oder anderen herkömmlichen digitalen Vorrichtungen, die im LAN 128 oder WAN 130 enthalten sind, aus zugänglich. Ein Netzwerk-Managementsystem (NMS) 132 ist mit irgendeinem oder mehreren von Router oder Schalter 116, dem LAN 128 oder dem WAN 130 verbunden. Das NMS 132 greift auf die drahtlose Verbindung 102 und die Datenendgeräte 100, 100' zu, um Netzwerkmanagement- und Verbindungssteuerfunktionen auszuführen (z. B. Erfassen von Daten bezüglich des MAN-Betriebs oder Ändern der Übertragungsweise von Daten über eine bestimmte Verbindung oder bestimmte Verbindungen). Ist das NMS 132 mit dem LAN 128 verbunden, erfolgt dieser Zugang durch das LAN 128. Ist das NMS 132 jedoch mit dem WAN 130 verbunden, erfolgt dieser Zugang fern über Direktwahl durch einen Fernsprechdienstanbieter oder über Zugang durch das World Wide Web. Erfolgt der Zugang zu Netzwerkmanagement- und Verbindungssteuertunktionen über das World Wide Web, ist im NMS 132 ein Web-Browser (Web-Zugangssoftware) bereitgestellt, wogegen im Datenendgerät 100 ein Web-Server (Web-Dienstleistungsrechner) 236 (3) bereitgestellt ist. Bei der bevorzugten Ausführungsform sind die DS 124 und das MNS 132 jeweils ein Personalcomputer, sie können aber eine andere Art von herkömmlichen digitalen Vorrichtungen sein.
  • Das Datenendgerät 100' schließt das entgegengesetzte Ende der Verbindung 102 fern vom Datenendgerät 100 ab. Bei der bevorzugten Ausführungsform kann die Verbindung 102 in trockenen Klimata (z. B. Wyoming) bis zu 4 Kilometer oder mehr betragen, wobei eine Verbindungsverfügbarkeit von 99,99% erhalten bleibt, und in nasseren Klimata (z. B. Florida) bis zu 1,2 Kilometer betragen, wobei eine Verbindungsverfügbarkeit von 99,99% erhalten bleibt. In 1 gezeigte Elemente mit einer funktionalen Eins-zu-Eins-Entsprechung erhalten das gleiche Bezugszeichen, aber sie werden dadurch unterschieden, dass das Bezugszeichen mit oder nicht mit einem Strichindex versehen wird. Es ist jedoch zu beachten, dass ein NMS 132 oder 132' nicht an jedem Ende der Verbindung 102 angeordnet sein muss, weil jedes NMS 132, 132' auf die drahtlose Übertragungsverbindung 102 und beide Datenendgeräte 100, 100' zugreifen kann.
  • 3 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines einzelnen drahtlosen Datenendgeräts 100 einschließlich einer TFU 106 und einer ODU 104 gemäß der vorliegenden Erfindung. Die TFU 106 weist einen 100BASE-T-Regenerator 200 auf, der mit dem Kabel 118 (1) und mit dem Kabel 108 (1) verbunden ist. Außerdem weist die TFU 106 unter der Annahme, dass das Kabel 118 ein Glasfaserkabel ist, einen Wandler 202 zum Wandeln zwischen Glasfaserkabel und verdrillter Doppelleitung der Kategorie 5 auf. Der Wandler 202 ist mit dem Glasfaserkabel 118 und mit dem Regenerator 200 verbunden. Die TFU 106 weist auch einen 10BASE-T-Wiederholer 204 auf, der mit dem Kabel 120 (1) und mit dem Kabel 110 (1) verbunden ist. Ein in der TFU 106 enthaltener Wandler 206 wandelt zwischen Signalen gemäß der RS232-Norm und Signalen gemäß der RS423-Norm um. Der Wandler 206 ist mit dem Kabel 122 (1) und mit dem Kabel 112 (1) verbunden.
  • Die TFU 106 weist auch einen Wechselstrom-zu-Gleichstrom-(AC/DC = alternating current/direct current) Leistungswandler 208 auf, der mit dem Kabel 126 (1) und mit dem Kabel 114 (2) verbunden ist. Der Leistungswandler 208 liefert Leistung an die TFU 106 und an die ODU 104. Ein in der TFU 106 enthaltener Statusanzeiger 210 zeigt über Leuchtdioden den Status der TFU 106 zu Diagnose-, Einricht- und Wartungszwecken an.
  • Die TFU 106 stellt drei Schnittstellen zu Kundenausrüstung einschließlich des Routers oder Schalters 116 (1) und der DS 124 (1) bereit. Zu diesen gehören eine 100 Mbps-Vollduplex-Schnittstelle über den Regenerator 200, eine 10 Mbps-Halbduplex-Schnittstelle über den Wiederholer 204 und ein serieller Anschluss RS232 über den Wandler 206. Obwohl der Nutzlast-Datenverkehr im Allgemeinen durch die 100 Mbps-Schnittstelle geleitet wird, während der Netzwerkmanagement- und Verbindungssteuerverkehr im Allgemeinen durch die 10 Mbps-Schnittstelle geleitet wird, kann ein Benutzer des Datenendgeräts 100 Netzwerkmanagement- und Verbindungssteuersignale mit dem Nutzlast-Datenverkehr je nach den speziellen Fähigkeiten des Routers oder Schalters 116 (1) in der 100 Mbps-Schnittstelle kombinieren.
  • Die TFU 106 stellt eine Schnittstelle von mehreren Innenkabeln 118, 120, 122, 126 zu mehreren Außenkabeln 108, 110, 112 und 114 bereit. Die TFU 106 regeneriert/wiederholt auch die Ethernet-Signale in Form von Ethernet-Datenpaketen zwischen den Kabeln 108, 118 und zwischen den Kabeln 110, 120. So dient die TFU 104 zur Erweiterung der möglichen maximalen Entfernung zwischen der Kundenausrüstung, wie z. B. dem Router oder des Schalters 116 (1), und der ODU 104. Bei der bevorzugten Ausführungsform kann eine Entfernung zwischen der Kundenausrüstung und der TFU 106 bis zu 100 Meter betragen, während eine Entfernung zwischen der TFU 106 und der ODU 104 auch bis zu 100 Meter betragen kann. Demgemäß kann bei der bevorzugten Ausführungsform eine Entfernung zwischen der Kundenausrüstung und der ODU 104 bis zu 200 Meter betragen.
  • Weil Daten zwischen der TFU 106 und ODU 104 bei Basisbandfrequenzen übertragen werden, ist jedoch in der TFU 106 keine Vorrichtung zur Ausführung von ZF-Modulation erforderlich.
  • Die ODU 104 enthält ein mit dem Kabel 108 verbundenes 100BASE-T-Sende-/Empfangsgerät 212, ein mit dem Kabel 110 verbundenes 10BASE-T-Sende-/Empfangsgerät, einen mit dem Kabel 112 verbundenen RS423-Treiber 216 und einen mit dem Kabel 114 verbundenen Gleichstrom-zu-Gleichstrom-Leistungswandler 218. Das 100BASE-T-Sende-/Empfangsgerät 212, das 10BASE-T-Sende-/Empfangsgerät 214 und der RS423-Treiber 216 sind jeweils mit einem in der ODU 104 enthaltenen Codierer/Decodierer (CODEC) 220 verbunden. Der Leistungswandler 218 liefert Leistung an die ODU 104.
  • Der CODEC 220 enthält eine MAC (media access control unit = Medienzugriffs-Steuereinheit) 222 mit einem Sendeabschnitt 224 und einem Empfangsabschnitt 226, einem Funk-Datenübertragungsblockbildner 228 und einem Mikroprozessor 230 zur Steuerung des Betriebs der ODU 104. Der Sendeabschnitt 224 und der Empfangsabschnitt 226 der MAC 222 sind mit dem 100BASE-T-Sende-/Empfangsgerät 212 zum Austauschen von Ethernet-Datenpaketen mit dem 100BASE-T-Sende-/Empfangsgerät 212 verbunden. Der Funk-Datenübertragungsblockbildner 228 ist zum Umsetzen von Daten von Ethernet-Datenpaketen, die von der MAC 222 erhalten werden, in für Funkfrequenzmodulation und Senden geeignete Funk-Datenübertragungsblöcke 350 (6) mit der MAC 222 verbunden. Der Funk-Datenübertragungsblockbildner 228 setzt auch empfangene Funk-Datenübertragungsblöcke 350 (6) in Pakete um, die er der MAC 222 zuführt.
  • Der Mikroprozessor 230 ist durch Software so programmiert, dass er einen TCP/IP-Stapel 232, eine LM-Aufgabe 234 (LM: link management = Verbindungsmanagement), einen HTTP-Server 236 (HTTP: HyperText Transfer Protocol = Hypertext-Übertragungsprotokoll) und einen SNMP-Agenten 238 (SNMP: Simple Network Management Protocol = einfaches Netzwerkmanagement-Protokoll) implementiert. Der Mikroprozessor 230 managt jede drahtlose Verbindung eines aus solchen drahtlosen Verbindungen bestehenden Netzwerks (z. B. ein MAN), einschließlich einer örtlichen Verbindung 102 (1), die direkt mit dem Datenendgerät 100 verbunden ist. Der Mikroprozessor 230 ist über jedes NMS 132 (1) und über das DS 124 (1) zugänglich. Folglich kann das drahtlose Netzwerk der Verbindungen lokal gemanagt werden, wie z. B. über ein NMS 132 oder die DS 124, die an die TFU 106 angeschlossen ist. Zu diesem Zweck wird dem Mikroprozessor 230 eine Ethernet-MAC-Adresse (MAC: media access control = Medienzugriffssteuerung) zugeordnet. Alternativ kann das drahtlose Netzwerk der Verbindungen fern gemanagt werden, wie z. B. über ein NMS 132, das mit dem WAN (1) verbunden ist und durch Internetzugang mittels TCP/IP (Internet-Protokoll) auf den Mikroprozessor 230 zugreift. Der TCP/IP-Stapel 232 stellt diese TCP/IP-Schnittstelle durch das World Wide Web bereit. Zu diesem Zweck wird dem Mikroprozessor 230 eine Internetprotokoll-(IP-)Adresse zugeordnet.
  • Die LM-Aufgabe 234 stellt eine durch eines der NMS 132, 132' ausgelöste Funktion zum Ändern der Weise, auf die Daten über eine drahtlose Verbindung gesandt wer den, bereit. Die Datenrate für die Verbindung 102 kann z. B. über die in der ODU 104 enthaltene LM-Aufgabe 132 geändert werden.
  • Dies kann Senden eines Verbindungssteuerbefehls über die Verbindung 102 an die ODU 104' (1) beinhalten, so dass beide Datenendgeräte 100, 100' Daten mit derselben Rate übertragen. Solche Befehle werden durch ein im Funk-Datenübertragungsblockbildner 228 enthaltenes Overhead-Verbindungsmanagement-(OH/LM-)Modul 240 vom Mikroprozessor 230 empfangen und diesem zugeführt. So kombiniert der Funk-Datenübertragungsblockbildner 228 auf geeignete Weise von der LM-Aufgabe 234 bereitgestellten Netzwerkmanagement- und Verbindungssteuerverkehr mit von der MAC 222 erhaltenen Nutzlastdaten zu Funk-Datenübertragungsblöcken 350 (6) zur Übertragung über die Verbindung 102. Außerdem extrahiert der Funk-Datenübertragungsblockbildner 228 Netzwerkmanagement- und Verbindungssteuerverkehr aus von der Verbindung 102 empfangenen Funk-Datenübertragungsblöcken 350 (6) und führt sie über das OH/LM-Modul 240 der LM-Aufgabe 234 des Mikroprozessors 230 zu. Während zwei Arten von Datenverkehr (Nutzlast und Verbindungssteuerung) über Funk-Datenübertragungsblöcke 350 (6) übertragen werden, werden die Nutzlastdaten als über den Primärkanal 102A übertragen betrachtet, wogegen der Verbindungssteuerverkehr als über den Hilfskanal 102B übertragen betrachtet wird. Entsprechend werden diese beiden Kanäle 102A und 102B mittels eines Zeitmultiplex-Verfahrens betrieben.
  • Eine grafische Benutzeroberfläche, durch die von einem NMS 132, 132' (1) oder einer DS 124, 124' (1) aus zu Netzwerkmanagement- und Verbindungssteuerzwecken auf den Mikroprozessor 230 zugegriffen werden kann, wird vorzugsweise durch das HTTP-Webserver-Softwaremodul 236 erreicht, das durch den in der ODU 104 befindlichen Mikroprozessor 230 implementiert wird, und dem eine eindeutige IP-Adresse zugeordnet wird. Die Server-Software 236 arbeitet zusammen mit dem TCP/IP-Stapel 232. Gemäß diesem Aspekt der Erfindung wird die Server-Software 236 zum Bereitstellen einer grafischen Benutzeroberfläche genutzt, durch die Netz werkmanagementfunktionen ausgelöst werden. Diese Funktionen umfassen Abrufen von Netzwerkbedingungen im MAN repräsentierenden Daten und Ändern der Weise, auf die Daten über eine drahtlose Verbindung des MAN gesandt werden.
  • So sind der Zugriff auf Funktionen zum Managen des MAN und seiner drahtlosen Verbindungen und ihre Auslösung von in verschiedenen Abschnitten des MAN befindlichen Netzwerkmanagementstationen 132, 132' (NMS) aus unter Verwendung von in den NMS 132, 132' residenter Web-Browser-Software möglich. Diese grafische Benutzeroberfläche stellt eine benutzerfreundliche Umgebung bereit, die auf verschiedenen unterschiedlichen, von unterschiedlichen Herstellern erhaltenen NMS betrieben werden kann und durch diese zugänglich ist. Eine NMS 132, 132' kann beispielsweise eine von Sun Microsystems hergestellte Arbeitsstation, ein von irgendeinem von verschiedenen Herstellern hergestellter PC oder sogar ein zusammen mit einem Fernsehgerät verwendete Aufsatzbox (Set-Top-Box) sein. Verträglichkeit mit dem Web-Server wird durch eine in der NMS 132, 132' residente handelsübliche Web-Browser-Software erreicht. Dieser Aspekt der vorliegenden Erfindung spricht Verträglichkeitsbelange zwischen der NMS 132, 132' und dem Datenendgerät 100, 100' an.
