NO20015475L - Bandwidth allocation method and method for TCP / IP satellite based networks - Google Patents
Bandwidth allocation method and method for TCP / IP satellite based networksInfo
- Publication number
- NO20015475L NO20015475L NO20015475A NO20015475A NO20015475L NO 20015475 L NO20015475 L NO 20015475L NO 20015475 A NO20015475 A NO 20015475A NO 20015475 A NO20015475 A NO 20015475A NO 20015475 L NO20015475 L NO 20015475L
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- return channel
- frequency
- message
- bandwidth
- return
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 101
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 46
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 34
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 12
- 239000003550 marker Substances 0.000 claims description 8
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 8
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 6
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 5
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 5
- 108700007520 CVB protocol Proteins 0.000 claims description 3
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 3
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 15
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 9
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 102100038815 Nocturnin Human genes 0.000 description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 201000007795 Bietti crystalline corneoretinal dystrophy Diseases 0.000 description 2
- 208000008319 Bietti crystalline dystrophy Diseases 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 101100460584 Chaetomium thermophilum (strain DSM 1495 / CBS 144.50 / IMI 039719) NOC1 gene Proteins 0.000 description 1
- 101001104100 Homo sapiens Rab effector Noc2 Proteins 0.000 description 1
- 102100040095 Rab effector Noc2 Human genes 0.000 description 1
- 101100022229 Saccharomyces cerevisiae (strain ATCC 204508 / S288c) MAK21 gene Proteins 0.000 description 1
- 101100313929 Schizosaccharomyces pombe (strain 972 / ATCC 24843) tip1 gene Proteins 0.000 description 1
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 1
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W28/00—Network traffic management; Network resource management
- H04W28/16—Central resource management; Negotiation of resources or communication parameters, e.g. negotiating bandwidth or QoS [Quality of Service]
- H04W28/18—Negotiating wireless communication parameters
- H04W28/20—Negotiating bandwidth
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
- H04B7/14—Relay systems
- H04B7/15—Active relay systems
- H04B7/185—Space-based or airborne stations; Stations for satellite systems
- H04B7/18578—Satellite systems for providing broadband data service to individual earth stations
- H04B7/18584—Arrangements for data networking, i.e. for data packet routing, for congestion control
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W84/00—Network topologies
- H04W84/02—Hierarchically pre-organised networks, e.g. paging networks, cellular networks, WLAN [Wireless Local Area Network] or WLL [Wireless Local Loop]
- H04W84/04—Large scale networks; Deep hierarchical networks
- H04W84/06—Airborne or Satellite Networks
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W88/00—Devices specially adapted for wireless communication networks, e.g. terminals, base stations or access point devices
- H04W88/12—Access point controller devices
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
- H04B7/14—Relay systems
- H04B7/15—Active relay systems
- H04B7/204—Multiple access
- H04B7/212—Time-division multiple access [TDMA]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Astronomy & Astrophysics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Computing Systems (AREA)
- Quality & Reliability (AREA)
- Radio Relay Systems (AREA)
- Time-Division Multiplex Systems (AREA)
- Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
Abstract
Et kommunikasjonssystem balanserer meldingstrafikk mellom returkanalgrupper og innenfor gruppene slik at en bruker ikke trenger å kontrollere den spesifikke transmisjonsfrekvensen som blir brukt. Opplinjefrekvensene og båndbredden for returkanaiehe er satt av systemet i en returkanaistyremelding i kringkastingssignalet slik at det blir tatt hensyn til system og returkanalgruppebelastninger og for å ta hensyn til brukermeldingsetterslep. En initiell transmisjon fhi en fjem bruker kan bli gjort ved å bruke en ALOHA type skursignal som gir et meldingsetterslep til styrestasjonen, og er gjort på en frekvens bestemt fra en tilfeldig veid lastbasert frekvensvalgsprosess. Systemet, og ikke den individuelle bruker bestemmer frekvensen og kanaltildelingen. For større etterslep eller prioriterte brukere vil periodisk båndbredde bli gitt. En metode for å balansere laster blant og mellom grupper av returkanaler i kommunikasjonssystemet inkluderer å forespørre returkanalbåndbredde i en opplinjemelding fra en Qem bruker til en styrestasjon. Opplinjemeldingen kan inkludere både en etterslepsindikator og en båndbreddetildelingsforespørselgitt til et nettverkoperasjonssenter (NOC) som kan bli brukt for å sette returkanalbåndbredden og frekvensen for den fjerne opplinjen. En brukermelding blir sendt på den tildelte returkanalfrekvensen ved å bruke båndbredden tildelt i henhold til etterslepsindikatoren og en båndbreddetildelingsforespørsel slik at trafikklasten er vedlikeholdt i balanse mellom den etablerte returkanalfrekvensgruppen og innenfor hver returkanal frekvensgruppe.A communication system balances message traffic between return channel groups and within the groups so that a user does not have to control the specific transmission frequency used. The alignment frequencies and bandwidth of the return channel unit are set by the system in a return channel control message in the broadcast signal so that system and return channel group loads are taken into account and to take into account user message lag. An initial transmission from a remote user can be made using an ALOHA type burst signal which delivers a message delay to the control station, and is made at a frequency determined from a randomly weighted load based frequency selection process. The system, not the individual user, determines the frequency and channel assignment. For larger lag or priority users, periodic bandwidth will be provided. One method of balancing loads between and between groups of return channels in the communication system includes requesting return channel bandwidth in an uplink message from a Qem user to a control station. The uplink message may include both a lag indicator and a bandwidth allocation request given to a network operations center (NOC) that can be used to set the return channel bandwidth and frequency of the remote upline. A user message is sent on the assigned return channel frequency using the bandwidth allocated according to the lag indicator and a bandwidth allocation request so that the traffic load is maintained in balance between the established return channel frequency group and within each return channel frequency group.
Description
Foreliggende oppfinnelse er generelt for en plan for tildeling av båndbredde for tidsdelte multiple aksess (TDMA) systemer og spesifikt for effektiv båndbreddetildeling for overføringskontrollprotokoll/Internettprotokoll (TCP/IP) systemer over et TDMA basert satellittnettverk. The present invention is generally for a bandwidth allocation plan for time-division multiple access (TDMA) systems and specifically for efficient bandwidth allocation for transmission control protocol/Internet Protocol (TCP/IP) systems over a TDMA based satellite network.
Å bruke satellitter for Internett og Intranett trafikk, og spesielt multisending av digital video ved å bruke digital videokringkasting (DVB) og toveis bredbåndskommunikasjon har i det siste vært gjenstand for en stor del av oppmerksomhet. Satellitter kan hjelpe å mildne Internett trafikkopphopninger og bringe Internett og interaktive applikasjoner til land som ikke har en eksisterende nettverksstruktur så vel som å gi støtte for interaktive bredbåndsapplikasjoner. Using satellites for Internet and Intranet traffic, and especially multicasting of digital video using digital video broadcasting (DVB) and two-way broadband communication, has recently been the subject of a great deal of attention. Satellites can help alleviate Internet traffic congestion and bring Internet and interactive applications to countries that do not have an existing network infrastructure as well as provide support for interactive broadband applications.
En måte å bruke satellitteknologi i dette voksende feltet er å ha smalbåndsterminaler (very small apparature terminals - VSAT) som gir hurtig og pålitelig satellittbasert telekommunikasjon mellom essensielt et ubegrenset antall av geografisk spredte steder. VSAT teknologi har etablert effektive verktøy for LAN Internettforbindelser, multimediabildeoverføringer, gruppe- og interaktive dataoverføringer, interaktiv stemme, kringkastingsdata, multisendingsdata og videokommunikasjoner. One way to use satellite technology in this growing field is to have very small apparatus terminals (VSAT) that provide fast and reliable satellite-based telecommunications between essentially an unlimited number of geographically dispersed locations. VSAT technology has established effective tools for LAN Internet connections, multimedia image transmissions, group and interactive data transmissions, interactive voice, broadcast data, multicast data and video communications.
Internettprotokollen (IP) er den mest vanlig brukte mekanismen for frakt av multisendingsdata. Eksempler på satellittnettverk, som er i stand til å frakte IP multisendingsdata, inkluderer Hughes Network System's Personal Earth Station (PES) VSAT system og Hughes Network System's DirecPC® system. Å kombinere VSAT leveranse med standardbasert IP multisending gir brukeren en mindre kostbar og mer fleksibel tilnærming for å oppnå høykvalitets-, sann tids kringkasting. Satellittdigital videokringkasting (DVB) teknologi og Internettprotokollen (IP) har nærmet seg ("IP/DVB") for å tillate brukerne transparent tilgang til et uttall av kringkastingsinnhold som inkluderer levende video, store programvareapplikasjoner og mediarike websteder. The Internet Protocol (IP) is the most commonly used mechanism for transporting multicast data. Examples of satellite networks capable of carrying IP multicast data include Hughes Network System's Personal Earth Station (PES) VSAT system and Hughes Network System's DirecPC® system. Combining VSAT delivery with standards-based IP multicast gives the user a less expensive and more flexible approach to achieving high-quality, real-time broadcasting. Satellite digital video broadcasting (DVB) technology and the Internet Protocol (IP) have converged ("IP/DVB") to allow users transparent access to a variety of broadcast content that includes live video, large software applications, and media-rich websites.
For å understøtte disse utviklingene har VSAT systemer, slik som Personal Earth Station nevnt ovenfor, tillatt kommersielle brukere å ha tilgang til et generelt begrenset antall av satellittreturneringskanaler for å understøtte toveiskommunikasjon. Valget av returnering eller inngående kanal er vanligvis begrenset til bare en gruppe av bare noen få mulige kanaler forhåndskonfigurerte ved en kombinasjon av hardware og/eller programvarebegrensninger. Noen kommersielle systemer kan bruke en VSAT systemterminal for Internett aksess for å motta HTTP svar via den utgående satellittkringkastingskanalen, og kan sende HTTP forespørsler til Internett over en VSAT inngående kanal. Dessverre etter hvert som disse systemene kommer til markedet i store antall til konsumentene og antallet av brukere øker, vil generelt det begrensede antallet av inngående kanaler kunne bli opplevd som en begrensning og redusere brukergjennomstrømningen som et resultat av et økende antall av brukere som konkurrerer om et endelig antall av inngående satellittkanaler. De potensielle fordeler som VSAT teknologien bringer til konsumentene i området for bredbåndslevering vil nødvendigvis minke på grunn av den begrensede båndbredden som er tilgjengelig i de inngående kanalene. To support these developments, VSAT systems, such as the Personal Earth Station mentioned above, have allowed commercial users to have access to a generally limited number of satellite return channels to support two-way communications. The choice of return or input channel is usually limited to only a group of only a few possible channels pre-configured by a combination of hardware and/or software limitations. Some commercial systems may use a VSAT Internet access system terminal to receive HTTP responses via the outgoing satellite broadcast channel, and may send HTTP requests to the Internet over a VSAT incoming channel. Unfortunately, as these systems come to market in large numbers to consumers and the number of users increases, generally the limited number of incoming channels could be experienced as a limitation and reduce user throughput as a result of an increasing number of users competing for a final number of incoming satellite channels. The potential benefits that VSAT technology brings to consumers in the area of broadband delivery will necessarily decrease due to the limited bandwidth available in the incoming channels.
Oppdelt tilnærming for opplinjekanalene er vanligvis brukt og kan bli brukt i tidsdelt multiple aksess (TDMA) systemer. TDMA er en teknikk for tildeling av multiple kanaler på den samme frekvensen i et trådløst transmisjonssystem slik som et satellittkommunikasjonssystem. TDMA tillater et antall av brukere å aksessere en enkel radiofrekvens (RF) kanal uten interferens ved å tildele et unikt tidsvindu til hver bruker innenfor hver kanal. Tilgangen er kontrollert ved å bruke en rammebasert tilnærming, og presis tidsstyring er nødvendig for å tillate multiple brukere tilgang til båndbredden (dvs. tidsdelt tilgang). Nødvendig for overføring av informasjon i en multiplekset fasong i returneringskanalen. Split approach for the uplink channels is commonly used and can be used in time-division multiple access (TDMA) systems. TDMA is a technique for assigning multiple channels on the same frequency in a wireless transmission system such as a satellite communication system. TDMA allows a number of users to access a single radio frequency (RF) channel without interference by assigning a unique time window to each user within each channel. Access is controlled using a frame-based approach, and precise timing is required to allow multiple users access to the bandwidth (ie, time-shared access). Necessary for the transmission of information in a multiplexed form in the return channel.