  • Der in der ODU 104 befindliche SNMP-Agent 238 unterhält eine Managementinformations-Datenbank (MIB-Statistik), die eine Sammlung von Betriebsmitteln des MAN und des Datenendgeräts 100 entsprechenden verwalteten Objekten ist. Der SNMP-Agent 238 kann auf die MIB zugreifen, um bestimmte Aspekte des MAN und des Datenendgeräts 100 zu steuern, und er kann die MIB nach Informationen bezüglich der gemanagten Objekte abfragen. Das SNMP ist durch den HTTP-Server 236 zugänglich.
  • Die ODU 104 enthält auch einen Sendemodulator (TX Mod.) 242, einen Empfangsdemodulator (RX Demod.) 244 und ein Mikrowellenmodul (MWM) 246. Der Sendemodulator 242 führt eine Umsetzung von vom Funk-Datenübertragungsblockbildner 228 empfangenen digitalen Basisband-Ausgangsdaten in analoge Wellenformen durch, die zur Aufwärtsumsetzung in Mikrowellenfrequenzen und schließlich Senden über die drahtlose Verbindung 102 geeignet sind. Die durch den Sendemodulator 242 gebildeten analogen Wellenformen modulieren vorzugsweise einen 490 MHz-ZF-Träger. Es ist jedoch klar, dass zu diesem Zweck eine andere Frequenz als 490 MHz gewählt werden kann.
  • Der Empfangsdemodulator 244 führt Funktionen aus, die im Wesentlichen das Gegenteil der vom Sendemodulator 242 ausgeführten sind. Bei der bevorzugten Ausführungsform empfängt der Empfangsdemodulator 244 ein 150 MHz-ZF-Signal vom Mikrowellenmodul 246. Es ist jedoch klar, dass zu diesem Zweck eine andere Frequenz als 150 MHz gewählt werden kann. Der Empfangsdemodulator 244 steuert den Pegel dieses Signals über AGC (automatic gain control = automatische Verstärkungskontrolle) und führt dann eine Abwärtsumsetzung des Signals in das Basisband nach kohärenten Trägerrückgewinnungsverfahren durch und führt das abwärts umgesetzte Signal dem Funk-Datenübertragungsblockbildner 228 zu.
  • Das Mikrowellenmodul 246 führt eine Aufwärtsumsetzung in Mikrowellenfrequenz an dem vom Sendemodulator 242 generierten 490 MHz-ZF-Ausgangssignal durch und führt dieses aufwärts umgesetzte Signal einer Mikrowellenantenne 508 (12) zu, die die Daten über die Verbindung 102 sendet. Außerdem empfängt das Mikrowellenmodul 246 ein Mikrowellenfrequenzsignal von der Verbindung 102, führt eine Abwärtsumsetzung dieses Signals in ein 150 MHz-ZF-Signal durch und führt dann dieses abwärts umgesetzte Signal dem Empfangsmodulator 244 zu.
  • 4 zeigt ein schematisches Blockdiagramm der digitalen Signalverarbeitungs-MAC 222 und des Funk-Datenübertragungsblockbildners 228, die in dem in 2 gezeigten CODEC 220 enthalten sind. Die MAC 222 enthält eine Ratensteuerlogik 250 und Ratenpuffer 252. Die Ratensteuerlogik 250 empfängt über eine MII (media independent interface = medienunabhängige Schnittstelle) zwischen der MAC 222 und dem Sende-/Empfangsgerät 212 100BASE-T-Ethernet-Datenpakete bei 100 Mpbs vom 100BASE-T-Sende-/Empfangsgerät 212 (3).
  • Es ist zu beachten, dass die 100BASE-T-Ethernet-Datenpakete dem Sende-/Empfangsgerät 212 (3) als serieller Datenstrom zugeführt werden. In Übereinstimmung mit der Norm IEEE 802.3u wird der serielle Datenstrom mittels eines 4B/5B-Verfahrens codiert. Gemäß dem 4B/5B-Verfahren wird jeder Vier-Bit-Abschnitt (Halbbyte) jedes 100BASE-T-Datenpakets von einem 1-Bit umfassenden Daten-gültig-Feld begleitet. Folglich ist die Leitungsgeschwindigkeit für 100BASE-T aufgrund der Daten-gültig-Bits tatsächlich 125 Mbps, obwohl die serielle Datenübertragungsrate 100 Mbps beträgt, wobei angenommen wird, dass die Daten-gültig-Bits unberücksichtigt gelassen werden. Das Sende-/Empfangsgerät 212 setzt diesen seriellen Datenstrom in parallele Vier-Bit-Datenabschnitte (Halbbyte), ein Daten-gültig-Signal (RX DV), um, und es gewinnt auch ein Taktsignal aus dem Datenstrom zurück. Die Halbbyte, das Daten-gültig-Signal und Taktsignal werden vom Sende-/Empfangsgerät über die MII-Schnittstelle der MAC 222 zugeführt.
  • Die Halbbyte, das Daten-gültig-Signal und das rückgewonnene Taktsignal werden dann auf ein lokal generiertes Taktsignal synchronisiert. Dieses lokal generierte Taktsignal wirkt vorzugsweise bei 27,5 MHz und wird von einem im CODEC 220 (3) befindlichen, eine von Genauigkeit von 10 Teile pro Million aufweisenden 55 MHz-Kristalloszillator abgeleitet. Die Ratensteuerlogik 250 erkennt jedes vom Sende-/Empfangsgerät 212 empfangene 100BASE-T-Ethernet-Datenpaket. Bei der bevorzugten Ausführungsform prüft der Ratensteuerblock 250 dann jedes 100BASE-T-Ethernet-Datenpaket auf Fehler, wobei er die an jedes 100BASE-T-Ethernet-Paket angehängte FCS (frame check sequence = Datenübertragungsblock-Prüfsequenz) verwendet und von jedem 100BASE-T-Ethernet-Datenpaket seine Präambel und seine Datenübertragungsblock-Anfangskennzeichnung abisoliert (die Datenübertragungsblock-Prüfsequenz FCS für jedes 100BASE-T-Ethernet-Paket wird vorzugsweise beibehalten). Die Ratensteuerlogik 250 setzt auch jedes Ethernet-Datenpaket von Halbbyte in Byte um.
  • Die Ratensteuerlogik 250 berechnet die Länge jedes erkannten 100BASE-T-Ethernet-Datenpakets. Die Ratensteuerlogik 250 bestimmt auch, ob das Paket zu lang, zu kurz (ein Zwergpaket) oder falsch ausgerichtet ist.
  • Dann speichert die Ratensteuerlogik 250 die Pakete vorübergehend in Ratenpuffern 252. Bei der bevorzugten Ausführungsform werden die Byte für jedes Paket gemäß einem aus den Daten wiedergewonnenen Taktsignal in die Ratenpuffer 252 getaktet. Die Ratenpuffer 252 beinhalten vorzugsweise zwei FIFO-Puffer (Durchlaufpuffer) mit 16K Einträgen, einen für Pakete, die gerade gesandt werden, und einen für Pakete, die gerade empfangen werden. Die FIFO-Puffer stellen jeweils vorzugsweise ausreichend Speicher für jeden Eintrag zur Verfügung, so dass zusätzliche Informationen in den Ratenpuffern 252 zusammen mit dem Datenbyte gespeichert werden können. Solche zusätzlichen Informationen beinhalten vorzugsweise das Daten-gültig-Bit für jedes Halbbyte und eine Angabe darüber, ob es sich bei dem Halbbyte um Nutzlastdaten oder Overhead für die 100BASE-T-Ethernet-Pakete handelt. Das Overhead kann z. B. Paketintervallcodes (z. B. ein Byte/Oktett aller Nullen mit zugeordneten, nicht gesetzten Daten-gültig-Bits) und Paketanfangscodes enthalten. Unter der Annahme, dass Paketintervallcodes gespeichert werden, wird vorzugsweise ein einziger Paketintervallcode, der den mindestens erforderlichen Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Daten (z. B. 0,96 μs) darstellt, in den Ratenpuffern 252 gespeichert.
  • Dann zeichnet die Ratensteuerlogik 250 die vorher bestimmte Länge des 100BASE-T-Ethernet-Datenpakets in einem Längen- und Status-FIFO-Puffer 254 auf. Außerdem speichert die Ratensteuerlogik 250 eine Angabe des Status des Pakets (z. B. zu lang, zu kurz oder falsch ausgerichtet) im Längen- und Statuspuffer 254.
  • Der Funk-Datenübertragungsblockbildner 228 ist mit der MAC 222 verbunden und enthält den OH/LM-Block 240 (3), einen Paketsynchronisations-/-desynchronisationsblock 254, einen Reed-Solomon-Codierer/Decodierer (R-S-Codec) 258, einen Datenübertragungsblockbildungsblock 260, einen Pseudozufallszahl-(PN- Randomizer/Derandomizer-Block 262 (Randomizer/Derandomizer-Block = Block zum Umrechnen/Rückrechnen in bzw. von Zufallszahlen), einen Differentialcodierer/-decodierer 264 und einen Konstellationszuordner 266.
  • Der Paketsynchronisations-/-desynchronisationsblock 256 ruft die gespeicherten 100BASE-T-Ethernet-Datenpakete von den Ratenpuffern 252 bei einer geeigneten Rate ab, die teilweise von der zum Senden von Daten über die drahtlose Verbindung 102 verwendeten Datenübertragungsrate abhängt. Bei der bevorzugten Ausführungsform wird das Entfernen von Daten aus den Ratenpuffern 252 für ein Ethernet-Paket erst eingeleitet, wenn das Paket vollständig gespeichert worden ist. Während Perioden, in denen kein vollständiges Paket von den Ratenpuffern 252 zur Verfügung steht, wird vom Paketsynchronisations-/-desynchronisationsblock 254 ein Paketintervallcode eingesetzt.
  • Bei der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung führt der Paketsynchronisations-/-desynchronisationsblock 256 eine Neubildung der 100BASE-T-Ethernet-Datenpakete gemäß einer neu gebildeten Datenübertragungsblockstruktur 300 für in 5 dargestellte 100BASE-T-Ethernet-Datenpakete durch. Die neu gebildete Datenübertragungsblockstruktur 300 enthält ein Synchronisiationsmusterfeld 302, ein Längenfeld 304, ein Datenfeld 306 und ein Datenübertragungsblock-Prüfsequenz-(FCS-)Feld 308.
  • Es sei daran erinnert, dass die Ratensteuerlogik 250 (4) von jedem 100BASE-T-Ethernet-Datenpaket seine Präambel und seine Datenübertragungsblock-Anfangskennzeichnung abisoliert, bevor das Paket in den Ratenpuffern 252 gespeichert wird. Nach dem Abrufen jedes Pakets von den Ratenpuffern fügt der Paketsynchronisations-/-desynchronisationsblock 256 ein Synchronisationsmuster im Feld 302 und einen Längenwert im Feld 304 zum Paket hinzu. Der Längenwert wird vom Längen- und Statuspuffer 254 abgerufen.
  • Bei der bevorzugten Ausführungsform steuern finite Statusmaschinen den Paketsynchronisations-/-desynchronisationsblock 256 so, dass der Abruf von 100BASE-T-Ethernet-Paketen von den Ratenpuffern 252 zusammen mit der Länge und dem Status von jedem bei einer geeigneten Frequenz zum Bilden von Funk-Datenübertragungsblöcken 350 (6) ermöglicht wird. Auf 100BASE-T-Ethernet-Pakete, die den Sendeabschnitt der Ratenpuffer 252 passieren, wird eine Speicherungs- und Weiterleitungstechnik ("store and forward") angewandt. So werden über die drahtlose Verbindung 102 zu sendende Datenpakete in den Ratenpuffern 252 vollständig empfangen und darin gespeichert, bevor aus ihnen ein Funk-Datenübertragungsblock 350 gebildet wird. Auf 100BASE-T-Datenpakete, die den Empfangsabschnitt der Ratenpuffer 252 passieren, wird jedoch vorzugsweise eine Durchschaltetechnik ("cut through") angewandt. So werden die von der drahtlosen Verbindung 102 empfangenen Datenpakete an den Empfänger 212 (3) weitergeleitet, wie sie empfangen werden, ohne dass das gesamte Datenpaket in den Ratenpuffern 252 gespeichert wird.
  • In Tabelle 1 sind die einzelnen Bitwerte für das Synchronisationsmusterfeld 302 und für das Längenwertfeld 304 gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgeführt.
  • Tabelle 1
    Figure 00220001
  • Figure 00230001
  • Wie in Tabelle 1 gezeigt, ist das in das Synchronisationsfeld 302 gesetzte Synchronisationsmuster vorzugsweise ein Fünf-Oktett-(Fünf-Byte-)Muster, das durch einen Fünf-Bit-Willard-Code [11010] definiert ist. Der Willard-Code wird für jedes Oktett im Wesentlichen wiederholt, er wird aber für zwei der fünf Oktette invertiert. Der in das Längenfeld 304 gesetzte Längenwert ist vorzugsweise ein Elf-Bit-Wert L[10:0], der die Anzahl der Oktette (Byte) von im Datenfeld 306 enthaltenen Nutzlastdaten spezifiziert. So kann der Längenwert L[10:0] bei jedem Paket je nach der Länge der im 100BASE-T-Ethernet-Paket enthaltenen Datennutzlast variieren. Bei der bevorzugten Ausführungsform wir eine Zwölf-Bit-Golay-Prüfsumme G[11:0] für den Längenwert zusammen mit dem Längenwert im Längenfeld 304 gespeichert, wie in Tabelle 1 aufgeführt. Weil das Längenfeld 304 vorzugsweise drei Oktette (drei Byte) aufweist, wird der Wert Null (0) als Platzhalter zwischen dem Längenwert L[10:0] und der Golay-Prüfsumme G[11:0] verwendet.
  • Wie aus 5 ersichtlich ist, wird die Datennutzlast aus dem Ethernet-Paket im Datenfeld 306 gespeichert. Es ist zu beachten, dass 100BASE-T-Ethernet-Datenpakete herkömmlicherweise eine variable Länge aufweisen. Insbesondere kann der Datennutzlastabschnitt für ein herkömmliches 100BASE-T-Ethernet-Paket zwischen 64 und 1518 Oktetten (Byte) variieren. Folglich kann die Länge des Datenfelds 304 zwischen 64 und 1518 Byte variieren.
  • Ein wichtiger Aspekt der Neubildung der Ethernet-Datenpakete in der neu gebildeten Datenübertragungsblockstruktur 300 ist die Weglassung des 1 Bit langen Daten-gültig-Felds für jedes Halbbyte des Ethernet-Pakets. Vielmehr werden die Halbbyte zusammenhängend in das Datenfeld 306 gesetzt. Die Weglassung der Daten-gültig-Bits resultiert in merklichen Einsparungen der zum Senden des neu gebildeten Paket-Datenübertragungsblocks 300 über die drahtlose Verbindung 102 erforderlichen Bandbreite im Vergleich zum Mitsenden der Daten-gültig-Bits über die drahtlose Verbindung 102. Die FCS-Sequenz wird für jedes Ethernet-Paket beibehalten und in das FCS-Feld 308 gesetzt.