Overføringer er gruppert i rammer hvor et rammesynkroniserings ("syne") signal vanligvis blir gitt i begynnelsen av hver ramme. Etterfulgt hvert rammesyncsignal er et antall av tidsbiter inne i rammen for skuroverføringer. I det enkleste tilfellet vil en tidsbit representere en fast mengde av båndbredden som er tildelt til hver av brukerne som har behov for å overføre informasjon. Hver TDMA bruker får et spesifikt tidsvindu (eller vinduer) i kanalen og dette tidsvinduet blir fiksert for brukeren gjennom hele overføringen. I mer kompliserte systemer vil multiple tidsbiter bli gjort tilgjengelige for brukere basert på overføringsbehov eller prioriteringsplaner. Etter at alle tidsbiter har blitt brukt opp vil andre rammesynkroniseringssignaler bli overført for å gjenta syklusen. Imidlertid, selv om brukeren ikke har noe å overføre, vil tidsvinduet fremdeles være reservert og det resulterer i ueffektiv utnyttelse av den tilgjengelige båndbredden. Transmissions are grouped into frames where a frame synchronization ("sight") signal is usually given at the beginning of each frame. Following each frame sync signal is a number of time bits within the frame for burst transmissions. In the simplest case, a time bit will represent a fixed amount of bandwidth allocated to each of the users who need to transmit information. Each TDMA user gets a specific time window (or windows) in the channel and this time window is fixed for the user throughout the transmission. In more complicated systems, multiple time slots will be made available to users based on transfer needs or priority plans. After all time bits have been used up, other frame sync signals will be transmitted to repeat the cycle. However, even if the user has nothing to transmit, the time slot will still be reserved and it results in inefficient utilization of the available bandwidth.
TDMA krever en fremgangsmåte for justering av tidsavsnittene i skuroverføringer for å redusere skuroverlapp og de følgende "kollisjoner" til ulike brukeres overføringer. I tillegg vil det å gi hver fjerne bruker tilgang til ønsket opplinjebåndbredde (vesentlig likeverdig til vindustilgang) bli mer vanskelig når et større antall av forskjellige innganger og opplinjekanaler blir delt mellom et større antall av brukere. Med TDMA vil hver VSAT aksessere en kontrollnode via satellitten ved utsendelse av en skur av digital informasjon på sin tildelte radiofrekvensbærer. Hver VSAT sender skurer på sin tildelte tid relativt til de andre VSATer i nettverket. Ved å dele tilgang på denne måten - ved tidsvinduer - tillates VSATer å gjøre den mest effektive bruk av den tilgjengelige satellittbåndbredden. Som i de fleste TDM-baserte protokoller, er båndbredde tilgjengelig til hver VSAT i faste inkrementer enten det er nødvendig eller ikke, som diskutert ovenfor. Å etablere en rettferdig tildeling av opplinjebåndbredde for hver av brukerne av opplinjen eller inngangene er vanskelig på grunn av ujevn (dvs. fluktuerende tung eller lett) last innenfor en gruppe av opplinjekanaler, og på grunn av relativ ujevn last mellom grupper av opplinjekanaler. TDMA requires a procedure for adjusting the time slots in burst transmissions to reduce burst overlap and the subsequent "collisions" of different users' transmissions. Additionally, giving each remote user access to the desired upline bandwidth (essentially equivalent to window access) will become more difficult when a larger number of different inputs and upline channels are shared among a larger number of users. With TDMA, each VSAT will access a control node via the satellite by broadcasting a burst of digital information on its assigned radio frequency carrier. Each VSAT sends bursts at its allocated time relative to the other VSATs in the network. Sharing access in this way - by time windows - allows VSATs to make the most efficient use of the available satellite bandwidth. As in most TDM-based protocols, bandwidth is available to each VSAT in fixed increments whether it is needed or not, as discussed above. Establishing a fair allocation of uplink bandwidth for each of the uplink users or inputs is difficult due to uneven (ie, fluctuating heavy or light) load within a group of uplink channels, and due to relative uneven load between groups of uplink channels.
Figur 1 gir et eksempel på et konvensjonelt satellittkommunikasjonssystem 100 som begrenser hver av de "k" mulige fjerne brukernes 140 til en returkanalgruppe 160 ut av "n" tilgjengelige grupper. Hver av de n returkanalgruppene 160 kan for eksempel ha "m" returkanalfrekvenser tilgjengelige, og derved tillate hver fjerne bruker en opplinje på en av de m frekvensene etter hvert som tilgang blir gitt. Opplinjetidsinformasjon kan bli trukket ut fra transceiveren 150 ved å bruke de mottatte utgående kringkastingene 120 sendt i jordstasjonen 110 gjennom satellitten 130. Utgangskringkastingene 120 kan inkludere flere informasjonssystemer hvor hver blir mottatt av en del av de fjerne brukerne 140. Tidssignaler for hver fjerne bruker kan også bli trukket ut fra dens assosierte informasjonsstrøm, og uavhengig fra opplinjetidsinformasjonen, og videre kan den være anvendbar bare for returkanalgruppe 160 tildelt til den spesielle fjerne brukeren 140. I tillegg, vil Internett/Intranett tilgang kunne bli gitt til fjerne brukere 140 gjennom jordstasj onen 110 og porten 170. Figure 1 provides an example of a conventional satellite communication system 100 that limits each of the "k" possible remote users 140 to a return channel group 160 out of "n" available groups. Each of the n return channel groups 160 may, for example, have "m" return channel frequencies available, thereby allowing each remote user an upline on one of the m frequencies as access is granted. Upline timing information may be extracted from the transceiver 150 using the received outgoing broadcasts 120 sent in the earth station 110 through the satellite 130. The outgoing broadcasts 120 may include multiple information systems each being received by a portion of the remote users 140. Time signals for each remote user may also be extracted from its associated information stream, and independently of the upline time information, and further it may be applicable only to the return channel group 160 assigned to the particular remote user 140. In addition, Internet/Intranet access may be provided to remote users 140 through the earth station 110 and port 170.
Etter hvert som bruken av toveis satellittnettverk har beveget seg inn i konsumentmarkedet, har industrien videre etterstrebet Internettarbeidet til multiple satellittkringkastingsnettverk og deres assosierte uavhengige innganger ("inngående") eller opplinjekanaler. Etter hvert som markedet utvider seg vil antallet av mulige opplinjebrukere videre økes og de foregående tilnærminger for tildeling av returkanalbåndbredde til brukere i faste forhåndsbestemte opplinjekanalgrupper nødvendigvis kreve tillegg av hardware og systemkompleksitet for å kunne gi rom for den økte opplinjeforespørselen. Dersom returkanalgruppene baserer sin rammetidsinformasjon på en bestemt satellittkringkaster som ikke er felles for alle fjerne brukere over alle returkanalgrupper, så vil brukere nødvendigvis være begrenset til sine forhåndstildelte returkanalgrupper som dermed begrenser fleksibiliteten. As the use of two-way satellite networks has moved into the consumer market, the industry has further pursued the Internet work of multiple satellite broadcast networks and their associated independent entrances ("inputs") or uplink channels. As the market expands, the number of possible uplink users will further increase and the previous approaches for allocating return channel bandwidth to users in fixed predetermined uplink channel groups necessarily require the addition of hardware and system complexity to be able to accommodate the increased uplink request. If the return channel groups base their frame time information on a specific satellite broadcaster that is not common to all remote users across all return channel groups, then users will necessarily be limited to their pre-assigned return channel groups, which thus limits flexibility.
Videre vil denne tilnærmingen gi økende ineffektivitet både med hensyn til tildeling av hardware, kostnader, og opplinjekanalbåndbreddeutnyttelse, siden mange av de tilgjengelige gruppene i opplinjekanalene enten kan være tungt eller lett lastet eller gjenstand for lastubalanse relativt til andre inngangs grupper. Dette kunne være resultatet på hver bruker som er forhåndskonfigurert for tilgang til en spesifikk inngangskanal, eller til bare et begrenset antall av kanaler, enten på grunn av hardware eller programvarebegrensninger, eller til vindustidsinformasjonsbetraktninger som diskutert ovenfor. Dette problemet kan være akutt på grunn av den skur og til tider uforutsigbare naturen til slike overføringer, som også kan resultere i en ueffektiv bruk av den tilgjengelige båndbredden. Furthermore, this approach will result in increasing inefficiency both with regard to the allocation of hardware, costs and uplink channel bandwidth utilization, since many of the available groups in the uplink channels may either be heavily or lightly loaded or subject to load imbalance relative to other input groups. This could be the result of each user being pre-configured for access to a specific input channel, or to only a limited number of channels, either due to hardware or software limitations, or to window time information considerations as discussed above. This problem can be acute due to the sporadic and sometimes unpredictable nature of such transmissions, which can also result in an inefficient use of the available bandwidth.
Flere løsninger på båndbreddetildeling er tilgjengelig for "tilfeldig bruk", eller ikke kritiske opp linjesystemer, og kan bli brukt i konvensjonelle Several bandwidth allocation solutions are available for "random use", or non-critical line-up systems, and can be used in conventional
satellittkommunikasjonssystemer 100 som vist i figur 1. For eksempel, er den velkjente ALOHA teknikken anvendt med den hensikt å minimalisere administrasjonen assosiert med tildeling av båndbredde til brukere når det ikke er noe data å overføre. ALOHA ble utviklet for å koordinere og arbitrere tilgang til en delt kommunikasjonskanal. Selv om den opprinnelig ble anvendt på jordbaserte radiokringkastinger, har systemet blitt suksessfullt implementert i satellittkommunikasjonssystemer. En medium tilgangsmetode, slik som ALOHA er ment å forhindre to eller flere systemer fra å sende på det samme tidspunktet i det samme mediet. Det må være en fremgangmåte for å håndtere såkalte "kollisjoner". I ALOHA systemet vil et system sende uansett om data er tilgjengelige for å sendes. Dersom et annet system sendes på det samme tidspunktet vil en kollisjon opptre, og rammen som ble sendt blir tapt. Imidlertid kan et system lytte til kringkastinger i mediet, selv sin egen, eller vente på en kvittering fra destinasjonsstasjonen for å bestemme om rammen faktisk ble oversendt satellite communication systems 100 as shown in Figure 1. For example, the well-known ALOHA technique is used with the intention of minimizing the administration associated with allocating bandwidth to users when there is no data to transmit. ALOHA was developed to coordinate and arbitrate access to a shared communication channel. Although originally applied to terrestrial radio broadcasts, the system has been successfully implemented in satellite communication systems. A medium access method such as ALOHA is intended to prevent two or more systems from transmitting at the same time in the same medium. There must be a method of handling so-called "collisions". In the ALOHA system, a system will transmit regardless of whether data is available to transmit. If another system sends at the same time, a collision will occur, and the frame that was sent will be lost. However, a system can listen to broadcasts in the medium, even its own, or wait for an acknowledgment from the destination station to determine whether the frame was actually transmitted
Imidlertid har såkalte rene ALOHA systemer omkring syv prosent båndbreddeeffektivitet som betyr at omkring fjorten ganger den påkrevde båndbredden må bli tildelt. Videre vil forsinkelser til brukere som faktisk har trafikk å sende kunne finne dette ikke aksepterbart i tidssensitive applikasjoner særlig fordi ALOHA teknikken kaster bort båndbredde og dermed tidsvinduer for brukere som har ingen eller lav trafikklast å sende. However, so-called pure ALOHA systems have about seven percent bandwidth efficiency, which means that about fourteen times the required bandwidth must be allocated. Furthermore, delays to users who actually have traffic to send may find this unacceptable in time-sensitive applications, especially because the ALOHA technique wastes bandwidth and thus time windows for users who have no or low traffic load to send.