  • Der Paketsynchronisations-/-desynchronisationsblock 256 empfängt auch Verbindungssteuerdaten vom OH/LM 240 und zum Kombinieren dieser Verbindungssteuerdaten mit den neu gebildeten Paket-Datenübertragungsblöcken 300, die über die Verbindung 102 übertragen werden sollen.
  • Der R-S-Codec 258 empfängt die neu gebildeten Datenpaket-Datenübertragungsblöcke 300 und Verbindungssteuerbefehle vom Paketsynchronisations-/-desynchronisationsblock 256 und führt eine vorwärts gerichtete Reed-Solomon-(R-S-)Fehlerkorrektur-Codierung aus. Dann werden die R-S-codierten Daten dem Datenübertragungsblockbildungsblock 260 zugeführt, wo die R-S-codierten Daten gemäß Funk-Datenübertragungsblöcken 350 (6) formatiert werden.
  • 6 zeigt einen Funk-Datenübertragungsblock 350 gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Funk-Datenübertragungsblock 350 beinhaltet ein Synchronisationsfeld 352 zum Synchronisieren eines Empfängers auf den Funk-Datenübertragungsblock 350, ein Hilfsfeld 354 für das Netzwerkmanagement und vom OH/LM 240 erhaltenen, über den Hilfskanal 102B der drahtlosen Verbindung 102 zu übertragenden Verbindungssteuerverkehr sowie ein Datenfeld 356 und ein R-S-Paritätsfeld 358. Der in das Synchronisationsfeld gesetzte Wert ist vorzugsweise 47 hex.
  • Bei der bevorzugten Ausführungsform werden fortlaufend Funk-Datenübertragungsblöcke 350 gebildet und über die drahtlose Verbindung 102 gesandt, unabhängig davon, ob Daten von einem vollständigen Ethernet-Paket in den Ratenpuffern 252 (4) in eine Warteschlange eingereiht sind, um in neu gebildete Paket-Datenübertragungsblöcke 400 gesetzt zu werden. Während Perioden, in denen keine neu gebildeten Paket-Datenübertragungsblöcke zur Verfügung stehen, wird das Datenfeld 356 des aktuellen Funk-Datenübertragungsblocks 350 mit Ruhe code (alles Nullen) geladen. Desgleichen wird während Perioden, in denen keine Netzwerkmanagementbefehle in die Warteschlange eingereiht sind, um über den Hilfskanal 102B übertragen zu werden, das Hilfsfeld 354 mit Ruhecode (alles Nullen) geladen.
  • Es sei daran erinnert, dass neu gebildete Paket-Datenübertragungsblöcke 300 eine variable Länge gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung aufweisen. Das Datenfeld 356 jedes Funk-Datenübertragungsblocks 350 hat jedoch vorzugsweise eine feste Länge gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Demgemäß werden die R-S-codierten Daten vom R-S-Codec 258 zusammenhängend in das Datenfeld 356 jedes Funk-Datenübertragungsblocks 350 gesetzt, so dass Grenzen neu gebildeter Daten-Datenübertragungsblöcke 300 keine vorgegebene Beziehung zu Grenzen der Funk-Datenübertragungsblöcke 350 haben. Ein neu gebildeter Daten-Datenübertragungsblock 300 kann z. B. mehrere Funk-Datenübertragungsblöcke 350 überspannen. Alternativ können bis zu drei vollständige kleinere neu gebildete Daten-Datenübertragungsblöcke 300 in einem einzigen Funk-Datenübertragungsblock 350 enthalten sein. Ferner wird während Ruheperioden zwischen der Übertragung neu gebildeter Pakete vorzugsweise ein Ruhecode als Platzhalter im Datenfeld 356 jedes Funk-Datenübertragungsblocks 350 zur Erfüllung der zum Synchronisieren von 100BASE-T-Ethernet-Datenpaketen erforderlichen Taktungsanforderungen übertragen.
  • Während Funk-Datenübertragungsblöcke 350 gebildet werden, werden Mehrfache der Funk-Datenübertragungsblöcke 350 zur Bildung eines Funk-"Überdatenübertragungsblocks" 380 (7) kombiniert. 7 zeigt einen Funk-Überdatenübertragungsblock 380 gemäß der vorliegenden Erfindung. Bei der bevorzugten Ausführungsform beinhaltet jeder Funk-Überdatenübertragungsblock 380 16 aufeinanderfolgende Funk-Datenübertragungsblöcke 350 (6). Für den ersten Funk-Datenübertragungsblock 382 des Überdatenübertragungsblocks 380 wird der in das Synchronisationsfeld 352 gesetzte Wert invertiert (in B8 hex geändert). In den zweiten bis sechzehnten Funk-Datenübertragungsblöcken 384 bleibt jedoch der in das Synchronisationsfeld 352 gesetzte Wert unverändert. Der in das Synchronisationsfeld 352 des ersten Funk-Datenübertragungsblocks 386 gesetzte Wert für einen nächsten Funk-Überdatenübertragungsblock 388 wird ebenfalls invertiert. Diese Inversion des Synchronisationswerts für den ersten Funk-Datenübertragungsblock 350 jedes Funk-Überdatenübertragungsblocks 380 ermöglicht die Erkennung der Funk-Überdatenübertragungsblöcke 500 nach dem Empfang.
  • Der Funk-Überdatenübertragungsblock 380 wird dem PN-Randomizer/Derandomizer 262 zugeführt. Der PN-Randomizer/Derandomizer 262 führt eine Quadraturamplitudenmodulation (QAM) durch, wobei auf dem gesamten Funk-Überdatenübertragungsblock 380 mit Ausnahme der in das erste Synchronisationsfeld 352 jedes Überdatenübertragungsblocks 380 gesetzten invertierten Synchronisationswerte eine Verwürfelung durchgeführt wird. Durch Deaktivieren des PN-Randomizer/Derandomizer 262 für die invertierten Synchronisationswerte kann der verwürfelte Überdatenübertragungsblock 380 beim Empfang erkannt werden. Bei der bevorzugten Ausführungsform ordnet der Verwürfelungsvorgang jedes Oktett (Byte) des Funk-Überdatenübertragungsblocks 380 (mit Ausnahme der invertierten Synchronisationswerte) zwei aufeinander folgenden Vier-Bit-Symbolen zu, wobei ein Polynom der 13. Ordnung verwendet wird, wie durch das schematische Blockdiagramm des PN-Randomizer/Derandomizer 262 gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt ist.
  • Wie aus 8 ersichtlich ist, wird jedes Oktett des Funk-Überdatenübertragungsblocks 380 (mit Ausnahme der invertierten Synchronisationswerte) in zwei aufeinander folgende Vier-Bit-Abschite B[3:0] unterteilt, die auf die entsprechend gekennzeichneten, in 8 dargestellten Eingänge angewandt werden. Diese Eingänge entsprechen In-Phasen- und Quadratur-(I&Q-)Symbolkomponenten I1, I0, Q1, Q0. Ein Rückkopplungs-Schieberegister 400 generiert das spezifizierte Polynom 13. Ordnung. Die Inhalte ausgewählter Speicherzellen des Rückkopplungs-Schieberegisters 400 werden durch logische Exklusiv-ODER-Blöcke 402, 404, 406 und 408 mit jedem Vier-Bit-Abschnitt b[3:0] des Funk- Datenübertragungsblocks exklusiv geODERt. Ausgänge der Exklusiv-ODER-Blöcke 402, 404, 406 und 408 bilden I&Q-Symbolkomponenten I1', I0', Q1', Q0'.
  • Die Symbolkomponenten I1', I0', Q1', Q0' werden auf den Differenzialcodierer-/decodiererblock 264 (4) angewandt. 9 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines im Differentialcodierer-/decodiererblock 264 (4) enthaltenen Differentialcodierers 264A und charakteristische Gleichungen gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Codieren 264A bildet Signalkomponenten I1'', I0'', Q1'', Q0''. Bei der bevorzugten Ausführungsform wird der Codieren 264A durch eine entsprechend vorkonditionierte Verweistabelle implementiert.
  • Der Differentialcodierer codiert die verwürfelten Symbole vom PN-Randomizer/Derandomizer 262 so, dass durch Quantenphasen-Differenzierung der gesandten Symbole gemäß Modulo π/2 die ursprünglichen uncodierten Daten wiedergewonnen werden, unabhängig davon, welche der vier möglichen Quantenphasen-Ausrichtungen in dem in 10 dargestellten Decodierer 264B gewählt wird.
  • 10 zeigt ein schematisches Blockdiagramm des im Differentialcodierer/-decodierer 264 (4) enthaltenen Differentialcodierers 264B und charakteristische Gleichungen gemäß der vorliegenden Erfindung. Bei der bevorzugten Ausführungsform wird der Differentialcodierer 264B durch eine entsprechend vorkonditionierte Verweistabelle implementiert.
  • Die vom Codieren 264A gebildeten Symbolkomponenten I1'', I0'', Q1'', Q0'' werden auf den Konstellationszuordner 266 (4) angewandt. Der Konstellationszuordner 266 ordnet Vier-Bit-Abschnitte des Funk-Datenübertragungsblocks 350 gemäß Quadraturamplitudenmodulationstechniken (16 QAM) sechzehn unterschiedlichen Symbolen zu, wie in 11 gezeigt ist.
  • 11 zeigt eine Zuordnungskonstellation für den Konstellationszuordner 266 (4) gemäß der vorliegenden Erfindung. Bei der bevorzugten Ausführungsform wird diese Konstellation durch eine vom Digital Audio Visual Counsel (DAVIC) festgelegte Norm definiert. Die Eingangssymbolkomponenten I1'', I0'', Q1'', Q0'' werden den Ausgangssymbolkomponenten Is, Im, Qs, Qm zugeordnet, wie in Tabelle 2 aufgeführt. Die zugeordneten Symbole werden dann vom Konstellationszuordner 266 (4) dem Sendemodulator 242 (3) zugeführt.
  • Tabelle 2
    Figure 00280001
  • Empfangene Funk-Überdatenübertragungsblöcke 380 (7) werden vom Empfangs-Demodulator 244 (3) dem Konstellationszuordner 266 (4) zugeführt. Während des Empfangs der Funk-Überdatenübertragungsblöcke 380 wird jeder Funk-Überdatenübertragungsblock 380 durch den Konstellationszuordner 262, der eine Umkehrung der Zuordnungsoperation gemäß den in Tabelle 2 aufgeführten Beziehungen ausführt, von den Symbolen Is, Im, Qs, Qm in die Symbolkomponenten I1'', I0'', Q1'', Q0'' zurück umgesetzt.
  • Bei der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das QAM-Format unter der Steuerung des Mikroprozessors 230 auf der Basis von Schwund durch Regen oder durch Bittfehlerraten (BER = bit error rates) erkannter Störung oder auf Empfangen eines Verbindungssteuerbefehls hin dynamisch geändert werden. Das QAM-Format kann z. B. von 16 QAM dynamisch in 4 QAM geändert werden. Alternativ kann das QAM-Format von 16 QAM in 4 QAM und mit der Anwendung von Spektrumspreizung geändert werden. Als Folge fällt die Datensendebitrate ab, es würde jedoch erwartet, dass auch die Fehlerrate abfällt. Umgekehrt kann das QAM-Format von 16 QAM dynamisch in 64 QAM geändert werden, was zu einer höheren Datensendebitrate führt.
  • Dann decodiert der Differentialdecodierer 264B (10) die Symbolkomponenten I1'', I0'', Q1'', Q0'' zu Symbolkomponenten I1', I0', Q1', Q0'. Als Nächstes wird der Funk-Überdatenübertragungsblock 380 an den invertierten Synchronisationswerten für den ersten Funk-Datenübertragungsblock jedes Funk-Überdatenübertragungsblocks 380 erkannt. Dann werden die Symbolkomponenten I1', I0', Q1', Q0' dem PN-Randomizer/Derandomizer 262 (4) zugeführt, der sie für jedes Oktett jedes Funk-Datenübertragungsblocks 350 (6) des Funk-Überdatenübertragungsblocks 380 (7) in die ursprünglichen zwei aufeinander folgenden Vier-Bit-Abschnitte b[3:0] zurück umgesetzt.
  • Dann wird der Funk-Datenübertragungsblock 350 durch Erkennen des nicht invertierten Synchronisationswerts im Feld 352 (6) für jeden Funk-Datenübertragungsblock 350 auf den Funk-Überdatenübertragungsblock 380 synchronisiert. Vorwärts gerichtete Fehlerkorrektur wird durch den R-S-Codec 258 (4) ausgeführt. Für jeden einen durch den R-S-Codec 258 nicht korrigierbaren Fehler aufweisenden Funk-Datenübertragungsblock 350 liefert der R-S-Codec 258 einen Hinweis, vorzugsweise durch Setzen eines Kennzeichens, das zusammen mit den betroffenen Paketdaten in den Ratenpuffern 252 gespeichert wird. Für jedes durch die Ratensteuerlogik 250 gebildete Ethernet-Paket, das von einem solchen nicht korrigierten Fehler betroffen ist, wie durch den R-S-Codec 258 (4) gekennzeichnet, liegt das dem Sende-/Empfangsgerät 212 (3) über die MII-Schnittstelle zugeführte Sendefehlersignal TXER an. Eine Verbindungsschicht-Antwort kann angewandt werden, um erneutes Senden des Pakets zu veranlassen.
  • Die neu gebildeten Daten-Datenübertragungsblöcke 300 werden dann vom R-S-Codec an den Paketsynchronisations-/-desynchronisationsblock 256 weitergegeben. Im Paketsynchronisations-/-desynchronisationsblock 256 werden die neu gebildeten Daten-Datenübertragungsblöcke 300 (5) sowie Netzwerkmanagement- und Steuerdaten erkannt und aus der Struktur der Funk-Datenübertragungsblöcke 350 extrahiert. Für die neu gebildeten Daten-Datenübertragungsblöcke 300 erfolgt dies durch eine gefensterte Suchtechnik, die "Machted"-(Angepasste-)Filter-Korrelation nutzt. Die Suchtechnik wird zum Lokalisieren des Fünf-Oktett-Synchronisationswerts im Synchronisationsfeld 302 (auf dem Willard-Code basierend) für jeden neu gebildeten Daten-Datenübertragungsblock 300 verwendet. Wenn die Paketsynchronisation aufrechterhalten wird, umfasst das Suchfenster vorzugsweise nur Paketintervallperioden (wenn das Datenfeld 356 des Funk-Datenübertragungsblocks 350 den Ruhecode enthält). Während Perioden, in denen die Paketsynchronisation nicht erkannt wird, wird jedoch das Suchfenster so erweitert, dass es das gesamte Paket umfasst. Sobald die Synchronisation erhalten wird, wird das Fenster wieder verkleinert.