Den rene ALOHA teknikken er enkel og elegant, men andre fremgangmåter kalt vindusbasert ALOHA eller tilfeldig aksessmodus, ble frembrakt for å doble trafikkapasiteten. I den vindusbaserte ALOHA planen vil distinkte tidsvinduer bli skapt hvor brukere kan sende en enkel ramme i en pakke, men bare i begynnelsen av vinduet. Dermed må senderen bufre data til begynnelsen av den neste vindusperioden. For eksempel kan en kontrollnode sende et signal ved begynnelsen av hvert vindu for å la alle andre brukere vite at vinduet er tilgjengelig. Ved å opplinjere rammene i vinduer, kan overlapp i utsendelsene bli redusert. Imidlertid må brukere vente en del av et sekund for begynnelsen av tidsvinduet før de kan sende. Også kan data bli tapt dersom brukere slåss om det samme vinduet, men ikke så mye data som vil bli tapt i rene ALOHA systemer. Imidlertid har tester vist at vindusbasert ALOHA har en ytelsesfordel og er best egnet for korte, "skur" meldinger i anvendelser som krever fast svartid, slik som kredittkortverifikasjon ved salgsstedet og ATM transaksjonsprosessering. Denne kappestridteknikken tillater VSATer å sende på et hvilket som helst tidspunkt og å fortsette å sende dersom de mottatte kvitteringer på at ingen andre stasjoner sender. Imidlertid vil denne fremgangsmåten kreve en kanalutnyttelse som er på omkring 18 til 36 prosent. The pure ALOHA technique is simple and elegant, but other approaches called window-based ALOHA or random access mode were developed to double the traffic capacity. In the windowed ALOHA scheme, distinct time windows will be created where users can send a single frame in a packet, but only at the beginning of the window. Thus, the transmitter must buffer data until the beginning of the next window period. For example, a control node can send a signal at the beginning of each window to let all other users know that the window is available. By aligning the frames in windows, overlap in the mailings can be reduced. However, users must wait a fraction of a second for the beginning of the time window before they can send. Data can also be lost if users fight over the same window, but not as much data as would be lost in pure ALOHA systems. However, tests have shown that window-based ALOHA has a performance advantage and is best suited for short, "burst" messages in applications that require a fixed response time, such as credit card verification at the point of sale and ATM transaction processing. This contention technique allows VSATs to transmit at any time and to continue transmitting if they receive acknowledgments that no other stations are transmitting. However, this method will require a channel utilization of around 18 to 36 percent.
Andre systemer bruker en vindusreserveringstilgangsmodus hvor verten reserverer vinduer for hver bruker som sender et tildelt antall av pakker. Når man tildeler båndbredde for å tilpasse en tildelt meldingslengde, vil mer effektiv bruk av båndbredden bli gjort enn ved tilfeldige tilgangsmetoder, og dermed vil gjennomstrømningen bli forbedret. En ulempe med denne fremgangsmåten er at mer tid er påkrevd for å sette opp kanalen, som bidrar til mer forsinkelse, og det kan være for få eller for mange pakker tildelt for meldingsoverføringer for hver bruker, som leder i det minste til noe ineffektivitet i utnyttelsen av båndbredden. Videre vil dynamisk omfordeling av båndbredde ikke være effektivt nok oppnådd ved å bruke denne tilnærmingen. Other systems use a window reservation access mode where the host reserves windows for each user who sends an assigned number of packets. When allocating bandwidth to accommodate an allocated message length, more efficient use of the bandwidth will be made than with random access methods, and thus throughput will be improved. A disadvantage of this approach is that more time is required to set up the channel, which contributes to more delay, and there may be too few or too many packets allocated for message transfers for each user, leading to at least some inefficiency in utilization of the bandwidth. Furthermore, dynamic bandwidth reallocation will not be efficiently enough achieved using this approach.
Selv om en ALOHA type av kanalaksessplan er suksessfullt brukt for å oppnå bedre båndbredde for opplinjen, er det problemer med enten over eller underlast i returkanalene, og også ved å ha en ubalanse mellom grupper av returkanaler. Although an ALOHA type of channel access plan has been successfully used to achieve better uplink bandwidth, there are problems with either overloading or underloading the return channels, and also having an imbalance between groups of return channels.
Det som derfor trengs er et apparat og en fremgangsmåte for dynamisk tildeling av opplinjebåndbredde avhengig av brukerens behov for returkanaltilgang. Hva som videre trengs er et apparat og en fremgangsmåte for å balansere opplinjelastene mellom returkanaler som deler en felles opplinjekanalgruppe og som også balanserer systemlasten mellom grupper av opplinjekanaler som deler den samme rammetidsinndelingen. What is therefore needed is an apparatus and method for dynamically allocating uplink bandwidth depending on the user's need for return channel access. What is further needed is an apparatus and method for balancing the upline loads between return channels that share a common upline channel group and which also balances the system load between groups of upline channels that share the same frame time division.
Den foreliggende oppfinnelsen løser de forannevnte problemene ved å gi et system, apparat, og fremgangsmåte for tildeling av opplinjebåndbredde avhengig av brukerens behov for returkanaltilgang, og for å forsikre at en lastbalansetilstand mellom og blant returkanalgruppene blir vedlikeholdt. The present invention solves the aforementioned problems by providing a system, apparatus, and method for allocating upline bandwidth depending on the user's need for return channel access, and to ensure that a load balance condition between and among the return channel groups is maintained.
I en utførelse av oppfinnelsen vil en kontrollstasjon for toveis satellittkommunikasjon inkludere en RF seksjon for utsendelse av et kringkastingssignal og en mottager for en returkanal fra en fjern bruker. Et returkanalundersystem inkluderer en returkanalstyringsinnretning for å prosessere returkanalinformasjon og sette en brukerbåndbredde i returkanalen. Returkanalstyreinnretningen setter senderfrekvensen og båndbredden i returkanalen ved å evaluere enten eller begge av en brukeretterslepindikator og en båndbreddetildelingsforspørsel gitt av den fjerne brukeren i en eller flere av returkanalmeldingene. Returkanalstyreinnretningen vil også forandre returkanalfrekvensen ved en returkanalgruppe basert på trafikklasten i returkanalgruppen. In one embodiment of the invention, a control station for two-way satellite communication will include an RF section for sending a broadcast signal and a receiver for a return channel from a remote user. A return channel subsystem includes a return channel manager for processing return channel information and setting a user bandwidth in the return channel. The return channel controller sets the transmitter frequency and bandwidth in the return channel by evaluating either or both of a user backlog indicator and a bandwidth allocation request provided by the remote user in one or more of the return channel messages. The return channel control device will also change the return channel frequency at a return channel group based on the traffic load in the return channel group.
I en annen utførelse av oppfinnelsen vil en transceiver bli brukt for å sende en rarnmesynkroniseringsmelding til en kontrollnode, og inkludere en mottager som In another embodiment of the invention, a transceiver will be used to send a remote synchronization message to a control node, and include a receiver that
detekterer en kontrollnodetidsinformasjonsmelding i et mottatt kringkastingssignal. En tidsgjenvinningsseksjon bruker kontrollnodetidsinformasjonsmeldingen til å bestemme et systemomfattende starttidspunkt for en utsendende ramme og en meldingsbuffer som temporært lagrer en utgående melding fra en bruker helt til den er sendt. En sender kobler opp den utgående meldingen fra en bruker under en tildelt periode etter starttidspunktet for den sendende rammen og ved å bruke en tildelt utsendelsesfrekvens bestemt av en gruppestatusmelding mottatt i kringkastingssignalet. Dersom det er nødvendig for å oppnå en lastbalanse vil utsendelsesfrekvensen bli forandret til en annen utsendelsesfrekvens innenfor den nåværende kanalgruppen, eller forandret til en frekvens innenfor en annen kanalgruppe avhengig av den relative lasten i de to returkanalgruppene, og den fjerne brukerens båndbreddebehov som rapportert i gruppestatusmeldingen mottatt i kringkastingssignalet. Evnen til å tildele transmisjon til andre frekvenser i en forskjellig returkanalgruppe er i det minste et resultat av å dele en felles systemrammetidsinformasjon blant alle returkanalgruppene. detects a control node timing information message in a received broadcast signal. A timing recovery section uses the control node timing information message to determine a system-wide start time for an outgoing frame and a message buffer that temporarily stores an outgoing message from a user until it is sent. A transmitter links the outgoing message from a user during an allocated period after the start time of the transmitting frame and using an allocated transmission frequency determined by a group status message received in the broadcast signal. If necessary to achieve a load balance, the transmit frequency will be changed to another transmit frequency within the current channel group, or changed to a frequency within another channel group depending on the relative load in the two return channel groups, and the remote user's bandwidth requirements as reported in the group status message received in the broadcast signal. The ability to assign transmission to other frequencies in a different return channel group is at least a result of sharing a common system time frame information among all the return channel groups.
I en tredje utførelse av oppfinnelsen vil en fremgangsmåte for å styre en returkanal fra en kontrollstasjon inkludere utsendelse av et kringkastingssignal, å motta en returkanalopplinje fra en fjern bruker, og å sette en returkanalbåndbredde og frekvens med en returkanalstyreinnretning som gir en tildelingsmelding i kringkastingssignalet for mottak hos den fjerne brukeren. Returkanalbåndbredden og frekvensen er satt ved å evaluere en etterslepsindikator gitt av den fjerne brukeren og ved å evaluere den relative lasten for alle returkanalgruppene og individuelle utsendelsesfrekvenser i returkanalgruppene. In a third embodiment of the invention, a method of controlling a return channel from a control station will include sending a broadcast signal, receiving a return channel line-up from a remote user, and setting a return channel bandwidth and frequency with a return channel controller that provides an assignment message in the broadcast signal for reception at the remote user. The return channel bandwidth and frequency are set by evaluating a lag indicator provided by the remote user and by evaluating the relative load of all the return channel groups and individual transmission frequencies in the return channel groups.
I en fjerde utførelse av oppfinnelsen vil en fremgangsmåte for å sende en rammesynkroniseringsmelding fra en fjern bruker inkludere å motta en kontrollnodetidsinformasjonsmelding i et kringkastingssignal som dermed bestemmer et returkanalrammestarttidspunkt ved å bruke kontrollnodetidsinformasjonsmeldingen, temporært lagre en utgående brukermelding og å sende den utgående brukermeldingen på en utsendelsesfrekvens under en tildelt periode etter returkanalrammestarttidspunktet. Utsendelsesfrekvensen og den tildelte båndbredden kan bli bestemt ved en inngående tildelingsmelding mottatt i kringkastingssignalet. Den fjerne brukeren kan initielt sende på en returkanal konfigurert for å understøtte et ALOHA skursignal. Dette skursignalet inkluderer en etterslepsindikator av den fjerne brukerens meldingstrafikk til kontrollnoden. Den fjerne brukeren kan så bli flyttet til en returkanal som enten deler tilgang med andre fjerne brukere, eller som gir dedikert opplinjetilgang avhengig av tilgjengelige systemresurser og den fjerne brukerens båndbreddebehov. Den initielle ALOHA skuropplinjen blir sendt på en utsendelsesfrekvens valgt lokalt av den fjerne brukeren ved å bruke en tilfeldig veid frekvensvalgsprosess basert på system eller gruppelast rapportert over kringkastingssignalet. In a fourth embodiment of the invention, a method of sending a frame synchronization message from a remote user will include receiving a control node timing information message in a broadcast signal thereby determining a return channel frame start time using the control node timing information message, temporarily storing an outgoing user message and transmitting the outgoing user message on a broadcast frequency during an allocated period after the return channel frame start time. The transmission frequency and the allocated bandwidth can be determined by an incoming allocation message received in the broadcast signal. The remote user may initially transmit on a return channel configured to support an ALOHA burst signal. This burst signal includes a backlog indicator of the remote user's message traffic to the control node. The remote user can then be moved to a return channel that either shares access with other remote users, or provides dedicated upline access depending on available system resources and the remote user's bandwidth needs. The initial ALOHA sweep uplink is sent on a broadcast frequency selected locally by the remote user using a randomly weighted frequency selection process based on system or group load reported over the broadcast signal.