  • Eine Korrelationssuche wird durch den Paketsynchronisations-/-desynchronisationsblock 256 unter Verwendung eines angepassten Filters ausgeführt, der auf Oktett-für-Oktett-Basis eine Korrelation ausführt. Akkumulation durch Addition wird bei 40 Bits Daten gleichzeitig (5 Byte) ausgeführt, während Oktette durch den angepassten Filter rutschen. Der akkumulierte Wert wird mit einer vorge gebenen Schwelle für jedes Oktett verglichen. Wird die Schwelle überschritten, wird der Beginn eines neu gebildeten Daten-Datenübertragungsblocks 300 angezeigt.
  • Sobald ein Synchronisationswert erkannt wird, werden der Längenwert für das Paket und der Golay-Code aus dem Längenfeld 304 gelesen. Der Längenwert wird mittels des Golay-Codes verifiziert. Falls erforderlich, wird der Längenwert unter Verwendung des Golay-Codes korrigiert. Ist der Längenwert jedoch korrumpiert und nicht korrigierbar, wird das Paket ignoriert, während die Suche nach einem nächsten Synchronisationswert fortgesetzt wird.
  • Angenommen, der Längenwert ist korrekt oder korrigierbar, wird der neu gebildete Daten-Datenübertragungsblock 300 durch den Paketsynchronisations-/-desynchronisationsblock 256 in Acht-Bit-Abschnitten (Byte) zum Verarbeiten in ein 100BASE-T-Ethernet-Paket in die Ratenpuffer 252 geladen. Vom Längenwert wird das Daten-gültig-Bit für jedes Byte ebenfalls regeneriert und in den Datenpuffern 252 gespeichert. Ein einziger Paketintervallcode wird in den Ratenpuffern 252 zur Trennung jedes Pakets gespeichert. Netzwerkmanagement- und Verbindungssteuerdaten vom Hilfsfeld 354 jedes empfangenen Funk-Datenübertragungsblocks 350 werden mittels eines Zeitmultiplex-Verfahrens dem Mikroprozessor 230 (3) zugeführt.
  • Dann wird die Suche nach einem nächsten Synchronisationswert bis zum Ende des neu gebildeten Daten-Datenübertragungsblocks 300 deaktiviert, wie durch den korrekten oder korrigierten Längenwert angezeigt.
  • Neu gebildete Daten-Datenübertragungsblöcke 300 werden durch die Ratensteuerungslogik 250 gesteuert vom Paketpuffer 252 abgerufen und mit dem Sende-/Empfangsgerät 212 (3) in das herkömmliche 100BASE-T-Ethernet-Format für die MII-Schnittstelle zurückgebracht. Dies erfolgt durch Wiederherstellen der Präambel und der Datenübertragungsblock-Anfangskennzeichnung für jedes 100BASE-T-Ethernet-Paket. Dann werden die herkömmlichen 100BASE-T-Ethernet-Pakete dem 100BASE-T-Sende-/Empfangsgerät 212 (3) bei einer für das 100BASE-T-Sende-/Empfangsgerät 212 geeigneten Rate zugeführt. Dann überträgt das 100BASE-T-Sende-/Empfangsgerät 212 die Pakete an die TFU (1 und 3). Bei der bevorzugten Ausführungsform beinhaltet die Ratensteuerlogik 250 eine finite Statusmaschine zur Ausführung der Funktion des Abrufens der Ethernet-Pakete von den Ratenpuffern 252 und Zuführen dieser Ethernet-Pakete zum 100BASE-T-Sende-/Empfangsgerät 212. So synchronisiert die Ratensteuerlogik 250 die Pakete auf ein Taktsignal, das zur Übertragung der 100BASE-T-Datenpakete mit dem lokal generierten, zum Bilden und Übertragen von Funk-Datenübertragungsblöcken 350 (6) verwendeten Taktsignal verwendet wird.
  • Wie aus den 3 und 4 ersichtlich ist, empfängt der Sendemodulator 242 bei der bevorzugten Ausführungsform Vier-Bit-Symbole vom Konstellationszuordner 266 des Funk-Datenübertragungsblockbildners 228 im CODEC 220 bei 27,5 MBaud. Jedes Symbol wird in eine komplexe In-Phasen- und Quadratur-(I&Q-)Spannung umgesetzt und dann mittels eines Quadratwurzel-Kosinusfilters im Sendemodulator 242 impulsgeformt. Schließlich moduliert das Symbol ein 490 MHz-Zwischenfrequenz-(ZF-)Ausgangssignal. Der Ausgangspegel des vom Sendemodulator 242 gebildeten Signals ist unter der Steuerung des Mikroprozessors 230 über einen ununterbrochenen Bereich selektiv einstellbar. Einstellungen des Ausgangspegels werden vorzugsweise als Reaktion auf erkannten Schwund durch Regen, erkannte Störung oder als Reaktion auf einen Verbindungssteuerbefehl ausgeführt. Das modulierte, vom Sendemodulator 242 gebildete ZF-Signal wird dem Mikrowellenmodul 246 zugeführt.
  • Der Empfangsmodulator 244 umfasst vorzugsweise einen 0-dB/20-dB ZF-Dämpfer im Empfangsweg, der unter Steuerung des Mikroprozessors 230 in Abhängigkeit vom Bereich der Verbindung 102 wählbar ist. Typischerweise wird dieser Dämpfer für 0-dB eingestellt. Für Verbindungsbereiche von weniger als ca. 50 Meter wird der Dämpfer jedoch vorzugsweise für 20-dB-Dämpfung eingestellt. Der Empfangsdemodulator 244 führt eine adaptive Anstiegsentzerrung durch, um die Wirkungen von durch das Senden über die Verbindung 102 verursachter Verzerrung zu minimieren.
  • Ferner umfasst der Empfangsdemodulator 244 vorzugsweise auch einen adaptiven Zeitbereichsentzerrer zur Ausführung von Symbolsynchronisierung, und es wird ein Square-Root-Raised-Cosine-(zur Quadratwurzel erhobener Kosinus-)Prozess angewandt, um die Zwischensymbolstörung zu minimieren.
  • 12 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Ethernet-zu-Funk-Datenübertragungsblock-Synchronisierungsabschnitts 268 der Ratensteuerlogik 250 (4) und eines Sendepuffers 252A gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Sendepuffer 252A bildet einen Abschnitt der Ratenpuffer 252 (4). 100BASE-T-Fast-Ethernet-Pakete und ein Empfangsdaten-gültig-Signal RXDV vom Sende-/Empfangsgerät 212 werden in den Sendepuffer 252A empfangen, wie oben unter Bezugnahme auf 4 erläutert ist. Außerdem wird ein Taktsignal bei 25 MHz vom eingehenden Datenpaket abgeleitet und zur Taktung der eingehenden Ethernet-Datenpakete in den Sendepuffer 252A verwendet.
  • Das Empfangsdaten-gültig-Signal RXDV wird einem ersten Eingang eines Arbitrierungslogikblocks 270 bereitgestellt. Als Reaktion auf das Speichern eines vollständigen Ethernet-Pakets im Sendepuffer 252A, wie durch das Daten-gültig-Signal RXDV angezeigt, weist die Arbitrierungslogik 270 einen Paketzähler 272 an, einen Zählwert um eins zu erhöhen. Während Ethernet-Pakete vom Sendepuffer 252A abgerufen werden, wird auch ein Verzögerte-Daten-gültig-Signal vom Sendepuffer 252A abgerufen. Dieses Verzögerte-Daten-gültig-Signal wird an einen zweiten Eingang zum Arbitrierungslogikblock 270 angelegt. Als Reaktion auf das Entfernen eines vollständigen Ethernet-Datenpakets aus den Sendepuffern 252A, während es dem Synchronisations-/Desynchronisations-Logikblock 256 zugeführt wird, wie durch das Verzögerte-Daten-gültig-Signal angezeigt, weist der Arbitrierungslogikblock 282 den Paketzähler 272 an, den Zählwert um eins zu verringern. So erhält der Paketzähler 272 einen aktuellen Zählwert vollständiger Ethernet-Datenpakete im Sendepuffer 252A aufrecht.
  • Dieser Zählwert wird vom Paketzähler 272 einem Schwellenvergleichsblock 274 zugeführt. Der Schwellenvergleichsblock 274 benachrichtigt eine Lese-Paket-Statusmaschine 276, wenn eine ausreichende Anzahl vollständiger Ethernet-Pakete im Sendepuffer 252A gespeichert sind, um den Abruf der Pakete vom Sendepuffer 252A einzuleiten. Bei der bevorzugten Ausführungsform muss nur ein vollständiges Ethernet-Paket im Sendepuffer 252A gespeichert sein, um die Lese-Paket-Statusmaschine 276 zum Abrufen des Pakets zu initiieren. Sobald sie zum Abrufen eines Pakets initiiert ist, aktiviert die Lese-Statusmaschine 276 einen ersten Eingang zu einem logischen UND-Gatter 278. Ein zweiter Eingang zum logischen UND-Gatter 278 empfängt ein Datenübertragungsblock-lesen-Aktivierungssignal von der Synchronisations-/Desynchronisationslogik 256 (4). Dieses Datenübertragungsblock-lesen-Aktivierungssignal wird aktiviert, wenn die Synchronisations-/Desynchronisationslogik 256 zum Empfangen der Ethernet-Paketdaten zur Einfügung in einen Funk-Datenübertragungsblock 350 (6) bereit ist.
  • Ein Ausgang des logischen UND-Gatters 278 ist zum Abrufen des Pakets vom Sendepuffer 252A mit einem Leseeingang des Sendepuffers 252A verbunden. Während es abgerufen wird, wird das Paket der Synchronisations-/Desynchronisationslogik 256 zugeführt.
  • Ein wichtiger Aspekt des Ethernet-zu-Funk-Datenübertragungsblock-Synchronisationsabschnitts 268 der Ratensteuerlogik 250 (4) besteht darin, dass sie das Empfangen von Ethernet-Datenpaketen gemäß einem zum lokal erzeugten Taktsignal asynchronen 25 MHz-Taktsignal synchronisiert. Es ist zu beachten, dass das 25 MHz-Taktsignal von den eingehenden Ethernet-Datenpaketen abgeleitet und an den Sendepuffer 252A zum Speichern der Paketdaten angelegt wird, während das lokal generierte Taktsignal an den Sendepuffer 252A zum Abrufen von Ethernet-Paketdaten vom Sendepuffer angelegt wird. Folglich arbeiten die Arbitrierungslogik, der Paketzähler 272 und die Schwellenvergleichslogik 274 gemäß dem abgeleiteten 25 MHz-Takt, während die Lese-Paket-Statusmaschine 276 und der Funk-Datenübertragungsblockbildner 228 (4) gemäß dem lokal generierten Takt arbeiten.
  • Bei der bevorzugten Ausführungsform beträgt das lokal generierte Taktsignal 27,5 MHz. Weil das lokal generierte Taktsignal eine höhere Rate aufweist als das von den eingehenden Ethernet-Paketen abgeleitete Taktsignal, wäre es bei Abwesenheit des Synchronisierungsabschnitts 268 der Ratensteuerlogik 250 möglich, dass der Sendepuffer 252A leer würde, während ein Ethernet-Paket immer noch in den Sendepuffer 252A empfangen würde. Folglich vermeidet der Synchronisierungsabschnitt 268 der Ratensteuerlogik 250 dieses mögliche Problem.
  • Angenommen, dass eine adaptive Gegenmaßnahme angewandt wird, die die Rate, bei der Funk-Datenübertragungsblöcke 350 (6) gebildet werden, verringert, verringert dies auch die Rate, bei der die Daten aus Ethernet-Paketen aus dem Sendepuffer 252A abgerufen werden. Wenn angenommen wird, dass diese Rate unter 25 MHz (z. B. 13,75 MHz) beträgt, muss kein vollständiges Paket im Sendepuffer 252A gespeichert werden, bevor der Abruf eines solchen Pakets eingeleitet wird. Bei der bevorzugten Ausführungsform wird unter solchen Umständen Durchschalten angewandt, wobei das eingehende Ethernet-Datenpaket an den Funk-Datenübertragungsblockbildner 228 (4) geliefert wird, bevor das vollständige Paket in den Sendepuffer 252A empfangen wird.
  • 13 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Funk-Datenübertragungsblock-zu-Ethernet-Synchronisierungsabschnitts 280 der Ratensteuerlogik 250 (4) gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Empfangspuffer 252B bildet einen Abschnitt der Ratenpuffer 252 (4). Von Funk-Datenübertragungsblöcken 350 (6) wiedergewonnene 100BASE-T-Fast-Ethernet-Pakete und ein wiedergewonnenes Empfangsdaten-gültig-Signal RXDV vom Synchronisations-/Desynchronisationsblock 256 werden in den Empfangspuffer 252B empfangen, wie oben unter Bezugnahme auf 4 erläutert ist. Das intern generierte Taktsignal bei 27,5 MHz ist synchron mit den Funk-Datenübertragungsblöcken 350 (6) und wird zur Taktung der eingehenden Ethernet-Datenpakete in den Empfangspuffer 252B verwendet. Im Emp fangspuffer 252B gespeicherte Ethernet-Datenpakete werden abgerufen und dem Sende-/Empfangsgerät 212 (3) gemäß einem 25 MHz-Takt zugeführt.
  • Wird für über die Verbindung 102 übertragene Daten keine Spektrumspreizung angewendet, wirkt das zum Takten von Daten in den Empfangspuffer 252B verwendete Taktsignal vorzugsweise bei 27,5 MHz. Weil das zum Abrufen von Daten aus dem Empfangspuffer 252B verwendete Taktsignal vorzugsweise bei 25 MHz wirkt, gibt es keine Möglichkeit, dass der Empfangspuffer 252B leer wird, während ein Ethernet-Paket immer noch in den Empfangspuffer 252B empfangen wird.
  • Im Falle, dass jedoch Spektrumspreizung für über die Verbindung 102 übertragene Daten angewandt wird, kann das an den Empfangspuffer 252B angelegte Signal bei einer niedrigeren Frequenz (z. B. 13,75 MHz) wirken, die mit dem intern generierten 27,5 MHz-Taktsignal synchron ist. In diesem Fall wäre es möglich, dass der Empfangspuffer 252B leer wird, während ein Ethernet-Paket immer noch in den Empfangspuffer 252B empfangen wird. Folglich vermeidet der Synchronisierungsabschnitt 280 der Ratensteuerlogik 250 dieses mögliche Problem, wie unten erläutert ist.
  • Das wiedergewonnene Empfangsdaten-gültig-Signal wird vom Synchronisations-/Desynchronisationsblock 256 (4) einem ersten Eingang eines Arbitrierungslogikblocks 282 und einer Lese-Paket-Statusmaschine 288 zugeführt. Als Reaktion auf das Speichern eines vollständigen Ethernet-Pakets im Empfangspuffer 252B, wie durch das wiedergewonnene Daten-gültig-Signal angezeigt, weist die Arbitrierungslogik 282 einen Paketzähler 284 an, einen Zählwert um eins zu erhöhen. Während Ethernet-Pakete vom Empfangspuffer 252B abgerufen werden, wird auch ein Daten-gültig-Signal RXDV vom Empfangspuffer 252B abgerufen. Dieses Daten-gültig-Signal RXDV wird vom Sende-/Empfangsgerät 212 (3) verwendet und an einen zweiten Eingang zum Arbitrierungslogikblock 282 angelegt. Als Reaktion auf das Entfernen eines vollständigen Ethernet-Datenpakets aus dem Empfangspuffer 252B und Liefern an das Sende-/Empfangsgerät 212 (3), wie durch das Daten-gültig-Signal RXDV angezeigt, weist der Arbitrierungslogikblock 282 den Paketzähler 284 an, den Zählwert um eins zu verringern. So erhält der Paketzähler 284 einen aktuellen Zählwert vollständiger Ethernet-Datenpakete im Empfangspuffer 252B aufrecht.
  • Dieser Zählwert wird vom Paketzähler 284 einem Schwellenvergleichsblock 286 zugeführt.
  • Der Schwellenvergleichsblock 286 benachrichtigt eine Lese-Paket-Statusmaschine 288, wenn eine ausreichende Anzahl vollständiger Ethernet-Pakete im Empfangspuffer 252B gespeichert sind, um den Abruf der Pakete vom Empfangspuffer 252B einzuleiten. Bei der bevorzugten Ausführungsform muss nur ein vollständiges Ethernet-Paket im Empfangspuffer 252B gespeichert sein, um die Lese-Paket-Statusmaschine 288 zum Abrufen des Pakets zu initiieren. Sobald sie zum Abrufen eines Pakets initiiert ist, aktiviert die Lese-Statusmaschine 288 einen ersten Eingang zu einem logischen UND-Gatter 290. Ein zweiter Eingang zum logischen UND-Gatter 290 empfängt ein LAN-Lesetakt-Aktivierungssignal vom Sende-/Empfangsgerät 212 (3). Dieses LAN-Lesetakt-Aktivierungssignal wird aktiviert, wenn das Sende-/Empfangsgerät 212 zum Empfangen der Ethernet-Paketdaten zur Übertragung an die TFU 106 (1) bereit ist.
  • Ein Ausgang des logischen UND-Gatters 290 ist zum Abrufen des Pakets vom Empfangspuffer 252B mit einem Leseeingang des Empfangspuffers 252B verbunden. Während es abgerufen wird, wird das Paket dem Sende-/Empfangsgerät 212 zugeführt. Demgemäß verhindert dieser Aspekt der vorliegenden Erfindung, dass der Empfangspuffer 252B geleert wird, während ein Paket vom Empfangspuffer 252B dem Sende-/Empfangsgerät 212 (3) zugeführt wird.
  • Ein erster alternativer Ansatz zum Vermeiden von Überlauf im Empfangspuffer 252B des Datenendgeräts 100 während Perioden, in denen Daten über die drahtlose Verbindung 102 gemäß maximalen Senderaten übertragen werden, kann implementiert werden, wenn eine Ethernet-Datenquelle (z. B. ein Datenendgerät im LAN 128') bei einer geringfügig höheren Rate arbeitet als der zum Entfernen der Daten aus dem Empfangspuffer 252B verwendete Bezugstakt. Dieser Ansatz umfasst Überwachen der aktuellen Tiefe des Empfangspuffers 252B, und während der Umfang des besetzten Speicherplatzes zunimmt, wird die Senderate der Ethernet-Datenquelle mittels eines spannungsgesteuerten Oszillators nach oben angepasst. Während der Umfang des besetzten Speicherplatzes abnimmt, wird die Senderate des Sende-/Empfangsgeräts 212 nach unten angepasst. Wenn der Puffer nahezu leer ist, wird die Senderate auf den Nennpegel von 25 MHz eingestellt. Die Ausgangs- und lokalen Frequenzbezüge müssen innerhalb von 100 Teilen pro Million über oder unter den durch die IEEE 802.3 Ethernet spezifizierten 25 MHz sein.
  • Bei einem zweiten alternativen Ansatz zum Vermeiden von Überlauf im Empfangspuffer 252B des Datenendgeräts 100 während Perioden, in denen Daten über die drahtlose Verbindung 102 gemäß maximalen Senderaten übertragen werden, wird das zur Weiterleitung von aus dem Empfangspuffer 252B entfernten Paketen verwendete Mindestpaketintervall verringert. Statt durch Verwendung von 12-Byte-Zeiten zur Darstellung des Paketintervalls kann das Paketintervall durch 11 Byte-Zeiten dargestellt werden. Dies kann eine Verletzung der Norm IEEE 802.3 für das Mindestpaketintervall zur Folge haben, jedoch wird erwartet, dass diese Folge wünschenswerter ist als der Verlust von Paketdaten, falls der Empfangspuffer 252B überlaufen sollte.
  • Ein dritter alternativer Ansatz zum Vermeiden von Überlauf im Empfangspuffer 252B des Datenendgeräts 100 während Perioden, in denen Daten über die drahtlose Verbindung 102 gemäß maximalen Senderaten übertragen werden, besteht darin, dass der Mikroprozessor 230 des Datenendgeräts 100 einen Verbindungssteuerbefehl an das Datenendgerät 100' sendet. Dieser Verbindungssteuerbefehl führt dem Schicht-zwei-Schalter 600' ein Pausenpaket zu (der Schicht-zwei-Schalter 600' und die zugeordneten Paketpuffer 602' sind nicht gezeigt, weil jedoch das Datenendgerät 100' mit dem Datenendgerät 100 identisch ist, ist klar, dass der Schicht-zwei-Schalter 600 und die Paketpuffer 602, die in 16 dargestellt sind, identische Gegenstücke im Datenendgerät 100' haben, die hierin als 600' und 602' bezeichnet sind). Das Pausepaket veranlasst den Schalter 600' zum vorübergehenden Speichern von Paketen in seinen zugeordneten Paketpuffern 602' statt zum Senden solcher Pakete an den Empfangspuffer 252B.
  • 14 zeigt ein schematisches Blockdiagramm des Mikrowellenmoduls (MWM) 246 (3) und der Mikrowellenantenne 508 gemäß der vorliegenden Erfindung. Das MWM-Modul 246 bildet ein drahtloses Sende-/Empfangsgerät zum Implementieren von drahtloser Übertragung über die Verbindung 102 (1). Das MWM 246 beinhaltet einen Aufwärts-Sendeumsetzer (TX-U/C) 500, der zum Empfangen von Signalen vom Sendemodulator 242 verbunden ist. Der TX U/C 500 führt eine Aufwärtsumsetzung von vom Sendemodulator 242 empfangenen 490 MHz-ZF-Signalen in Mikrowellenfrequenz zur Übertragung über die Verbindung 102 durch. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist die Frequenz der Sendung über die Verbindung 102 unter der Steuerung durch den Mikroprozessor 230 in 12,5 MHz-Schritten über zwei benachbarte Mikrowellenbänder (z. B. 38,6–39,2 GHz und 39,3–40,0 GHz) hinweg wählbar.
  • Ein mit dem Aufwärts-Sendeumsetzer 500 verbundener Sendeleistungsverstärker (TX-P/A) 502 verstärkt die durch den Aufwärts-Sendeumsetzer 500 zugeführten Mikrowellensignale auf einen geeigneten Pegel. Bei der bevorzugten Ausführungsform hat der Sendeleistungsverstärker 502 einen 1-dB Kompressionspunkt bei ungefähr 17 dBm. Die Nennleistung wird vorzugsweise auf 11 dBm eingestellt, die Sendeleistung ist jedoch durch den Mikroprozessor 230 als Reaktion auf erkannten Schwund durch Regen, erkannte Störung oder als Reaktion auf einen Verbindungssteuerbefehl selektiv steuerbar.
  • Ein mit dem Ausgang des Sendeleistungsverstärkers 502 verbundener Sende-Teilbandfilter 504 filtert unerwünschte Frequenzen aus dem über die Verbindung 102 zu sendenden Mikrowellensignal. Das Mikrowellenmodul 246 beinhaltet einen mit dem Sende-Teilbandfilter 504 verbundenen Diplexer 506. Der Diplexer 506 ver bindet das Mikrowellenmodul 246 mit der Mikrowellenantenne 508 für Vollduplex-Übertragung über die Verbindung 102 durch das Mikrowellenmodul 246. Die Antenne 508 sendet Mikrowellensignale über die Verbindung 102 und empfängt Mikrowellensignale von der Verbindung 102.
  • Ein Mikrowellensignal, das die Antenne 508 von der Verbindung 102 empfängt, wird über den Diplexer 506 einem Empfangs-Teilbandfilter 510 zugeführt. Der Empfangs-Teilbandfilter 510 filtert unerwünschte Frequenzen aus dem empfangenen Signal und führt ein gefiltertes Signal einem LNA (low noise amplifier = rauscharmer Verstärker) 512 zu. Dann wird das empfangene Signal von einem Abwärts-Empfangsumsetzer abwärts umgesetzt, vorzugsweise in eine 150 MHz-ZF. Es ist jedoch klar, dass eine andere Frequenz als 150 MHz gewählt werden kann. Ein IF AGC-(intermediate frequency automatic gain = automatische Zwischenfrequenz-Verstärkungsregelung)Schaltung 516 stellt den Pegel des abwärts umgesetzten Signals auf einen vorgegebenen Pegel ein. Ein von der IF AGC 516-Schaltung 514 gebildeter Ausgang wird dem Empfangsdemodulator 244 zugeführt.
  • Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein im Mikrowellenmodul 246 enthaltener Mikrowellenfrequenz-Synthesizer 518 mit einem Präzisionskristall-Bezugssignal fest verriegelt und durch den Mikroprozessor 230 (3) mit einer 12,5-MHz-Stufenfähigkeit digital gesteuert. Zwei Ausgänge des Frequenz-Synthesizers 516 werden jeweils mit dem gleichen Kristall-Bezugssignal verriegelt und zur Ausführung einer Aufwärtsumsetzung bzw. Abwärtsumsetzung dem Aufwärts-Sendeumsetzer 500 und dem Abwärts-Empfangsumsetzer 514 zugeführt.
  • 15 zeigt eine perspektivische Ansicht der Mikrowellenantenne 508 und eines Gehäuses 550 für die Außeneinheit 104 (1 und 3) gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Gehäuse 550 schützt die ODU 104 vor Umweltbedingungen wie z. B. Regen, Schnee und Sonnenlicht, die oben auf dem Dach, wo die ODU 104 typischerweise positioniert ist, auftreten können. Das Gehäuse 550 enthält einen Flansch 552 zum Befestigen der Antenne 508 und Kühlrippen 554 zum Ableiten von durch die elektrischen Schaltungen der ODU 104 erzeugter Wärme. Ein Kabel 556, das vorzugsweise wetterbeständig und elektrisch abgeschirmt ist, erstreckt sich zwischen der ODU 104 und der TFU 106 (1 und 3) und verbindet die Erstere mit der Letzteren elektrisch. Demgemäß enthält das Kabel 556 jedes der Kabel 108, 110, 112 und 114 (1 und 3).
  • 16 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer alternativen Ausführungsform der digitalen Signalverarbeitungs-MAC 222' und des Funk-Datenübertragungsblockbildners 228' gemäß der vorliegenden Erfindung. In 16 gezeigte Elemente, die eine funktionale Eins-zu-Eins-Entsprechung zu in 4 gezeigten Elementen aufweisen, erhalten das gleiche Bezugszeichen, aber sie werden dadurch unterschieden, dass das Bezugszeichen mit einem Strichindex versehen wird. In einer Hinsicht unterscheidet sich die in 16 veranschaulichte Anordnung von der in 4 veranschaulichten darin, dass ein Schicht-zwei-Schalter 600 und zugeordnete Paketpuffer 602 hinzugefügt sind.
  • Gemäß der Ausführungsform der in 16 veranschaulichten MAC 222' ist der Ethernet-Schalter 600 mit den Sende-/Empfangsgeräten 212, 214 (3) und mit Paketpuffern 602 verbunden. Die Paketpuffer 602 stellen einen temporären Speicher für Pakete bereit, während sie durch den Schalter 600 geleitet werden. Der Schalter 600 ist auch über eine Schnittstelle 604 mit dem Mikroprozessor 230 und über eine Schnittstelle 606 mit der Ratensteuerlogik 250' verbunden. Der Schalter 600 kann ein herkömmlicher Schicht-zwei-Ethernet-Netzwerkschalter mit einem mit dem Kabel 108 verbundenen 100BASE-T-Anschluss und einem mit dem Kabel 110 verbundenen 10BASE-T-Anschluss sein. Bei der bevorzugten Ausführungsform enthält der Schalter 600 auch einen 10BASE-T-Anschluss, der über die Schnittstelle 604 mit dem Mikroprozessor 230 verbunden ist, und einen 100BASE-T MII-Anschluss, der über die Schnittstelle 606 mit der Ratensteuerlogik 250' verbunden ist.
  • Netzwerkmanagement- und Verbindungssteuerverkehr in Form von Ethernet-Paketen, die der Schalter 600 vom Sende-/Empfangsgerät 212, vom Sende- /Empfangsgerät 214 oder von der Schnittstelle 606 erhält und die die MAC-Adresse des Mikroprozessors 230 als Zieladresse enthalten, wird vom Schalter 600 über die Schnittstelle 604 an den Mikroprozessor 230 geleitet. Entsprechend sendet der Mikroprozessor 230 Ethernet-Pakete über den Schalter 600 an die Ratensteuerlogik 250' zur Übertragung über die Verbindung 102 und über den Schalter 600 an die Sende-/Empfangsgeräte 212, 214 zur Übertragung mit dem Router oder Schalter 116 (1).