I en femte utførelse av oppfinnelsen vil et kommunikasjonssystem for å balansere trafikken på et mangfold av returkanaler inkludere en kontrollstasjon som sender et kringkastingssignal til en fjern bruker. Kringkastingssignalet inkluderer et ikke sann tids rammemerke, en tidsinformasjonsmelding og en returkanalkontrollmelding. En mottager hos den fjerne brukeren mottar kringkastingssignalet og bestemmer et returkanalrammestarttidspunkt ved å bruke det ikke sann tids rammemerke og tidsinformasjonsmeldingen. En sender hos den fjerne brukeren sender opp en brukermelding på en av returkanalene under en forhåndsbestemt periode etter returkanalrammestarttidspunktet. En opplinjefrekvens og båndbredde i returkanalen blir bestemt av returkanalstyringsmeldingen for å holde rede på system og returkanalgruppelasten og for å holde rede på brukermeldingsetterslepet. En initiell transmisjon fra den fjerne brukeren kan bli gjort ved å bruke en ALOHA type skursignal som gir en etterslepsindikatormelding. Denne initielle utsendelsen kan bli gjort på en frekvens bestemt fra en tilfeldig veid, lastbasert frekvensvalgsprosess med den hensikt å sikre dynamisk balanse mellom returkanalgruppene. In a fifth embodiment of the invention, a communication system for balancing traffic on a plurality of return channels will include a control station that sends a broadcast signal to a remote user. The broadcast signal includes a non-true time frame mark, a timing information message and a return channel control message. A receiver at the remote user receives the broadcast signal and determines a return channel frame start time using the non-real time frame tag and the timing information message. A transmitter at the remote user transmits a user message on one of the return channels during a predetermined period after the return channel frame start time. An uplink frequency and bandwidth in the return channel is determined by the return channel control message to keep track of the system and return channel group load and to keep track of the user message backlog. An initial transmission from the remote user may be done using an ALOHA type burst signal which provides a lag indicator message. This initial broadcast may be done on a frequency determined from a randomly weighted, load-based frequency selection process with the intent of ensuring dynamic balance between the return channel groups.
I en sjette utførelse av oppfinnelsen vil en fremgangsmåte for å balansere laster mellom og blant grupper av returkanaler i et kommunikasjonssystem inkludere forespørsel om returkanalbåndbredde i en opplinjemelding fra en fjern bruker til en kontrollstasjon. Opplinjemeldingen kan inkludere en etterslepsindikator og en forespørsel om tildeling av båndbredde. En returkanalbåndbredde for den fjerne brukeren kan også bli tildelt ved å prosessere etterslepsindikatoren og en kanaltildelingsmelding gitt fra kontrollstasjonen til den fjerne brukeren i kringkastingssignalet. Kanaltildelingsmeldingen kan også tildele returkanalbåndbredde. En brukermelding blir sendt på en returkanal i henhold til kanaltildelingsmeldingen. In a sixth embodiment of the invention, a method for balancing loads between and among groups of return channels in a communication system will include a request for return channel bandwidth in an upline message from a remote user to a control station. The uplink message may include a backlog indicator and a bandwidth allocation request. A return channel bandwidth for the remote user may also be allocated by processing the lag indicator and a channel allocation message provided from the control station to the remote user in the broadcast signal. The channel allocation message may also allocate return channel bandwidth. A user message is sent on a return channel according to the channel allocation message.
Den foreliggende oppfinnelsen i alle sine utførelser, kollektivt og individuelt, har et antall av egenskaper som skiller den ut fra konvensjonelle båndbreddetildelingsplaner. For eksempel vil den foreliggende oppfinnelsen dynamisk tildele båndbredde basert på hvor mye brukeren faktisk trenger og anvise opplinjefrekvensforandringer for å balansere trafikklasten. Denne tilnærmingen til apparatet, systemet og fremgangsmåten til den foreliggende oppfinnelsen ikke bare balanserer lasten mellom returkanalgruppene, men innenfor hver returkanalgruppe også, som sikrer en optimalisert båndbreddetildelingsplan. Systemet er satt opp for automatisk lastbalanse hver gang en fjern bruker starter en ny opplinjesesjon, og oppnår målet ved å ha omtrent det samme antall av opplinjebrukere som deler hver inngangskanal, selv ved større og økende antall av systembrukere. Denne tilnærmingen er spesielt ved tilpasset og optimalisert for TCP/IP satellittrafikk, og er en svært ønsket komponent for å operere et effektivt TCP/IP system over et TDMA basert satellittsystem som inkluderer multiple satellittnettverk med den påkrevde understøttelse i bakkeinfrastrukturen. The present invention in all its embodiments, collectively and individually, has a number of characteristics that distinguish it from conventional bandwidth allocation plans. For example, the present invention will dynamically allocate bandwidth based on how much the user actually needs and prescribe uplink frequency changes to balance the traffic load. This approach of the apparatus, system and method of the present invention not only balances the load between the return channel groups, but within each return channel group as well, which ensures an optimized bandwidth allocation plan. The system is set up for automatic load balancing each time a remote user starts a new uplink session, achieving the goal by having approximately the same number of uplink users sharing each input channel, even with larger and increasing numbers of system users. This approach is especially adapted and optimized for TCP/IP satellite traffic, and is a highly desired component for operating an efficient TCP/IP system over a TDMA based satellite system that includes multiple satellite networks with the required ground infrastructure support.
Til slutt vil fremgangsmåten og systemet i den foreliggende oppfinnelsen tillate utvidelse til et essensielt ubegrenset antall av brukere på den samme returkanalen uten omfattende modifikasjoner i hardware og programvare og tillater disse brukerne alle å ha tilnærmet lik tilgang til returkanalkapasitet eller båndbredde. Denne evnen er frembrakt i det minste delvis ved å dele systemrammetidsinformasjon blant alle returkanalgruppene, uansett om kringkastingskilden i returkanalstyringsinformasjonen sendt fra styringsstasjonen muligens inkluderer multisatellittlinker. Systemet vil foretrukket dele en felles ikke sann tids referanse gitt til alle fjerne brukere uansett om den bestemte kringkastingen som blir mottatt er dens kilde. Finally, the method and system of the present invention will allow expansion to an essentially unlimited number of users on the same return channel without extensive modifications in hardware and software and allow these users to all have approximately equal access to return channel capacity or bandwidth. This capability is provided at least in part by sharing system frame time information among all the return channel groups, regardless of whether the broadcast source of the return channel control information sent from the control station possibly includes multisatellite links. The system will preferably share a common non-real time reference given to all remote users regardless of whether the particular broadcast being received is its source.
Disse og andre egenskaper og fordeler i den foreliggende applikasjonen vil bli mer tydelig fra den detaljerte beskrivelsen gitt heretter. Imidlertid må det være forstått at den detaljerte beskrivelsen og de spesifikke eksemplene, mens de indikerer en foretrukket utførelse av oppfinnelsen, er gitt som illustrasjoner bare siden forskjellige forandringer og modifikasjoner innenfor ånden og rekkevidden av oppfinnelsen gitt i disse detaljerte beskrivelsene vil være åpenbare for en fagmann. These and other features and advantages of the present application will become more apparent from the detailed description provided hereinafter. However, it is to be understood that the detailed description and specific examples, while indicating a preferred embodiment of the invention, are provided by way of illustration only since various changes and modifications within the spirit and scope of the invention given in these detailed descriptions will be apparent to one skilled in the art .
Egenskapene og fordelene til oppfinnelsen vil bli mer forstålige ved å betrakte de følgende detaljerte beskrivelsene til oppfinnelsen ved å ta hensyn til de medfølgende tegningene som er: Figur 1 viser et konvensjonelt satellittkommunikasjonssystem; Figur 2 viser toveis satellittkommunikasjonssystemet i den foreliggende oppfinnelsen; Figur 3 viser den foretrukne IP/DVB protokollagdelingen brukt i den foreliggende oppfinnelsen; The features and advantages of the invention will be more fully understood by considering the following detailed description of the invention with reference to the accompanying drawings which are: Figure 1 shows a conventional satellite communication system; Figure 2 shows the two-way satellite communication system of the present invention; Figure 3 shows the preferred IP/DVB protocol layer used in the present invention;
Figur 4 viser et blokkdiagram av en foretrukket returkanaltransceiver; ogFigure 4 shows a block diagram of a preferred return channel transceiver; and
Figur 5 viser en diagram av den NOC returkanalundersystemmellomkoblingen.Figure 5 shows a diagram of the NOC return channel subsystem interconnect.
En foretrukket utførelse av fremgangsmåten og systemet som gir returkanal TDMA frekvens- og båndbreddetildeling i henhold til den foreliggende oppfinnelsen blir beskrevet nedenfor. Selv om fremstillingen er beskrevet i generelle vendinger til Hughes Nework Systems' Two-Way DirecPC® for å forenkle diskusjonen, vil utfallet av kommunikasjonsbåndbreddetildelingssystemet, apparat og fremgangsmåte til den foreliggende oppfinnelsen kunne bli utført i andre former ved bare små variasjoner til den detaljerte implementeringen. Det vil også være klart for en fagmann at alle egenskapene til oppfinnelsen ikke vil bli beskrevet eller vist i detalj på grunn av behovet for kortfattethet og klarhet. A preferred embodiment of the method and system which provides return channel TDMA frequency and bandwidth allocation according to the present invention is described below. Although the embodiment is described in general terms of Hughes Nework Systems' Two-Way DirecPC® for ease of discussion, the outcome of the communication bandwidth allocation system, apparatus and method of the present invention may be embodied in other forms by only minor variations to the detailed implementation. It will also be clear to one skilled in the art that all the features of the invention will not be described or shown in detail due to the need for brevity and clarity.
Den foreliggende oppfinnelsen er konstruert for å styre tildelingen av tilgjengelig båndbredde til grupper av returkanaler som deler den samme The present invention is designed to control the allocation of available bandwidth to groups of return channels that share the same
opplinjerammetidsinformasjonen utledet over multiple transportstrømmer. For enkelthet vil dette toveis satellittkommunikasjonssystemet 200 værekarakteriserti figur 2 som inkluderende en eller flere Network Operations Center (NOC) 210 (også vanligvis kjent som en "hub", "utgangsruter", "styringsnode", "styringsstasjon" eller "jordstasjon" etc.), i det minste en satellitt 230 som har en opplinje- og nedlinjetransponder, en eller flere (dvs. 1 til k) fjerne brukere 240, hvor hver brukernode har en satellittmottager og senderevne gitt av en assosiert transceiver 250 som også gir en integrert opplinje (eller "returkanal") evne. Transceiveren 250 kan sende på en av mange (dvs. "n") av returkanalgrupper 260, som for eksempel kan ha "m" kanaler eller frekvenser tilgjengelige for opplinjen. the line frame timing information derived over multiple transport streams. For simplicity, this two-way satellite communication system 200 will be characterized in Figure 2 as including one or more Network Operations Center (NOC) 210 (also commonly known as a "hub", "egress router", "control node", "control station" or "earth station", etc.) , at least one satellite 230 having an uplink and downlink transponder, one or more (ie 1 to k) remote users 240, each user node having a satellite receiver and transmitter capability provided by an associated transceiver 250 which also provides an integrated uplink ( or "return channel") capability. Transceiver 250 may transmit on one of many (ie, "n") return channel groups 260, which may, for example, have "m" channels or frequencies available for the uplink.