  • Bei der bevorzugten Ausführungsform implementiert der Schalter 600 eine Flusssteuertechnik gemäß IEEE 802.3x. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Flusssteuertechnik durch die Ratensteuerlogik 250', die ein Pausepaket über die Schnittstelle 606 an den Schalter 600 sendet, selektiv eingeleitet. Jedes Pausepaket enthält eine Angabe darüber, wie lang die Flusssteuertechnik aktiv bleiben soll. Als Reaktion auf dem Empfang des Pausepakets führt der Schalter 600 Pakete, die von den Sende-/Empfangsgeräten 212, 214 oder von der Schnittstelle 604 empfangen werden, nicht der Schnittstelle 606 zu. Vielmehr reiht der Schalter 600 bei aktiver Flusssteuerungstechnik solche Pakete vorübergehend in eine Warteschlange ein, indem er sie in den Paketpuffern 602 speichert. Das Pausesignal kann vorzugsweise für mehrere hundert Millisekunden eingeleitet werden, während Pakete von den Sende-/Empfangsgeräten 212, 214 oder von der Schnittstelle 604 ohne Verlust irgendwelcher solcher Daten empfangen werden. Wenn die angegebene Zeit abläuft, wird die Flusssteuertechnik deaktiviert. Bei Deaktivierung der Flusssteuertechnik ruft der Schalter 600 die in die Warteschlange eingereihten Pakete von den Paketpuffern 602 ab und führt sie über die Schnittstelle 606 der Ratensteuerlogik 250' zu.
  • Die Ratensteuerlogik 250' sendet ein Pausepaket mit einer angegebenen Aktivierungsperiode als Reaktion auf ein über eine Signalleitung 608 von den Ratenpuffern 252' empfangenes Haltsteuersignal. Bei Aktivierung gibt das über die Signalleitung 608 zugeführte Haltsignal an, dass die Ratenpuffer 252' nahezu voll sind. Die im Pausepaket enthaltene angegebene Aktivierungsperiode ist geeignet, um das Entfer nen von genügend Daten aus den Ratenpuffern 252' und Übertragen mittels Funk-Datenübertragungsblöcken 350 über die Verbindung 102 zu ermöglichen.
  • Als Beispiel für den Betrieb der MAC 222' sei angenommen, dass an einer Zunahme einer gemessenen BER (bit error rate = Bitfehlerrate) Schwund durch Regen oder Störung erkannt wird. Als Reaktion wird vom Mikroprozessor 230 ein Verbindungssteuerbefehl ausgegeben, der eine Reduzierung der Datenrate für die Verbindung 102 veranlasst. Als Folge dieser niedrigeren Datenrate für die Verbindung 102 werden Funk-Datenübertragungsblöcke 350 weniger schnell gebildet, und folglich werden Daten bei einer niedrigeren Rate aus den Ratenpuffern 252' entfernt. Führt die verringerte Datenrate dazu, dass die Ratenpuffer 252' nahezu voll werden, aktivieren die Ratenpuffer 252' das Haltsignal über die Signalleitung 608. Als Reaktion sendet die Ratensteuerlogik 250' ein Pausepaket an den Schalter 600. Während die Flusssteuerung aktiv ist, werden dann vom Sende-/Empfangsgerät 212, 214 oder der Schnittstelle 604 zur Übertragung über die Verbindung 102 empfangene Pakete vorübergehend in den Paketpuffern 602 in eine Warteschlange eingereiht. Entsprechend implementiert die MAC 222' gemäß der vorliegenden Erfindung eine Flusssteuertechnik zum Anpassen einer aktuellen Rate der Datenübertragung über die Verbindung 102 an eine Rate, bei der die MAC 222' Ethernet-Pakete von der TFU 106 (1 und 3) empfängt, ohne Verlust von Ethernet-Paketen.
  • Außerdem weist die Ausführungsform der in 16 dargestellten MAC 222' einen Verschlüsselungs-/Entschlüsselungsblock 612 auf, der zwischen der Ratensteuerlogik 250' und den Ratenpuffern 252' verbunden ist. Für über die Verbindung 102 zu sendende Pakete verschlüsselt der Verschlüsselungs-/Entschlüsselungsblock 612 demgemäss die Ethernet-Datenpakete, bevor er die Datenpakete in den Ratenpuffern 252' vorübergehend speichert. Umgekehrt werden von der Verbindung 102 empfangene Ethernet-Pakete vom Verschlüsselungs-/Entschlüsselungsblock 612 entschlüsselt, bevor sie dem Schalter 600 zugeführt werden. Ein mit dem Verschlüsselungs-/Entschlüsselungsblock 612 verbundener Speicherpuffer 614 stellt einen temporären Speicher zur Verwendung während der Verschlüsse lung/Entschlüsselung der Ethernet-Pakete bereit. Eine zwischen dem Verschlüsselungs-/Entschlüsselungsblock 612 und dem Längen-/Statuspuffer 254' verbundene Startsteuersignalleitung 610 wird vom Verschlüsselungs-/Entschlüsselungsblock 612 verwendet, um den Längen-/Statuspuffer 254' anzuweisen, dem Paketsynchronisations-/-desynchronisationsblock 256' ein Verschlüsselungskennzeichen und eine Sequenznummer zuzuführen. Diese Anordnung, die den Verschlüsselungs-/Entschlüsselungsblock 612 umfasst, bietet insofern einen Vorteil gegenüber der in 4 dargestellten Anordnung als die Datensicherheit erhöht ist.
  • 17 zeigt eine Datenübertragungsblockstruktur 700 für neu gebildete 100BASE-T-Ethernet-Datenpakete, die durch die in 16 gezeigte MAC 222' und gezeigten Funk-Datenübertragungsblockbildner 228' gebildet werden. Wenn das Paket aus den Ratenpuffern 252' entfernt und zur Einfügung in einen Funk-Datenübertragungsrahmen 350 (6) neu gebildet wird, werden das vom Längen-/Statuspuffer 254' (16) zugeführte Verschlüsselungskennzeichen und die von ihm zugeführte Sequenznummer in einem Verschüsselungskennzeichenfeld 702 bzw. einem Sequenznummerfeld 704 an den neu gebildeten Paket-Datenübertragungsblock 700 angehängt. Das Verschlüsselungskennzeichen gibt eine geeignete, zum Verschlüsseln der Daten verwendete Schlüsselbox an, wogegen die Sequenznummer Synchronisationsinformationen dem Datenendgerät bereitstellt, das den neu gebildeten Ethernet-Daten-Datenübertragungsblock 700 von der drahtlosen Verbindung 102 empfängt. Felder des in 17 veranschaulichten neu gebildeten Paket-Datenübertragungsblocks 700, die eine funktionale Eins-zu-Eins-Entsprechung zu den in 5 veranschaulichten aufweisen, erhalten das gleiche Bezugszeichen mit einem Strichindex versehen.
  • Wie aus 16 ersichtlich ist, unterscheidet sich diese Anordnung von der in 4 veranschaulichten auch darin, dass der PN-Randomizer/Derandomizer 262 und der Differentialcodierer/-decodierer 264 weggelassen sind und stattdessen ein adaptiver Gegenmaßnahmenblock 616 ihre Platz einnimmt. Der adaptive Gegenmaßnahmenblock 616 reagiert auf einen vom Mikroprozessor 230 ausgegebenen Ratenände rungsbefehl durch Ändern der Rate, bei der Daten über die drahtlose Verbindung 102 übertragen werden. Die Rate, bei der Daten übertragen werden, kann eine Reaktion auf einen erkannten Anstieg der BER aufgrund von Schwund durch Regen sein oder zur Verringerung von Störung durch nahe drahtlose Verbindungen erfolgen, wie z. B. zur Verringerung von Störung zwischen Teilnehmer-Datenendgeräten in einem Punkt-zu-Mehrpunkt-Netzwerk.
  • 18 zeigt ein schematisches Blockdiagramm des adaptiven Gegenmaßnahmenblocks 616 gemäß der vorliegenden Erfindung. Ein Multiplexer 750 ist zum Austausch von Funk-Überdatenübertragungsblöcken 380 (7) mit dem Rahmenbildungsblock 260' mit dem Datenübertragungsblockbüdungsblock 260' (16) verbunden. Ein erster PN-Randomizer/Derandomizer 262A', ein zweiter PN-Randomizer/Derandomizer 262B' und ein erster Differentialcodierer/-decodierer 264A' sind jeweils verbunden, um ausgewählte Funk-Überdatenübertragungsblocks 380 vom Multiplexer 750 in Abhängigkeit von der Konditionierung des Multiplexers 750 durch das Ratenänderungssteuersignal zu empfangen.
  • Bei der bevorzugten Ausführungsform führen die PN-Randomizer/-derandomizer 262A', 262B, 262C' auf den Funk-Überdatenübertragungsblöcken 380 eine Verwürfelung auf eine Weise durch, die mit derjenigen des in den 4 und 8 dargestellten PN-Randomizer/-derandomizer 262 identisch ist. Vom PN-Randomizer/-derandomizer 262A' verwürfelte Überdatenübertragungsblöcke 380 werden einem zweiten Differentialcodierer/-decodierer 264B' zugeführt. Die Differentialcodierer/-decodierer 264A', 264B' und 264C' führen vorzugsweise eine Codierung und Decodierung auf eine Weise durch, die mit der des in 4 dargestellten Differentialcodierers/-decodierers 264 identisch ist. Dann werden vom zweiten Codierer/Decodierer 264B' codierte Überdatenübertragungsblöcke 380 einem QAM-Konstellationszuordner 266' zugeführt. Der Konstellationszuordner 266' führt eine QAM-Konstellationszuordnung vorzugsweise auf eine Weise aus, die mit der des in den 4 und 16 dargestellten QAM-Konstellationszuordners 266 identisch ist. Ein Multiplexer 756 ist mit dem QAM-Konstellationszuordner 266' zum Austauschen von codierten Funk-Überdatenübertragungsblöcken 380 mit dem Rx-Demodulator 244 (3) und Tx-Modulator 242 (3) verbunden. So werden bei Wahl eines ersten Wegs durch den PN-Randomizer/-derandomizer 262A', den zweiten Differentialcodierer/-decodierer 264B' und den QAM-Konstellationszuordner 266' Funk-Überdatenübertragungsblöcke 380 zur Übertragung und zum Empfang genau so konditioniert, wie wenn sie durch den PN-Randomizer/-derandomizer 262, Differentialcodierer/-decodierer 264 und QAM-Konstellationszuordner, die in 4 dargestellt sind, gehen. Bei der bevorzugten Ausführungsform konditioniert der erste Weg die Funk-Überdatenübertragungsblöcke 380 gemäß 16 QAM.
  • Der dritte Differentialcodierer/-decodierer 264C' ist mit dem PN-Randomizer/-derandomizer 262B' und einem QPSK-(quadrature phase shift = Vierphasen-Umtastung) Konstellationszuordner 752A verbunden. Der QPSK-Konstellationszuordner 752A ordnet Abschnitte des Funk-Datenübertragungsblocks 350 gemäß QPSK-(quadrature phase-shift keying = Vierphasen-Umtastung) Techniken QPSK-Symbolen zu. Überdatenübertragungsblöcke 380 werden zwischen dem QPSK-Konstellationszuordner 752A und dem Multiplexer 756 übertragen. Folglich werden bei Wahl eines zweiten Wegs durch den PN-Randomizer/-derandomizer 262', den Differentialcodierer/-decodierer 264C' und QPSK-Konstellationszuordner 752A Funk-Überdatenübertragungsblöcke 380 zur Übertragung und zum Empfang gemäß dem QPSK-Format konditioniert.
  • Ein zweiter QPSK-Konstellationszuordner 752B ist mit dem Differentialcodierer/-decodierer 264A' und einem PN-Randomizer/-derandomizer 262C' verbunden. Der QPSK-Konstellationszuordner 752B ordnet QPSK-Symbolen Abschnitte des Funk-Datenübertragungsblocks 350 gemäß QPSK-(quadrature phase-shift keying = Vierphasen-Umtastung) Techniken, die mit dem QPSK-Konstellationszuordner 752 identisch sind, zu. Überdatenübertragungsblöcke 380 werden zwischen dem QPSK-Konstellationszuordner 752B und dem Multiplexer 756 übertragen. Folglich werden bei Wahl eines dritten Wegs durch den Differentialcodierer/-decodierer 264A', QPSK-Konstellationszuordner 752B und PN-Randomizer/-derandomizer 262C' Funk- Überdatenübertragungsblöcke 380 zur Übertragung und zum Empfang gemäß dem QPSK-Format mit Spektrumspreizung konditioniert. Auf den Empfang hin werden durch diesen dritten Weg geleitete Überdatenübertragungsblöcke 380 zum Austausch mit dem Datenübertragungsblockbildungsblock 260' entsprechend entspreizt und codiert.
  • Damit die Funk-Überdatenübertragungsblöcke 380 von einem empfangenden Datenendgerät (z. B. dem in 1 dargestellten Datenendgerät 100) ordnungsgemäß empfangen werden, ist es wichtig, dass der entsprechende Weg für jeden Funk-Überdatenübertragungsblock 380 durch den adaptiven Gegenmaßnahmenblock 616 gewählt wird. Dies kann durch das sendende Datenendgerät 100 erfolgen, das das empfangende Datenendgerät 100' über die Weise und Rate, mit der das sendende Datenendgerät 100 Funk-Überdatenübertragungsblöcke 380 sendet, benachrichtigt.
  • 19 zeigt ein Diagramm empfangener Signalpegel gegenüber Zeit als Folge von Schwund durch Regen. Auf die 1 und 20 Bezug nehmend sei angenommen, dass das Datenendgerät 100 Daten vom Datenendgerät 100' über die drahtlose Verbindung 102 empfängt. Wenn Regen zwischen den Datenendgeräten 100 und 100' auftritt, fällt der Pegel des durch das Datenendgerät 100 empfangenen Mikrowellen-Trägersignals, der RSL (received signal level = Empfangssignalpegel) im Laufe der Zeit ab, während der Regen im Laufe der Zeit zunimmt. Folglich kann der RSL je nach den Witterungsbedingungen schließlich von einem normalen Pegel auf unter Schwellenpegel abfallen, die auf L1–L8 eingestellt sind. Wenn der RSL über dem Schwellenpegel L1 ist, stellt dies einen kleinen Grad von Schwund durch Regen dar. Ist der RSL jedoch unter dem Schwellenpegel L8, stellt dies einen extremen Grad von Schwund durch Regen dar. Die Schwellenpegel L2–L7 stellen allmählich zunehmende Grade von Schwund durch Regen zwischen den durch L1 und L8 dargestellten Extremen dar. Die Rate, mit der der RSL (die gemessene Neigung) abfällt, kann ebenfalls je nach den Witterungsbedingungen variieren. Entsprechend kann der RSL zum Normalpegel zurückkehren, während sich die Witterungsbedingungen bessern. Als Reaktion auf Schwund durch Regen neigt die Bitfehlerrate (BER) zum Ansteigen.
  • Folglich können die durch die vorliegende Erfindung implementierten adaptiven Gegenmaßnahmen das Vorhandensein von Schwund durch Regen erkennen, indem sie den RSL oder die BER messen.
  • Außerdem neigt die BER als Reaktion auf Störung zwischen nahen drahtlosen Verbindungen zum Ansteigen. Ein wesentlicher Unterschied zwischen Schwund durch Regen und Störung besteht jedoch darin, dass im Falle von Störung der RSL auf einem Normalpegel bleiben kann, während die BER ansteigt. Dementsprechend können die durch die vorliegende Erfindung implementierten adaptiven Gegenmaßnahmen die Wirkungen von Störung durch Messen der BER erkennen.
  • Entsprechend reagiert die vorliegende Erfindung bei der bevorzugten Ausführungsform auf den gemessenen RSL und die gemessene BER. Zur Vereinfachung der folgenden Besprechung umfasst ein Beispiel eine Reaktion auf durch Messen des RSL erkannten Schwund durch Regen. Es ist jedoch klar, dass eine identische Reaktion durch Messen der BER erfolgen kann. Demgemäß wird in der folgenden Besprechung die BER statt der RSL mit den verschiedenen offenbarten Schwellen verglichen (außerdem werden die Operatoren > und < gegeneinander ausgetauscht). Außerdem ist klar, dass mit entsprechenden Modifikationen eine Reaktion auf den RSL und die BER gleichzeitig erfolgen kann.
  • 20 zeigt ein Flussdiagramm zur Implementierung von Gegenmaßnahmen gemäß der vorliegenden Erfindung als Reaktion auf gemessenen RSL. Bei der bevorzugten Ausführungsform wird der Mikroprozessor 230 (3) entsprechend programmiert, um das in 20 dargestellte Flussdiagramm zu implementieren. In einem ersten Status 800 wird das Datenendgerät 100 zum Übertragen von Daten bei 16 QAM konfiguriert. Dann geht der Programmfluss von Status 800 zu einem Status 802. Im Status 802 wird eine Feststellung getroffen, ob der RSL unter den Schwellenpegel L1 abgefallen ist. Ist der RSL nicht unter den Schwellenpegel L1 abgefallen, kehrt der Programmfluss zum Status 800 zurück.
  • Ist der RSL jedoch unter den Schwellenpegel L2 abgefallen, geht der Programmfluss zu einem Status 804. Im Status 804 wird eine Feststellung getroffen, ob die Rate, bei der sich der RSL ändert, eine erste vorgegebene Neigung Z1 überschreitet. Überschreitet die Rate die vorgegebene Neigung Z1 nicht, geht der Programmfluss von Status 804 zu einem Status 806. Im Status 806 wird eine Feststellung getroffen, ob der RSL unter die Schwelle L4 abgefallen ist. Ist der RSL nicht unter die Schwelle L4 abgefallen, kehrt der Programmfluss zum Status 800 zurück.
  • Ist der RSL jedoch unter die Schwelle L4 abgefallen, geht der Programmfluss vom Status 806 zu einem Status 808. Führte die in Status 804 gemachte Feststellung zu einer Feststellung, dass die Rate die vorgegebene Neigung Z1 überstieg, geht der Programmfluss von Status 804 zu einem Status 808. Im Status 808 wird das Datenendgerät zum Senden von Daten gemäß QPSK (ohne Spektrumspreizung) konfiguriert. Dann geht der Programmfluss von Status 808 zu einem Status 810.
  • Im Status 810 wird eine Feststellung getroffen, ob der RSL über der Schwelle L5 ist. Ist der RSL über dem Pegel L5, geht der Programmfluss vom Status 810 zu einem Status 812. Im Status 812 wird eine Feststellung getroffen, ob die Rate, bei der sich der RSL ändert, eine vorgegebene Neigung Z2 überschreitet. Überschreitet die Rate die Neigung Z2, kehrt der Programmfluss zum Status 800 zurück. Überschreitet die Rate die Neigung Z2 nicht, geht der Programmfluss von Status 812 zu einem Status 814.
  • Im Status 814 wird eine Feststellung getroffen, ob der RSL über dem Schwellenpegel L1 ist. Wenn nicht, kehrt der Programmfluss zum Status 808 zurück. Ist der RSL im Status 814 über der Schwelle L1, kehrt der Programmfluss zum Status 800 zurück.
  • Ist der RSL im Status 810 nicht über der Schwelle L5, geht der Programmfluss zu einem Status 816. Im Status 816 wird eine Feststellung getroffen, ob der RSL unter der Schwelle L6 ist. Ist der RSL nicht unter der Schwelle L6, kehrt der Programm fluss zum Status 808 zurück. Ist der RSL im Status 816 unter der Schwelle L6, geht der Programmfluss vom Status 816 zu einem Status 818. Im Status 816 wird eine Feststellung getroffen, ob die Änderungsrate des RSL eine vorgegebene Neigung Z3 überschreitet. Ist die Neigung Z3 nicht überschritten, geht der Programmfluss von Status 818 zu einem Status 820.
  • Im Status 820 wird eine Feststellung getroffen, ob der RSL unter der Schwelle L8 ist. Wenn nicht, kehrt der Programmfluss zum Status 808 zurück. Ist der RSL im Status 820 nicht unter der Schwelle L8, geht der Programmfluss zu einem Status 822. Wenn außerdem die Neigung Z3 im Status 818 überschritten wird, geht der Programmfluss zum Status 822. Im Status 822 wird das Datenendgerät 100 zum Übertragen von Daten gemäß QPSK mit Spektrumspreizung konfiguriert.
  • Vom Status 822 geht der Programmfluss zu einem Status 824. Im Status 824 wird eine Feststellung getroffen, ob der RSL unter der Schwelle L7 ist. Ist der RSL nicht unter dem Pegel L7, kehrt der Programmfluss zum Status 822 zurück. Ist der RSL im Status 824 über der Schwelle L7, geht der Programmfluss vom Status 824 zu einem Status 826.
  • Im Status 826 wird eine Feststellung getroffen, ob die Änderungsrate des RSL eine vorgegebene Neigung Z4 überschreitet. Wenn ja, kehrt der Programmfluss zum Status 808 zurück. Wird die Neigung Z4 im Status 826 nicht überschritten, geht der Programmfluss zu einem Status 828.
  • Im Status 828 wird eine Feststellung getroffen, ob der RSL über der Schwelle 828 ist. Wenn ja, kehrt der Programmfluss zum Status 808 zurück. Ist der RSL im Status 828 nicht über der Schwelle 828, kehrt der Programmfluss zum Status 822 zurück.
  • Ein wichtiger Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass zum Ändern der Datenübertragungsweise in den Status 800, 808 und 822 auf der Grundlage des RSL eine Hysterese in das Flussdiagramm eingebracht wird. So muss z. B. zum Ändern von 16 QAM auf QPSK der RSL unter L2 abfallen. Zur Änderung von QPSK auf 16 QAM muss der RSL jedoch über L1 ansteigen, wobei L1 höher ist als L2. Diese Hysterese verringert die Häufigkeit, mit der die Weise der Übertragung von Daten geändert wird, und sie verhindert das Auftreten von Oszillationen zwischen irgendwelchen zwei der Status 800, 808 und 822.
  • In einem Punkt-zu-Mehrpunkt-MAN überträgt ein einziger Netzwerkknoten Funk-Überdatenübertragungsblöcke 380 mit einer Mehrzahl anderer Knoten. 21 zeigt ein in Sektoren mit inneren und äußeren Radien unterteiltes Punkt-zu-Mehrpunkt-Stadtbereichsnetzwerk gemäß der vorliegenden Erfindung. Ein einziger Knoten bei einem zentralen Verteiler ("Hub") 900 kommuniziert mit einer Mehrzahl von Teilnehmerknoten, die als "r" bezeichnet und in verschiedenen radialen Entfernungen vom zentralen Verteiler 900 und in verschiedenen Richtungen (Sektoren) angeordnet sind. Ein wichtiger Vorteil der vorliegenden Erfindung, der die Weise ändert, auf die Daten über eine drahtlose Verbindung übertragen werden, kann zur Verringerung von Störung zwischen Knoten in einem selben Sektor aber in verschiedenen radialen Entfernungen vom zentralen Verteiler 900 genutzt werden.
  • Als Beispiel sein angenommen, dass sich ein erster Teilnehmerknoten 902 in einem Sektor 904 in einer radialen Entfernung vom zentralen Verteiler 900, die weniger als 2 km beträgt, befindet. Angenommen, ein zweiter Teilnehmerknoten 906 befindet sich ebenfalls im Sektor 904 aber in einer radialen Entfernung vom zentralen Verteiler 900, die mehr als 2 km und weniger als 4 km beträgt. Wenn beide Teilnehmerknoten 902, 906 auf dieselbe Weise mit dem zentralen Verteiler 900 kommunizieren, besteht eine Wahrscheinlichkeit, dass die für den Knoten 902 vorgesehene Kommunikation die für den Knoten 906 vorgesehene Kommunikation stört. Bei der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird jedoch der adaptive Gegenmaßnahmenblock 616 (14 und 16) des ersten Teilnehmerknotens 902 zum Übertragen von Daten auf eine erste Weise (z. B. gemäß 16 QAM) konditioniert, wogegen der adaptive Gegenmaßnahmenblock 616 des zweiten Teilnehmerknotens 906 zum Übertragen von Daten auf eine zweite Weise (z. B. gemäß QPSK) konditio niert wird. Der adaptive Gegenmaßnahmenblock 616 des zentralen Verteilers 900 wird zum Kommunizieren mit einem der Knoten 902, 906 konditioniert, indem zwischen der ersten und zweiten Übertragungsweise hin und her gewechselt wird. Dies wird durch entsprechendes Konditionieren des an die Multiplexer 750, 756 (18) des zentralen Verteilers 900 angelegten Ratensteuersignals abhängig davon, mit welchem Knoten 902, 906 der zentrale Verteiler gegenwärtig kommuniziert, erreicht.
  • Bei der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird zu Datensicherheitszwecken gegen Lauscher ein Sicherheits-Authentifizierungsprotokoll implementiert. 22 zeigt eine drahtlose Verbindung 102 zwischen zwei Datenendgeräten 100 und 100', wobei ein unbefugtes Datenendgerät 950 versucht, die Übertragung zwischen den zwei Endgeräten 100, 100' zu belauschen. Jedes Datenendgerät 100, 100' und 950 wird so vorkonditioniert, dass es das andere Datenendgerät am entgegengesetzten Ende der Übertragungsverbindung authentifiziert. Zu diesem Zweck wird jedem Datenendgerät ein eindeutiges Kennwort zugeordnet.
  • Verbindungsauthentifizierung wird auf folgende Weise erreicht: Sobald die Kommunikation zwischen den Datenendgeräten 100 und 100' hergestellt ist, tauschen die Datenendgeräte 100, 100' ihre Kennwörter aus. Dann sendet das Datenendgerät 100 periodisch eine "Challenge Message" (Abfragenachricht) an das Datenendgerät 100'. Die Challenge Message beinhaltet eine Identifikationsnummer und eine Zufallszahl. Das Datenendgerät 100' empfängt die Zufallszahl und berechnet auf der Grundlage einer mathematischen Kombination der Zufallszahl und seines eindeutigen Kennworts eine Antwort. Dann sendet das Datenendgerät 100' die berechnete Antwort zusammen mit der gleichen Identifikationsnummer, die es erhielt, an das Datenendgerät 100.
  • Dann vergleicht das Datenendgerät 100 die vom Datenendgerät 100' empfangene Identifikationsnummer mit der Challenge Message, die es vorher sendete und vergleicht dann die empfangene Antwort mit einer erwarteten Antwort. Das Datenendgerät 100' bestimmt die erwartete Antwort aufgrund seiner Kenntnis des einzigartigen dem Datenendgerät 100' zugeordneten Kennworts und aufgrund seiner Kenntnis der in der Challenge enthaltenen Zufallszahl. Stimmt die empfangene Antwort mit der erwarteten Antwort überein, sendet das Datenendgerät 100' eine Erfolgsnachricht an das Datenendgerät 100'. Dann wird die Datenübertragung wieder aufgenommen. Jedes Datenendgerät 100, 100' authentifiziert das andere periodisch auf eine symmetrische Weise.
  • Wenn jedoch die empfangene Antwort nicht mit der erwarteten Antwort übereinstimmt, wird im Datenendgerät 100 ein Alarm gesetzt. Als Reaktion auf den Alarm erhält das Datenendgerät 100 die drahtlose Übertragungsverbindung 102 durch Senden und Empfangen von Funk-Datenübertragungsblöcken 350 (6) mit dem Datenendgerät 100 aufrecht, die vom Datenendgerät 100 gesandten Funk-Datenübertragungsblöcke 350 führen jedoch keine 100BASE-T-Ethernet-Daten mehr mit sich. Stattdessen wird der Paketintervallcode gesandt. Außerdem wird das Datenendgerät 100 so konfiguriert, dass es keine 100BASE-T-Ethernet-Pakete von empfangenen Funk-Datenübertragungsblöcken mehr erkennt und trennt. Auf diese Weise wird 100BASE-T-Verkehr in beiden Richtungen deaktiviert. Die Datenendgeräte versuchen weiterhin, die Verbindung wieder zu authentifizieren, und bei Erfolg wird die Übertragung von 100BASE-T-Paketen wieder aufgenommen.
  • Es ist wichtig zu beachten, dass jedes Datenendgerät 100, 100', 950 so konfiguriert wird, dass es Funk-Datenübertragungsblöcke zu jederzeit erfolgreich empfängt, aber so konfiguriert wird, dass es 100BASE-T-Paketdaten nur erfolgreich empfängt, wenn es eine Antwort auf eine Challenge Message empfängt, die mit einer erwarteten Antwort übereinstimmt. Die Bestimmung, ob eine Antwort auf eine Challenge Message passend ist, hängt von der Kenntnis der in der Challenge Message enthaltenen Zufallszahl ab.