Dermed vil, sammenlignet med den konvensjonelle transceiveren 150 i figur 1, transceiveren 250 potensielt ha flere opplinjefrekvenser tilgjengelige, det vil si "m x n" frekvenser istedenfor bare "m" på grunn av evnen toveis Thus, compared to the conventional transceiver 150 of Figure 1, the transceiver 250 will potentially have more upline frequencies available, that is, "m x n" frequencies instead of just "m" due to the bi-directional capability
satellittkommunikasjonssystemet 200 for tilgang til hvilken som helst av returkanalgruppene 260, og begrensningen til den konvensjonelle transceiveren 150 å bare ha "m" kanaler tilgjengelige på sin tildelte returkanalgruppe. the satellite communications system 200 to access any of the return channel groups 260, and the limitation of the conventional transceiver 150 to only have "m" channels available on its assigned return channel group.
Figur 2 illustrerer også hvordan to NOCer 210, dvs. NOC1 210a og NOC2 210b, som hver gir i det minste en DVB transportstrøm 220 (dvs. 220a og 220b) til satellitten 230 for videre retransmisjon. DVB transportstrømmen retransmitteres fra satellitten 230 som delvis vist som DVB transportstrøm 220 for klarhetens skyld, hver NOC 210 i systemet til den foreliggende oppfinnelsen kan gi understøttelse for forskjellige mottagere eller utgangskanaler. Systemsymboltidsinformasjonsreferansen 270 er foretrukket å gi en felles symboltidsinformasjon til hver NOC 210 i systemet slik at tidsinformasjonen brukt for å utlede opplinjerammestarttidspunktene kan bli gjenvunnet hos alle de fjerne brukerne 240. NOC 210 vil også foretrukket gi tilgang til Internettet eller til et Intranett gjennom porten 170. Figure 2 also illustrates how two NOCs 210, ie NOC1 210a and NOC2 210b, each provide at least one DVB transport stream 220 (ie 220a and 220b) to the satellite 230 for further retransmission. The DVB transport stream is retransmitted from the satellite 230 as partially shown as DVB transport stream 220 for the sake of clarity, each NOC 210 in the system of the present invention may provide support for different receivers or output channels. The system symbol time information reference 270 is preferred to provide a common symbol time information to each NOC 210 in the system so that the time information used to derive the line frame start times can be recovered at all the remote users 240. The NOC 210 will also preferably provide access to the Internet or to an Intranet through port 170.
Imidlertid vil anvendelser av fremgangsmåten og systemet til den foreliggende oppfinnelsen ikke være ment å bli begrenset til et system som har et spesifikt antall av NOCer 210 eller fjerne brukere 240. Videre vil NOC 210 i figur 2 være forskjellig fra NOC 110 i figur 1 ved at hver NOC 210 har muligheten til å understøtte mottak og prosessering av returkanaltrafikk fra en fjern bruker 240 som er utsendt i henhold til en felles systemtidsinformasjonsplan. However, applications of the method and system of the present invention are not intended to be limited to a system having a specific number of NOCs 210 or remote users 240. Furthermore, the NOC 210 of Figure 2 will differ from the NOC 110 of Figure 1 in that each NOC 210 has the ability to support receiving and processing return channel traffic from a remote user 240 that is broadcast according to a common system time information plan.
En mottagerkanal i transceiveren 250 kunne for eksempel operere på en rate av 28 Mbps, og utsendelseskanalen i transceiveren 250 kan foretrukket være en VSAT lignende TDMA kanal. Avhengig av kundebehovene kan kanalratene for å sende "retur" eller "inngangs" kanaler være for eksempel 64 kbps, 128 kbps, 256 kbps eller muligens enda høyere etter hver som konsumentbehovene stiger. En gruppe av multiple senderkanaler kan også dele mellom seg uavhengige DVB transportstrømmer 220 enten utsendt fra den samme eller forskjellige NOC 210. Returkanalen vil også foretrukket inneholde en linklagprotokoll, på skurnivået for å gi en vesentlig tapsfri kanal. A receiver channel in the transceiver 250 could, for example, operate at a rate of 28 Mbps, and the broadcast channel in the transceiver 250 could preferably be a VSAT-like TDMA channel. Depending on customer needs, the channel rates for sending "return" or "input" channels can be, for example, 64 kbps, 128 kbps, 256 kbps, or possibly even higher as consumer needs rise. A group of multiple transmitter channels can also share between them independent DVB transport streams 220 either transmitted from the same or different NOCs 210. The return channel will also preferably contain a link layer protocol, at the shed level to provide a substantially lossless channel.
Mottagerkanalen i transceiveren 250 mottar en DVB transportstrøm 220 fra en NOC 210 som foretrukket bruker et IP pakkeformat som kan inkludere pakker ordnet i henhold til Multiprotocol Encapsulation (MPE) standarden. En foretrukket superrammemelding 300 er vist i figur 3 hvor en superrammemarkør periodisk er sendt. Imidlertid vil superrammemarkøren kunne bli sendt bare hvert hele antall ganger av rammer slik som for eksempel hver åttende ramme. Strømmen har foretrukket DVB som overholder MPEG-2 formatering som understøtter multiple MPE meldinger i en enkel MPEG ramme. Transportstrømmen kan inkludere MPEG pakker av fast størrelse 204 som kan inneholde 188 bytes med brukertrafikk og 16 bytes med overført feilkorreksjonsdata (FEC) for eksempel. The receiver channel in the transceiver 250 receives a DVB transport stream 220 from an NOC 210 which preferably uses an IP packet format which may include packets arranged according to the Multiprotocol Encapsulation (MPE) standard. A preferred superframe message 300 is shown in Figure 3 where a superframe marker is periodically sent. However, the superframe marker may be sent only every integer number of frames, such as every eighth frame. The stream has preferred DVB which complies with MPEG-2 formatting which supports multiple MPE messages in a single MPEG frame. The transport stream can include MPEG packets of fixed size 204 which can contain 188 bytes of user traffic and 16 bytes of transmitted error correction data (FEC), for example.
Foretrukket vil et MPE hode kunne inneholde spesifikke mediatilgangskontrolldatafelt (MAC) for å indikere typen av media eller trafikk inneholdt i datastrømmen, dvs. superrammenummeringspakke (SFNP), unicast, multicast, betinget tilgang, returkanalmeldinger, eller returkanalgruppemeldinger, og andre datafelt for å indikere for eksempel om pakken er kryptert. Forover feilkorreksjon (FEC) ved forskjellige rater kan også bli understøttet, dvs. FEC rater på Vi, 2/3, 3A, 5/6 eller 7/8. Videre kan hodet for hver ramme også inneholde en pakkeidentifikator (PID) for å skille mellom elementære strømmer i DVB transportstrømmen 220 slik at fjerne brukere 240 kan filtrere meldingene med PID. For å forenkle diskusjonen vil DVB transportstrømmen 220 heretter bare bli referert til som "kringkasting". Preferably, an MPE header may contain specific media access control (MAC) data fields to indicate the type of media or traffic contained in the data stream, i.e. super frame numbering packet (SFNP), unicast, multicast, conditional access, return channel messages, or return channel group messages, and other data fields to indicate for example if the package is encrypted. Forward error correction (FEC) at different rates can also be supported, i.e. FEC rates of Vi, 2/3, 3A, 5/6 or 7/8. Furthermore, the header for each frame may also contain a packet identifier (PID) to distinguish between elementary streams in the DVB transport stream 220 so that remote users 240 can filter the messages by PID. To simplify the discussion, the DVB transport stream 220 will hereafter be referred to simply as "broadcast".
Som for hovedutfallet av den foreliggende oppfinnelsen vil tildeling av båndbredde og frekvenser til returkanalene så vel som systemmonitorering og styringsfunksjoner kunne bli utført ved bruk av en serie av meldinger inneholdt i forskjellige bites i kringkastingsstrømmen sendt til fjerne brukere 240. As for the main outcome of the present invention, allocation of bandwidth and frequencies to the return channels as well as system monitoring and control functions could be performed using a series of messages contained in different bits of the broadcast stream sent to remote users 240.
For eksempel kan DVB MPE protokollaget foretrukket gi MAC felter som understøtter forskjellige bruker MAC adresser som beskrevet ovenfor. I særdeleshet kan returkanalmeldinger foretrukket inkludere inngangskommando/kvitteringspakke (ICAP) meldinger og inngangsgruppedefmisjonspakker (IGDP). Returkanalgruppemeldingene vil foretrukket understøtte båndbreddetildelingspakker (BAP), inngangskvitteringspakker (IAP), og ICAP pakkemeldinger. Disse pakkene kan alle bruke User Datagram Protocol (UDP) datagram som utnytter en transportprotokoll understøttet av TCP/IP protokoll arkitekturen og som understøtter en forbindelsesløs transporttjeneste for unicast og multicast transmisjoner mellom UDP endepunkter. Hver av disse meldingspakkene er beskrevet mer detaljert nedenfor og i tabellene som er lagt ved. For example, the DVB MPE protocol layer can preferably provide MAC fields that support different user MAC addresses as described above. In particular, return channel messages may preferably include input command/acknowledgment packet (ICAP) messages and input group definition packets (IGDP). The return channel group messages will preferably support bandwidth allocation packets (BAP), input acknowledgment packets (IAP), and ICAP packet messages. These packages can all use User Datagram Protocol (UDP) datagrams that utilize a transport protocol supported by the TCP/IP protocol architecture and that support a connectionless transport service for unicast and multicast transmissions between UDP endpoints. Each of these message packages is described in more detail below and in the attached tables.
Med henvisning til figur 4 vil transceiveren 250 foretrukket understøtte TCP/IP applikasjoner, dvs. webskumlesning, elektronisk brev og FTP og også inkludere multimedia kringkastinger og multicastapplikasjoner som bruker IP multicast, dvs. MPEG-1 og MPEG-2 digital video, digital audio og filkringkasting. Transceiveren 250 gir en høyhastighets trådløs returkanal som et alternativ til lavhastighets jordbundne returkanaler. Transceiveren 250 inneholder en mottager (RCVR) 410, prosessor 420, RF sender (RF XMTR) 430, tidsgjenvinningsseksjonen 440, og utsendelsesenheten (TU) 450. RF XMTR 430 modulerer og sender foretrukket i skurmodus de inngående bærebølgene til satellitten 230 og NOC 210. RF XMTR 430 kan også operere med og bli styrt av TU 450 og RCVR 410 via prosessoren 420 som også kan styre RCVR 410 ved å bruke for eksempel en universell seriebuss (USB) adapter (ikke vist). Konfigurasjonsparametere og inngående data fra prosessoren 420 kan også være innganger til RF XMTR 430 gjennom en serieport (ikke vist), og senderstatusinformasjon fra RF XMTR 430 kan også bli gitt gjennom serieporten til prosessoren 420. TU 450 betinger de utgående datasignalene ved å inkorporere de korrekte signalprotokollene og moduleringsplanene, dvs. IP/DVB protokoll og TDMA ved å bruke QPSK teknikker som inkluderer Offset-QPSK (OQPSK). Referring to Figure 4, the transceiver 250 will preferably support TCP/IP applications, i.e. web skimming, electronic mail and FTP and also include multimedia broadcast and multicast applications using IP multicast, i.e. MPEG-1 and MPEG-2 digital video, digital audio and file broadcasting. The transceiver 250 provides a high-speed wireless return channel as an alternative to low-speed terrestrial return channels. Transceiver 250 contains a receiver (RCVR) 410, processor 420, RF transmitter (RF XMTR) 430, time recovery section 440, and transmit unit (TU) 450. RF XMTR 430 modulates and preferably transmits in burst mode the incoming carrier waves to the satellite 230 and NOC 210. The RF XMTR 430 can also operate with and be controlled by the TU 450 and RCVR 410 via the processor 420 which can also control the RCVR 410 using, for example, a universal serial bus (USB) adapter (not shown). Configuration parameters and input data from the processor 420 may also be inputs to the RF XMTR 430 through a serial port (not shown), and transmitter status information from the RF XMTR 430 may also be provided through the serial port to the processor 420. The TU 450 conditions the output data signals by incorporating the correct the signal protocols and modulation plans, i.e. IP/DVB protocol and TDMA using QPSK techniques including Offset-QPSK (OQPSK).
RCVR 410 mottar kringkastingssignaler 220 fra satellitten 230 gjennom antenneseksjonen 460 og gjenvinner og gir korrekte tidsrelaterte signaler til tidsgjenvinningsseksjonen 440. Tidsgjenvinningsseksjonen 440 korrigerer og kompenserer tiden for mottak av de mottatte rammemarkørene i henhold til tidsinformasjonen inneholdt i det mottatte kringkastingssignalet, for eksempel i en SFNP. Tidsgjenvinningsseksjonen 440 vil videre tillate RF XMTR 430 gjennom prosessoren 420 og TU 450 å sende på det korrekte tidspunktet i henhold til en TDMA tidsvindutildelingsplan. Til slutt vil antennen (ANT) 460 sende og motta signaler til og fra satellitten 230. The RCVR 410 receives broadcast signals 220 from the satellite 230 through the antenna section 460 and recovers and provides correct time-related signals to the time recovery section 440. The time recovery section 440 corrects and compensates the time of reception of the received frame markers according to the time information contained in the received broadcast signal, for example in an SFNP. The timing recovery section 440 will further allow the RF XMTR 430 through the processor 420 and the TU 450 to transmit at the correct time according to a TDMA time window allocation schedule. Finally, the antenna (ANT) 460 will send and receive signals to and from the satellite 230.
Nå følger en diskusjon av innholdet, tilnærmingen og operasjonen av båndbredde og frekvenstildelingssystemet og fremgangmåter i den foreliggende oppfinnelsen. Figur 5 viser noen av mellomkoblingene i NOC 210. Returkanalundersystemet (RCS) 510 i NOC 210 snakker med NOC signaldistribusjonsseksjonen 540, NOC tidsinformasjonsseksjonen 550, og NOC prosessoren 560. Blant andre funksjoner vil RCS 510 lage en ny samling av pakker mottatt fra fjerne brukere 240 over returkanalene og en NOC inngangsmottager (ikke vist) til IP pakker for videre prosessering. Ikke sann tids rammetidsinformasjon utsendt i kringkastingsstrømmen til fjerne brukere 240 og til slutt brukt for opplinjetidsinformasjon i returkanalene blir utledet fra en puls fra returkanalstyringen 520 i RCS 510. Returkanalstyringen 520 vil også tildele båndbredde, samkjøre aperturekonfigurasjonen og sende rammepulser til skurkanaldemodulatoren (BCD) 530. Antallet av BCDer 530 understøttet RCS 510 er foretrukket i det minste 32 arrangert for å tillate redundant utstyrsunderstøttelse for i det minste 28 returkanaler. Multiple sett av returkanalundersystemer 510 kan være gitt i et gruppearrangement med nettverk (ikke vist) inne i hver NOC 210 for å tillate prosessering av et stort antall av returkanaler foretrukket opp til 100.000 eller flere for eksempel. Returkanaltrafikk fra de fjerne brukerne gitt fra NOC RF seksjonen (ikke vist) og NOC inngangsmottageren (også ikke vist) og rutet gjennom NOC signaldistribusjonsseksjonen 540 er ført til en eller flere BCD 530 for å demodulere returkanaldata mottatt fra de fjerne brukerne som styrt av returkanalstyringen 520. Now follows a discussion of the content, approach and operation of the bandwidth and frequency allocation system and methods of the present invention. Figure 5 shows some of the intermediate links in the NOC 210. The return channel subsystem (RCS) 510 in the NOC 210 talks to the NOC signal distribution section 540, the NOC timing information section 550, and the NOC processor 560. Among other functions, the RCS 510 will create a new collection of packets received from remote users 240 over the return channels and a NOC input receiver (not shown) to IP packets for further processing. Non-real-time frame timing information broadcast in the broadcast stream to remote users 240 and ultimately used for upline timing information in the return channels is derived from a pulse from the return channel controller 520 in the RCS 510. The return channel controller 520 will also allocate bandwidth, align the aperture configuration, and send frame pulses to the burst channel demodulator (BCD) 530. The number of BCDs 530 supported by the RCS 510 is preferably at least 32 arranged to allow redundant equipment support for at least 28 return channels. Multiple sets of return channel subsystems 510 may be provided in a group arrangement with networks (not shown) within each NOC 210 to allow processing of a large number of return channels preferably up to 100,000 or more for example. Return channel traffic from the remote users provided from the NOC RF section (not shown) and the NOC input receiver (also not shown) and routed through the NOC signal distribution section 540 is routed to one or more BCDs 530 to demodulate return channel data received from the remote users as controlled by the return channel controller 520 .
I tillegg vil returkanalstyringen 520 gi rammepulser til NOC tidsseksjonen 550. NOC tidsseksjonen 550 vil foretrukket inkludere korrekte anordninger (ikke vist) for å måle og sammenligne pakkeforsinkelser assosiert med både interne NOC forsinkelser og NOC satellittforsinkelser respektivt. NOC tidsseksjonen 550 vil også foretrukket ha funksjonen som en "forsinkelsesoppfølger" for å fastslå og oppdatere de forannevnte forsinkelsene. Disse forsinkelsene kan bli bestemt fra signaler gitt både fra det interne systemets tidssignaler og kringkastingssignaler som lager ekko eller er mottatt fra satellitten 230. In addition, the return channel controller 520 will provide frame pulses to the NOC timing section 550. The NOC timing section 550 will preferably include appropriate means (not shown) for measuring and comparing packet delays associated with both internal NOC delays and NOC satellite delays respectively. The NOC time section 550 would also preferably have the function of a "delay follower" to determine and update the aforementioned delays. These delays can be determined from signals provided both from the internal system timing signals and broadcast signals that echo or are received from the satellite 230.
NOC tidsseksjonen 550 gir den korrekte rammetidsinformasjonen til NOC multiplekserseksjonen (NOC MUX 570) gjennom NOC prosessoren 560. NOC MUX 570 kombinerer kringkastingsdata ment for de fjerne brukerne 240 med rammetidsinformasjon fra NOC tidsseksjonen 550 og gir et pakket datasignal til NOC signaldistribusjonsseksjonen 540 for utsendelse til satellitten 230 gjennom NOC RF seksjonen (ikke vist) og endelig til de fjerne brukerne 240. De fjerne brukerne 240 bruker kringkastingsrammetidsinformasjonen for å utlede sitt eget opplinjerarnrnestarttidspunkt som er foretrukket synkronisert gjennom hele toveis satellittkommunikasjonssystemet 200. The NOC time section 550 provides the correct frame time information to the NOC multiplexer section (NOC MUX 570) through the NOC processor 560. The NOC MUX 570 combines broadcast data intended for the remote users 240 with frame time information from the NOC time section 550 and provides a packed data signal to the NOC signal distribution section 540 for transmission to the satellite 230 through the NOC RF section (not shown) and finally to the remote users 240. The remote users 240 use the broadcast time frame information to derive their own uplink start time which is preferably synchronized throughout the two-way satellite communication system 200.
Utstyret, signaler og undersystemer hvor hver av NOC 210 og transceiverne 250 er foretrukket koblet sammen via et eller flere lokale nettverk (LAN) (ikke vist) og videre foretrukket er koblet i henhold til en åpen systemarkitekturtilnærming som tillater modifikasjoner og oppgraderinger å bli gjort enklere slik som forbedringer i programvare og hardware når dette er tilgjengelig eller ønsket. The equipment, signals and subsystems where each of the NOC 210 and the transceivers 250 are preferably interconnected via one or more local area networks (LANs) (not shown) and further preferably are connected according to an open system architecture approach that allows modifications and upgrades to be made easier such as improvements in software and hardware when this is available or desired.
Den underliggende tidsinformasjonstilnærmingen i den foreliggende oppfinnelsen som tillater båndbredde og frekvenstildeling og finner sted over et større antall av returkanaler på forskjellige returkanalgrupper, må gi sin informasjon til RCVR 410 slik at transceiveren 250 kan presist styre tidspunktet for skurutsendelser som et avvik fra det mottatte superrammehodet. Superrammehodet mottatt i en superrammenummereringspakke (SFNP) sendt i kringkastingen bli brukt av hver fjerne bruker 240 for å synkronisere sin utsendelsesstartstidspunktsrammemarkør i superrammemarkørpulsen generert i returkanalstyringen 520. Denne superrammenummereringspakken (SFNP) blir brukt for å låse The underlying timing information approach of the present invention which allows bandwidth and frequency allocation and takes place over a larger number of return channels on different return channel groups must provide its information to the RCVR 410 so that the transceiver 250 can precisely control the timing of burst transmissions as a deviation from the received superframe header. The superframe header received in a superframe numbering packet (SFNP) sent in the broadcast is used by each remote user 240 to synchronize its broadcast start time frame marker in the superframe marker pulse generated in the return channel controller 520. This superframe numbering packet (SFNP) is used to lock
nettverkstidsinformasjonen for returkanalen, og som et ledesignal for å identifisere hvilket nettverk som kobles til. Denne pakken blir sendt på the network time information for the return channel, and as a guide to identify which network is being connected. This package will be sent on
"superrammenummerpakke" MAC adresse (se tabell 1). Imidlertid vil mottak av SFNP i seg selv ikke være tilstrekkelig fordi det er forsinkelser fra tidspunktet som returkanalstyringen 520 genererer superrammehodet til tidsmottageren 410 faktisk mottar SFNP. "super frame number packet" MAC address (see Table 1). However, receiving the SFNP by itself will not be sufficient because there are delays from the time that the return channel controller 520 generates the superframe header until the timing receiver 410 actually receives the SFNP.
Videre korreksjoner er anvendt i mottageren 410 for å bøte på interne NOC utgangsforsinkelser, en NOC satellittransmisjonstidsforsinkelse, og en transmisjonsforsinkelse fra satellitten til hver av de spesifikke fjerne brukerne 240, foretrukket basert på en kjent parameter bestemt under en standard satellittbrukers "område" prosessering under systeminitialisering, og ved tillegg av tidsinformasjon gitt fra NOC 210 i kringkastingssignalet 220. Further corrections are applied in the receiver 410 to compensate for internal NOC output delays, an NOC satellite transmission time delay, and a transmission delay from the satellite to each of the specific remote users 240, preferably based on a known parameter determined during a standard satellite user's "area" processing during system initialization , and by the addition of timing information provided by the NOC 210 in the broadcast signal 220.
Dermed, en gang hver superramme, vil en intern NOC forsinkelse mellom tiden til det foregående superrammehode ble antatt å ha blitt sendt, og tiden som den faktisk ble sendt bli kringkastet i en SFNP melding til alle fjerne brukere 240. Denne verdien, sammen med et "rommelig tidsavvik" (STO) relatert til transmisjonsforsinkelser fra NOC 210 til fjerne brukere 240, bli brukt i hver fjerne bruker 240 for å beregne det faktiske starttidspunktet for superrammen. Fjerne brukere 240 bruker det beregnede superrammestarttidspunktet som sitt referansepunkt for TDMA opplinjerammetidspunkter for å bestemme et kommende utsendelsesrammestarttidspunkt. Foretrukket vil den interne NOC forsinkelsen rutinemessig bli oppdatert av NOC tidsseksjonen 550 og vil deretter også bli kringkastet i påfølgende SFNP meldinger til fjerne brukere 240. Thus, once each superframe, an internal NOC delay between the time until the preceding superframe header was thought to have been sent and the time it was actually sent will be broadcast in an SFNP message to all remote users 240. This value, along with a "spatial time offset" (STO) related to transmission delays from NOC 210 to remote users 240 be used in each remote user 240 to calculate the actual start time of the superframe. Remote users 240 use the calculated superframe start time as their reference point for TDMA uplink frame times to determine an upcoming broadcast frame start time. Preferably, the internal NOC delay will be routinely updated by the NOC time section 550 and will then also be broadcast in subsequent SFNP messages to remote users 240.