  • Angenommen, sobald die Verbindung 102 hergestellt ist, versucht das Datenendgerät 950 zu lauschen. Dieses ist ein unbefugter Eindringling, der Versucht, Daten von der Verbindung zu empfangen. In einer solchen Situation wird erwartet, dass das Datenendgerät 950 in einem Versuch, der Erkennung zu entkommen, seinen Sender stummgeschaltet haben wird. Weil der Sender des Datenendgeräts 950 stummgeschaltet ist, kann es mit keinem Datenendgerät 100, 100' eine Authentifizierung durchführen. Obwohl das Datenendgerät Antworten auf von den Datenendgeräten 100, 100' gesendete Challenge Messages empfangen kann, kann es folglich eine solche Antwort nicht mit einer erwarteten Antwort vergleichen, weil das Datenendgerät 950 die mit der Antwort gesandte Zufallszahl nicht kennt. Demgemäß wird im Datenendgerät 950 ein Alarm gesetzt. Sobald dies geschieht, kann das Datenendgerät 950 keine 100BASE-T-Paketdaten mehr empfangen. Folglich wird das versuchte Lauschen verhindert und die Datensicherheit gewahrt.
  • 23 zeigt eine Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung mit mehreren digitalen Verarbeitungs-MACs 222A'', 222B'', die mittels eines Multiplexverfahrens an einen einzigen Funk-Datenübertragungsblock-Bildner 228'' übertragen werden. Die MACs 222A'', 222B'' können jeweils mit der in 16 dargestellten MAC 222' identisch sein, während der Funk-Datenübertragungsblockbildner 228'' mit dem in 16 dargestellten Funk-Datenübertragungsblockbildner 228' identisch sein kann. Diese Ausführungsform ermöglicht gleichzeitiges Empfangen mehrerer 100BASE-T-Ethernet-Pakete, eines für jede MAC 222A'', 222B''. Die Ethernet-Pakete werden vorübergehend in jeder MAC 222A'', 222'' gespeichert und dann über einen Multiplexer 980 nach einem Zeitmultiplex-Verfahren dem Funk-Datenübertragungsbockbildner 228'' zugeführt. Die mittels eines Zeitmultiplex-Verfahrens übertragenen Daten werden dann über die drahtlose Verbindung 102 übertragen. Gemäß dieser Ausführungsform wird die drahtlose Verbindung 102 zum Übertragen von Daten bei 200 Mbps konfiguriert. Es ist klar, dass eine Anzahl, n, von MACs mit dem Multiplexer 980 verbunden werden können, wodurch sie eine Datenrate von n × 100 Mbps für die drahtlose Verbindung 102 erreichen. Eine solche Anordnung ist durch die maximale Bandbreitenkapazität für die drahtlose Verbindung 102 beschränkt.
  • Die vorliegende Erfindung ist hinsichtlich bestimmter, Details aufweisender Ausführungsformen beschrieben worden, um das Verstehen der Bau- und Wirkungsprinzi pien der Erfindung zu erleichtern. Eine solche hierin aufgeführte Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsformen und Details von ihnen soll den Schutzumfang der beiliegenden Ansprüche nicht beschränken. Dem Fachmann ist klar, dass bei der zur Veranschaulichung gewählten Ausführungsform Modifikationen vorgenommen werden können, ohne vom Wesen und Umfang der Erfindung abzuweichen.
  • Insbesondere ist dem Durchschnittsfachmann klar, dass die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung auf mehrfache unterschiedliche Weise implementiert werden könnte und die oben offenbarte Einrichtung nur die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht und in keiner Weise eine Einschränkung ist.

Claims (32)

  1. Datenendgerät zum Transportieren von Datenpaketen über Funk-Datenübertragungsblöcke, wobei das Datenendgerät umfasst: – einen Datenpaketempfänger (212) zum Empfangen von Datenpaketen zur Übertragung über eine drahtlose Verbindung, wobei jedes Datenpaket eine ungleiche Länge haben kann, – eine Datenpaketformatierungseinrichtung (228), die mit dem Datenpaketempfänger (212) verbunden ist, welche Datenpaketformatierungseinrichtung zum dynamischen Formatieren der Datenpakete in Übereinstimmung mit den Funk-Datenübertragungsblöcken (350) dient, wobei die Funk-Datenübertragungsblöcke jeweils eine gleiche Länge haben und eine Länge eines spezifischen Datenpakets entweder kleiner, gleich oder größer als die Länge des Funk-Datenübertragungsblockes ist, und wobei jeder Funk-Datenübertragungsblock ein Datenfeld mit einer vordefinierten Länge zum Empfangen der Datenpakete umfasst, die Datenpakete, die durch ein Paketintervall voneinander getrennt sind, vom Datenpaketempfänger empfangen werden und ein für das Paketintervall typischer Code in dem Datenfeld zwischen den Datenpaketen gespeichert ist, und – ein drahtloses Sende/Empfangsgerät (246), das mit der Paketformatierungseinrichtung (228) verbunden ist, wobei das drahtlose Sende/Empfangsgerät zum Übertragen der Funk-Datenübertragungsblöcke über die drahtlose Verbindung dient.
  2. Datenendgerät zum Transportieren von Datenpaketen über Funk-Datenübertragungsblöcke nach Anspruch 1, wobei die Paketformatierungseinrichtung ferner umfasst: – Einrichtungen zum Durchführen einer vorwärts gerichteten Fehlerkorrektur an Daten aus den Datenpaketen, wodurch fehlerkorrigierte Daten formatiert werden, – Einrichtungen zum Einfügen der fehlerkorrigierten Daten in Funk-Datenübertragungsblöcke (350), und – Einrichtungen zum Randomisieren von Daten in den Funk-Übertragungsblöcken (350).
  3. Datenendgerät nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Datenpakete mittels eines Zeitmultiplex-Verfahrens in die Funk-Datenübertragungsblöcke übertragen werden.
  4. Datenendgerät nach Anspruch 1, wobei der Datenpaketempfänger die Datenpakete von einem örtlichen Netzwerk empfängt, das mit dem Datenpaketempfänger über eine verdrillte Doppelleitung verbunden ist.
  5. Datenendgerät nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 4, wobei die Datenpakete Fast-Ethernet-Datenpakete sind.
  6. Datenendgerät nach Anspruch 7, wobei der Datenpaketempfänger ein Ethernet-Schalter ist.
  7. Datenendgerät nach Anspruch 6, wobei der Ethernet-Schalter einen IOOBASE-T-Anschluss zum Empfangen der Datenpakete von dem örtlichen Netzwerk umfasst.
  8. Datenendgerät nach Anspruch 7, wobei der Ethernet-Schalter ferner ein MII (media independent interface – mediumunabhängige Schnittstelle) zum Zuführen der Datenpakete zur Paketformatierungseinrichtung umfasst.
  9. Datenendgerät nach Anspruch 1, wobei der Datenpaketempfänger die Datenpakete von einem örtlichen Netzwerk empfängt, das mit dem Datenpaketempfänger über ein Glasfaserkabel verbunden ist.
  10. Datenendgerät nach den Ansprüchen 1 und 5, das dafür ausgelegt ist, die Funk-Datenübertragungsblöcke (350) in Übereinstimmung mit einer Vollduplexübertragung über die drahtlose Verbindung zu übertragen.
  11. Datenendgerät nach einem der Ansprüche 1 und 5, das ferner eine Datenpaketsynchronisiereinrichtung (256) umfasst, die mit dem Datenpaketempfänger (221) und der Datenpaketformatierungseinrichtung (228) verbunden ist, um die Datenpakete auf ein Taktsignal zu synchronisieren, das den Funk-Datenübertragungsblöcken (350) zugeordnet ist.
  12. Datenendgerät nach Anspruch 5, wobei die Paketformatierungseinrichtung (228) ferner Einrichtungen zum Zuordnen von Abschnitten der Funk-Datenübertragungsblöcke (350) zu Quadraturamplitudenmodulationssymbolen umfasst.
  13. Verfahren zum Transportieren von Datenpaketen über Funk-Datenübertragungsblöcke, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: (a) Empfangen von Datenpaketen, wobei nicht jedes Datenpaket eine gleiche Länge hat, und Empfangen eines Paketintervalls zwischen jeweils zwei benachbarten Paketen, (b) Formatieren der Datenpakete in Übereinstimmung mit den Funk-Datenübertragungsblöcken (350), wobei die Funk-Datenübertragungsblöcke jeweils eine gleiche Länge haben und eine Länge eines spezifischen Datenpakets entweder kleiner, gleich oder größer als die Länge des Funk-Datenübertragungsblockes ist, wobei jeder Funk-Datenübertragungsblock ein Datenfeld (356) mit einer vordefinierten Länge umfasst, und wobei die Formatierung das Platzieren der Datenpakete nacheinander in das Datenfeld und das Einfügen eines Codes umfasst, der für ein Paketintervall zwischen jeweils zwei benachbarten Paketen typisch ist, und (c) Übertragen der Funk-Datenübertragungsblöcke (350) über die drahtlose Verbindung.
  14. Verfahren zum Transportieren von Datenpaketen über Funk-Datenübertragungsblöcke nach Anspruch 13, das umfasst: – in Schritt (a): Empfangen von Fast-Ethernet-Datenpaketen in einem Empfänger (221) von einem ersten örtlichen Netzwerk (128) über eine verdrillte Doppelleitung, wobei das Verfahren ferner die Schritte umfasst: – Empfangen der Funk-Datenübertragungsblöcke (350) von der drahtlosen Verbindung, – Rekonstruieren der Fast-Ethernet-Datenpakete aus empfangenen Funk-Datenübertragungsblöcken (350), und – Übertragen von rekonstruierten Fast-Ethernet-Datenpaketen an ein zweites örtliches Netzwerk (128').
  15. Verfahren zum Transportieren von Datenpaketen über Funk-Datenübertragungsblöcke nach Anspruch 13, wobei das Verfahren umfasst: – in Schritt (a): Empfangen von Ethernet-Datenpaketen, wobei jedes Datenpaket eine Präambel und eine Frame-Anfangskennzeichnung umfasst, und Abisolieren der Präambel und der Frame-Anfangskennzeichnung, – in Schritt (b): Formatieren der Paketdaten in Übereinstimmung mit den Funk-Datenübertragungsblöcken (350), wobei der Formatierschritt die Schritte umfasst: – Anhängen eines Synchronfeldes an die Paketdaten, und – Anhängen eines Längenfeldes an die Paketdaten.
  16. Verfahren zum Transportieren von Datenpaketen über Funk-Datenübertragungsblöcke nach Anspruch 13 oder 15, wobei das Verfahren umfasst: in Schritt (a): das Empfangen von Ethernet-Datenpaketen, wobei jedes Datenpaket ein datengültiges Bit für jeden Abschnitt von Paketdaten umfasst, und das Entfernen jedes datengültigen Bits.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei jeder Abschnitt von Paketdaten vier Bit lang ist.
  18. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Schritt zum Empfangen der Datenpakete einen Schritt zum Empfangen der Datenpakete von einem örtlichen Netzwerk über eine verdrillte Doppelleitung umfasst.
  19. Verfahren nach Anspruch 13, das ferner einen Schritt zum Zuordnen von Abschnitten des Funk-Datenübertragungsblocks zu Quadraturamplitudenmodulationssymbolen umfasst.
  20. Verfahren nach einem der Ansprüche 13, 14, 15, 16, wobei der Schritt zum Formatieren der Datenpakete in Übereinstimmung mit den Funk-Übertragungsblöcken (350) einen Schritt zum Übertragen der Datenpakete in die Funk-Datenübertragungsblöcke mittels eines Zeitmultiplex-Verfahrens umfasst.
  21. Verfahren nach Anspruch 15 oder 18, wobei die Datenpakete Fast-Ethernet-Pakete sind.
  22. Verfahren nach Anspruch 21, wobei der für ein Paketintervall typische Code typisch für ein Paketintervall von ungefähr 0,96 μs ist.
  23. Verfahren nach Anspruch 13, das ferner die Schritte umfasst: – Empfangen der Funk-Datenübertragungsblöcke von der drahtlosen Verbindung, und – Rekonstruieren der Datenpakete aus empfangenen Funk-Datenübertragungsblöcken.
  24. Verfahren nach Anspruch 15, das ferner einen Schritt zum Einsetzten eines Synchronwertes, der einem Willard-Code entspricht, in das Synchronfeld umfasst.
  25. Verfahren nach Anspruch 15, das ferner einen Schritt zum Einsetzen eines Längenwertes und eines Fehlerkorrekturcodes zum Korrigieren von Fehlern im Längenwert in das Längenfeld umfasst.
  26. Verfahren nach Anspruch 25, wobei der Fehlerkorrekturcode ein Golay-Fehlerkorrekturcode ist.
  27. Verfahren nach einem der Ansprüche 13, 14, wobei jeder Funk-Datenübertragungsblock (350) ein Datenfeld mit einer vordefinierten Länge umfasst und wobei der Formatierschritt einen Schritt zum Platzieren der Datenpakete im Datenfeld umfasst.
  28. Verfahren nach einem der Ansprüche 13, 14, 15, 16, 27, das ferner einen Schritt zum Synchronisieren der Datenpakete auf ein Taktsignal umfasst, das den Funk-Datenübertragungsblöcken zugeordnet ist.
  29. Verfahren nach Anspruch 16 oder 28, das ferner die Schritte umfasst: – Speichern jedes Abschnitts von Paketdaten in aufeinander folgenden Stellen eines Puffers, und – Entfernen der Paketdaten aus dem Paketpuffer vor dem Durchführen des Formatierschrittes.
  30. Verfahren nach Anspruch 16, das ferner einen Schritt zum Speichern des datengültigen Bits für jeden Abschnitt von Paketdaten in Übereinstimmung mit dem Vier-Bit-Abschnitt der Paketdaten umfasst.
  31. Verfahren nach einem der Ansprüche 13, 14, 15, 16, wobei der Schritt zum Formatieren der Datenpakete in Übereinstimmung mit den Funk-Datenübertragungsblöcken (350) so durchgeführt wird, dass der Funk-Datenübertragungsblock mehr als ein, genau ein oder ein Bruchstück eines Datenpakets umfasst.
  32. Verfahren nach Anspruch 15, das ferner einen Schritt zum Übertragen der Funk-Datenübertragungsblöcke (350) über die drahtlose Verbindung in Übereinstimmung mit einer Vollduplexübertragung umfasst.
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