Ved å kjenne det synkroniserte opplinjerammestarttidspunktet kan en foretrukket deling av det samme opplinjerammestarttidspunktet blant alle fjerne brukere 240 tillate NOC 210 effektivt å styre båndbreddetildelingen og frekvenstildelingene blant alle de fjerne brukerne 240 både mellom og innenfor alle returkanalgruppene 260. By knowing the synchronized upline frame start time, a preferred sharing of the same upline frame start time among all remote users 240 allows the NOC 210 to effectively manage the bandwidth allocation and frequency allocations among all the remote users 240 both between and within all the return channel groups 260 .
Operasjonen av kommunikasjonstidssystemet i den foreliggende oppfinnelsen vil nå bli beskrevet. NOC 210 tar formaterte datapakker og sender dem på DVB transportstrømmen 220 til satellitten 230 for videre retransmisjoner til fjerne brukere 240. Datastrømmen eller "nyttelastet" informasjonen blir sendt etterfølgende en korrekt formatert MPE hode og initialiseirngsvektor dersom pakken er kryptert. The operation of the communication time system in the present invention will now be described. The NOC 210 takes formatted data packets and sends them on the DVB transport stream 220 to the satellite 230 for further retransmissions to remote users 240. The data stream or "payload" information is sent following a correctly formatted MPE header and initialization vector if the packet is encrypted.
Inkludert i DVB transportstrømmen 220 er den SFNP som gir en superrammemarkør så vel som den interne NOC forsinkelsen og satellittdriftkorreksjonen for en foregående superrammemarkør sendt i en foregående SFNP. Included in the DVB transport stream 220 is the SFNP that provides a superframe marker as well as the internal NOC delay and satellite drift correction for a preceding superframe marker sent in a preceding SFNP.
Når en fjern bruker 240 mottar en SFNP i sin respektive RCVR 410, vil den mottatte superrammepakken bli justert i tidsgjenvinningsseksjonen 440 i den fjerne brukeren 240 for å bestemme dens kommende opplinjetransmisjonstidspunkt slik at den sendte eller opplinjeramme blir mottatt på korrekt tidspunkt i NOC 210. Tidspunktet som utsendelsesstedet foretrukket må sende er et satellitthopp før tidspunktet som NOC 210 forventer at data skal bli mottatt. Utsendelsestiden kan bli målt ved å starte på et tidspunkt senere enn det regenererte superrammetidspunktet i STO. NOC forsinkelsen og mottagersatellittforsinkelsen blir trukket fra denne tidsbasen. En endelig justering for å ta hensyn til satellittdrift blir så gjort. Så når man kjenner den faste rammelengden, dvs. 45 ms, vil rammestarttidspunktet for en påfølgende opplinjeutsendelsesramme kunne bli bestemt. When a remote user 240 receives an SFNP in its respective RCVR 410, the received superframe packet will be adjusted in the timing recovery section 440 of the remote user 240 to determine its upcoming upline transmission time so that the transmitted or upline frame is received at the correct time in the NOC 210. which the sending site must preferably send is one satellite hop before the time the NOC 210 expects data to be received. The broadcast time can be measured by starting at a time later than the regenerated superframe time in the STO. The NOC delay and receiver satellite delay are subtracted from this time base. A final adjustment to account for satellite operation is then made. So, knowing the fixed frame length, i.e. 45 ms, the frame start time of a subsequent upline transmission frame can be determined.
Med en gang rammetidspunktet er bestemt vil en nominell verdi, dvs. nær til 45 ms, være foretrukket brukt som en kontinuerlig basis med små justeringer for å ta hensyn til drift mellom telleren og tidspulsen. Med en gang TU 450 er opplinjert vil det være bare små korreksjoner som er nødvendig for å holde TU 450 synkronisert med NOC 210. Once the frame time is determined, a nominal value, ie close to 45 ms, is preferably used as a continuous basis with small adjustments to account for drift between the counter and the timing pulse. Once the TU 450 is aligned, only minor corrections will be necessary to keep the TU 450 in sync with the NOC 210.
Initielt, dersom den fjerne brukeren 240 trenger opplinjemeldingstrafikk, vil tilgangen være foretrukket forespurt på en forhåndsbestemt mengde av ALOHA skurkanaler. Den fjerne bruker 240 vil foretrukket ha forskjellige tilstander hvor den kan eller ikke kan være i stand til å sende meldinger. Tilstanden i mottageren 410 i transceiveren 250 kan inkludere: 1) Akvisisjon: Mottageren 410 tar imot kringkastingssignalet 220. I løpet av denne tiden transceiveren 240 ikke være i stand til å sende og bruker SFNP for akvisisjon. 2) Læremodus: Mottageren 410 lærer om den tilgjengelige returkanal gruppen ved mottak av IGDP meldinger (se tabell 2). Fjerne brukere 240 vil bare bruke en returkanal dersom dens TU 450 og RF XMTR 430 er tilgjengelige. 3) Avstandsmåling: Dersom den fjerne brukeren 240 ikke har satt opp sin tidsinformasjon for sin nåværende posisjon, vil den forespørre en avstandsmålingsseksjon fra NOC 210 ved å sende en avstandsmålingsforspørsel via en avstandsmålingsskur. En lukke sløyfeprosess blir brukt til å fminnstille tidsinformasjonen og effektforbruket. 4) Forespørre båndbredde: Med en gang utsendelsesstedet har blitt avstandsmålt og data skal sendes, vil en ALOHA skur bli brukt for å sende dataene. En etterslepsindikator vil bli brukt for å utløse NOC 210 til å allokere båndbredde. 5) Sende trafikk: Den fjerne brukeren 240 sender brukertrafikk via en tildelt returkanal i en av returkanalgruppene 260 ved å bruke tildelt "strøm" båndbredde, dvs. båndbredde som essensielt er dedikert til hele TDMA overføringsrammen til den fjerne brukeren 240. Initially, if the remote user 240 needs uplink message traffic, access will be preferentially requested on a predetermined amount of ALOHA burst channels. The remote user 240 will preferably have various states where it may or may not be able to send messages. The state of the receiver 410 in the transceiver 250 may include: 1) Acquisition: The receiver 410 receives the broadcast signal 220. During this time the transceiver 240 is not able to transmit and uses SFNP for acquisition. 2) Learning mode: The receiver 410 learns about the available return channel group when receiving IGDP messages (see table 2). Remote user 240 will only use a return channel if its TU 450 and RF XMTR 430 are available. 3) Ranging: If the remote user 240 has not set up its time information for its current location, it will request a ranging section from the NOC 210 by sending a ranging request via a ranging burst. A closed loop process is used to adjust the time information and power consumption. 4) Request Bandwidth: Once the sending location has been ranged and data is to be sent, an ALOHA burst will be used to send the data. A backlog indicator will be used to trigger the NOC 210 to allocate bandwidth. 5) Transmit traffic: The remote user 240 sends user traffic via an allocated return channel in one of the return channel groups 260 using allocated "stream" bandwidth, i.e. bandwidth essentially dedicated to the entire TDMA transmission frame of the remote user 240.
IGDP pakken (se tabell 2) er foretrukket brukt til å definere returkanalene i en returkanalgruppe 260 og deres tilgjengelighet, og for å tillate valg av returkanalgruppe for brukertrafikk (ved å bruke ALOHA for oppsettet) og avstandsmåling. Returkanalgruppene kan også bli brukt til å tillate for lastdeling mellom et antall av returkanaler og til å minimalisere NOC 210 utgangsbåndbredde påkrevd for å styre returkanalbåndbreddtildelingen. Returkanalgruppene er foretrukket begrenset til den mengde av informasjon som trengs for å bli mellomlagret eller prosessert i mottageren 410. IGDP er foretrukket sendt på returkanalkringkastings MAC adresser. The IGDP packet (see Table 2) is preferably used to define the return channels in a return channel group 260 and their availability, and to allow selection of the return channel group for user traffic (using ALOHA for the setup) and distance measurement. The return channel groups may also be used to allow for load sharing between a number of return channels and to minimize the NOC 210 output bandwidth required to control the return channel bandwidth allocation. The return channel groups are preferably limited to the amount of information needed to be buffered or processed in the receiver 410. The IGDP is preferably sent on return channel broadcast MAC addresses.
IGDP bruker foretrukket en pakke pr. returkanalgruppe pr. superramme, for eksempel 26 kbps for båndbredde for 75 returkanaler pr. gruppe, og 300 returkanaler. Det kan også bli sendt på en "alle RCVR" multicast adresse. IGDP preferably uses one package per return channel group per superframe, for example 26 kbps for bandwidth for 75 return channels per group, and 300 return channels. It can also be sent on an "all RCVR" multicast address.
Hver mottager 410 vil foretrukket monitorere alle IGDPer. Mottageren 410 vil Each receiver 410 will preferably monitor all IGDPs. The receiver 410 will
foretrukket filtrere bort returkanaltyper som den ikke er konfigurert til å understøtte, og kan ved utløp av en tidsperiode fjerne definisjonen dersom den ikke er mottatt innenfor tre superrammetider. En inngangsgruppetabell er foretrukket skapt i hver mottager 410 fra informasjon inneholdt i alle disse pakkene. Denne tabellen er foretrukket å være preferably filter out return channel types that it is not configured to support, and may at the end of a time period remove the definition if it has not been received within three superframe times. An input group table is preferably created in each receiver 410 from information contained in all of these packets. This table is preferred to be
nærmest statisk for å minimalisere omkostningene i prosesseringen i en prosessor 420 påkrevd for å reorganisere sin inngangsgruppetabell. Minimalisering av tabellforandringene er ønsket for å redusere potensielle avbrudd i system 220 sine operasjoner. Når den fjerne brukeren 250 er aktiv, dvs. har båndbredde, vil den foretrukket monitorere sin nåværende tildelte inngangsgruppe så vel som en andre inngangsgruppe nær tidspunktet som den blir flyttet mellom inngangsgruppene. almost static to minimize the cost of processing in a processor 420 required to reorganize its input group table. Minimizing the table changes is desired to reduce potential interruptions in system 220's operations. When the remote user 250 is active, ie has bandwidth, it will preferably monitor its currently assigned input group as well as a second input group near the time it is moved between input groups.
Med den hensikt å begrense ventetider når en fjern bruker 240 trenger å sende vil alle inaktive transceivere 250 med gyldig områdeinformasjon kunne gjøre et tilfeldig veid valg, dvs. hver fjerde tidsramme (i superrammen), mellom alle inngangsgruppene som forteller om en ikke-null ALOHA metrikk. Den fjerne brukeren 240 vil foretrukket starte å monitorere denne inngangsgruppen, og den foregående inngangsgruppen vil også foretrukket bli monitorert helt til alle foregående BAPer har blitt mottatt eller tapt. Ved å gjøre et slikt tilfeldig veid valg er muligheten for plutselig å gjøre en lett lastet opplinjekanal tungt lastet redusert dersom flere fjerne brukere 240 skulle trenge opplinjetilgang på tilnærmet samme tidspunkt. In order to limit wait times when a remote user 240 needs to transmit, all idle transceivers 250 with valid area information will be able to make a randomly weighted choice, i.e., every fourth time frame (in the superframe), between all input groups that report a non-zero ALOHA metric. The remote user 240 will preferably start monitoring this input group, and the previous input group will also preferably be monitored until all previous BAPs have been received or lost. By making such a randomly weighted choice, the possibility of suddenly making a lightly loaded upline channel heavily loaded is reduced if several remote users 240 need upline access at approximately the same time.
Først kan transceiveren 240 tilfeldig velge to av ALOHA kanalene for det neste konfigurerte antallet av rammer for inngangsgruppen den har valgt. En fornuftig antagelse er at ALOHA skurkonfigurasjonen generelt er statisk over tid, og at ALOHA skurkanalen vil bli tilgjengelig. Når den fjerne brukeren 240 trenger å bli aktiv, og ikke har en utestående ALOHA pakke, kan den på tilfeldig vis trekke et antall av rammer. Ved å ignorere enhver rammetid som ikke har tilgjengelig båndbredde fra ovenfor, vil transceiveren 250 foretrukket sende en enkel skur under en tilfeldig valgt rammetid og vente på kvitteringen. Dersom den ikke far kvittering eller kvitteringen er tapt kan den gjenta sendingen av ALOHA pakken opp til et antall av gjentagelser indikert i SFNP ved å bruke en såkalt "mangfoldig ALOHA" tilnærming. First, the transceiver 240 may randomly select two of the ALOHA channels for the next configured number of frames for the input group it has selected. A reasonable assumption is that the ALOHA burst configuration is generally static over time, and that the ALOHA burst channel will become available. When the remote user 240 needs to become active, and does not have an outstanding ALOHA packet, it can randomly draw a number of frames. Ignoring any frame time that does not have available bandwidth from above, the transceiver 250 will preferably send a single burst during a randomly selected frame time and wait for the acknowledgment. If it does not receive an acknowledgment or the acknowledgment is lost, it can repeat the transmission of the ALOHA packet up to a number of repetitions indicated in the SFNP by using a so-called "diverse ALOHA" approach.
ICAP pakken (se tabell 3) kan bli brukt sammen med DVB MPE protokoll MAC adresseringsplanen for blant flere grunner, eksplisitt kvittere ALOHA skurer ved å bruke kvitteringspakker sendt foretrukket, for eksempel, på en inngangsgruppes multicastadresse for å redusere NOC 210 utgangsbåndbredde. Tabellene 3a til 3d gir et utvalg av meldingskvitteringstyper som er foretrukket understøttet av systemet og fremgangsmåten i den foreliggende oppfinnelsen. The ICAP packet (see Table 3) may be used in conjunction with the DVB MPE protocol MAC addressing scheme to, among several reasons, explicitly acknowledge ALOHA bursts by using acknowledgment packets sent preferentially, for example, on an input group's multicast address to reduce NOC 210 output bandwidth. Tables 3a to 3d provide a selection of message acknowledgment types that are preferably supported by the system and method of the present invention.
Mens ALOHA pakken er utestående, dvs. venter på kvittering, vil transceiveren 250 foretrukket monitorere opptil tre inngangsgrupper, dvs. en for en ALOHA kvittering, en for en ny inngangsgruppe som skal forsøke og en for den foregående tildelte inngangsgruppen, for eksempel, i tilfellet en sen kvittering eller en annen meldingstype blir sendt senere på tidligere tildelte inngangsgruppen. While the ALOHA packet is outstanding, i.e. waiting for acknowledgment, the transceiver 250 will preferably monitor up to three input groups, i.e. one for an ALOHA acknowledgement, one for a new input group to be attempted and one for the previously assigned input group, for example, in the case a late acknowledgment or other message type is sent later on the previously assigned input group.
Etter mottak av en kvittering vil båndbreddetildelingspakken (BAP) foretrukket bli brukt til å definere den nåværende båndbreddetildelingen for alle innganger assosiert med den inngangsgruppe. For hver ramme kan mottageren 410 motta en annen BAP fra inngangsgruppen som den på nåværende tidspunkt forventer å motta båndbredde for. For å være i stand til å sende data og produsere kvitteringer, kan mottageren 410 trenge å avsøke hele inngangsgruppetabellen for å utlede de følgende feltene som den kan trenge: 1) Inngangsgruppe - Siden mottageren 410 kan monitorere to inngangsgrupper, vil den foretrukket bekrefte inngangsgruppen basert på MAC adressen til pakken og bare prosessere BAPen for hvor den forventer å bruke båndbredde. 2) Inngangsindeks - Dette er det oppsamlede skuravviket pr. vindusstørrelse i en ramme og kan bli brukt som en indeks i frekvenstabellen i IGDP. 3) Rammenummer - Dette feltet kan komme direkte fra rammenummerfeltet i pakken. 4) Skur Id - Dette kan være de fire minst signifikante bitene i en indeks i skurtildelingstabellen i BAP (se tabell 4). 5) Skuravvik - Det oppsamlede skuravviket starter foretrukket på null og øker med hver skurstørrelse. Skuravviket er foretrukket det oppsamlede skuravvik MOD vindusstørrelse til en ramme (dvs. modulodivisjon). 6) Skurstørrelse - Dette feltet kan komme direkte fra skurtildelingstabellen og vil foretrukket aldri å krysse en rammegrense. 7) Kvitteringsavvik - Dette er indeksen til skurtildelingstabellens oppføringer. Upon receipt of an acknowledgment, the Bandwidth Allocation Packet (BAP) will preferably be used to define the current bandwidth allocation for all inputs associated with that input group. For each frame, receiver 410 may receive a different BAP from the input group for which it currently expects to receive bandwidth. In order to be able to send data and produce receipts, the receiver 410 may need to scan the entire input group table to derive the following fields that it may need: 1) Input Group - Since the receiver 410 can monitor two input groups, it will preferably confirm the input group based on the MAC address of the packet and only process the BAP for where it expects to use bandwidth. 2) Input index - This is the accumulated scour deviation per window size in a frame and can be used as an index in the frequency table in IGDP. 3) Frame number - This field can come directly from the frame number field in the package. 4) Shed Id - This can be the four least significant bits in an index in the shed allocation table in BAP (see table 4). 5) Scour variance - The accumulated scour variance preferably starts at zero and increases with each scour size. The shear deviation is preferably the accumulated shear deviation MOD window size of a frame (ie modulo division). 6) Shed size - This field can come directly from the shed allocation table and will preferably never cross a frame boundary. 7) Acknowledgment Variance - This is the index to the shed allocation table entries.
Foretrukket vil IDGP kunne bruke en pakke pr. inngangsgruppe pr. ramme, eller 535 kbps av båndbredden for 25 aktive brukere pr. inngang, 75 inngangsruter pr. gruppe, og 300 innganger for eksempel. Siden den er foretrukket sendt på inngangsgruppens multicastadresse må hver mottager 410 bare prosessere 134 kbps. For å forsøke og forsikre at aktive brukere ikke har ytelsesforstyrrelser eller data tapt ved en lastbalansering i et returkanalundersystem 510, vil overholdelse av de følgende reglene av en fjern bruker 240 være foretrukket: 1) På et tidspunkt minst fem rammer før flytting av en fjern bruker 240 til en annen inngangsgruppe, men på det samme returkanalundersystemet 510, må den fjerne brukeren 240 bli varslet slik at den kan begynne å monitorere begge inngangsgruppestrømmene, og vil trenge å fortsette å monitorere begge strømmene helt til alle utestående inngangskvitteringspakker (IAP) er mottatt eller har blitt tapt. Se nedenfor og tabell 5 for en beskrivelse av IAP. 2) Det må være i det minste en rammetid som ikke har noen båndbredde tildelt seg mellom skurene som blir tildelt til forskjellige innganger. Dette er for å forsikre at den fjerne brukeren 240 vil være i stand til å fylle alle sine tildelte vinduer og fremdeles ha i det minste en rammetid for å stille seg til en ny frekvens. Denne betingelsen vil foretrukket angå skurer som er definert over sammenhengende BAPer og når man beveger seg mellom inngangsgrupper på den samme RCS 510. 3) Det er foretrukket at i det minste en komplett ramme med ingen båndbredde blir tildelt mellom en normal og en avstandsmålingsskur. Dette er for å forsikre at transceiveren 250 vil være i stand til å fylle alle sine tildelte vinduer og fremdeles ha i det minste en rammetid for fininnstilling og justering av transmi sj onsparametere. 4) Etter at BAP som flytter den fjerne brukeren 240 til en forskjellig inngangsgruppe er sendt, vil RCS 510 fortsette å motta skurer på den gamle inngangsgruppen for en tid som overskrider rundetidsforsinkelsen. RCS 510 vil foretrukket akseptere å kvittere for disse rammene og den fjerne brukeren 240 skal fortsette å monitorere kvitteringer fra den gamle inngangsgruppen. 5) Fjerne brukere 240 skal ikke ha sin båndbredde flyttet til en annen inngangsgruppe mens den fremdeles monitorerer en foregående inngangsgruppe som den nylig har blitt flyttet fra. 6) Transceiveren 250 vil foretrukket bare bli tildelt multiple skurer under en enkel tidsramme dersom alle er på den samme inngangsruten, og alle er samlet i rammen, men uten skuroverhenget for å skru RF XMTR 430 på og av for hver pakke. 7) Alle skurene, unntatt den siste, er foretrukket store nok for maksimal størrelse på pakkene (største multiple av vindusstørrelse < 256, for eksempel), men bare for den første som vil ha et skuroverheng/aperture inkludert i sin størrelse. 8) Med en gang en tildelings ID (se tabell 3a-3d) blir tildelt til en transceiver 250 for en inngangsgruppe, vil den ikke forandre seg mens transceiveren forblir aktiv unntatt som del av å bli flyttet mellom inngangsgrupper. 9) Med en gang en tildelings ID er tildelt til en transceiver 250 for en inngangsgruppe, skal den foretrukket bli lagt brakk for fem superrammetider etter at den ikke lenger er i bruk. Preferably, IDGP will be able to use one package per entry group per frame, or 535 kbps of the bandwidth for 25 active users per entrance, 75 entrance routes per group, and 300 inputs for example. Since it is preferentially sent on the input group's multicast address, each receiver 410 only has to process 134 kbps. To try and ensure that active users do not have performance disruptions or data lost due to a load balancing in a return channel subsystem 510, adherence to the following rules by a remote user 240 would be preferred: 1) At least five frames before moving a remote user 240 to a different input group but on the same return channel subsystem 510, the remote user 240 must be notified so that it can begin monitoring both input group streams, and will need to continue monitoring both streams until all outstanding input acknowledgment packets (IAPs) are received or has been lost. See below and Table 5 for a description of the IAP. 2) There must be at least one frame time that has no bandwidth allocated between bursts that are allocated to different inputs. This is to ensure that the remote user 240 will be able to fill all of its allocated windows and still have at least one frame time to settle to a new frequency. This condition will preferably concern bursts defined over contiguous BAPs and when moving between input groups on the same RCS 510. 3) It is preferred that at least one complete frame with no bandwidth is allocated between a normal and a range measurement burst. This is to ensure that the transceiver 250 will be able to fill all of its allocated windows and still have at least one frame time for fine-tuning and adjusting transmission parameters. 4) After the BAP moving the remote user 240 to a different input group is sent, the RCS 510 will continue to receive bursts on the old input group for a time that exceeds the round time delay. The RCS 510 will preferably accept to acknowledge these frames and the remote user 240 will continue to monitor acknowledgments from the old input group. 5) Remote users 240 shall not have their bandwidth moved to another input group while still monitoring a previous input group from which it has recently been moved. 6) The transceiver 250 will preferably only be assigned multiple bursts during a single time frame if all are on the same input route, and all are gathered in the frame, but without the burst overhang to turn the RF XMTR 430 on and off for each packet. 7) All the sheds, except the last one, are preferably large enough for the maximum size of the packets (largest multiple of window size < 256, for example), but only for the first one that wants a shed overhang/aperture included in its size. 8) Once an assignment ID (see Tables 3a-3d) is assigned to a transceiver 250 for an input group, it will not change while the transceiver remains active except as part of being moved between input groups. 9) Once an assignment ID is assigned to a transceiver 250 for an input group, it should preferably be left idle for five superframe times after it is no longer in use.
Inngangskvitteringspakken (IAP) i tabell 5 er foretrukket brukt eksplisitt for kvittering av hver inngangspakke som er tildelt båndbredde med en gyldig syklisk redundanskode (CRC) uavhengig om det er tilstede noen innkapslede data, for å tillate hurtigere gjenvinning av inngangspakkefeil. ALOHA og ikke tildelte avstandsmålingspakker blir kvittert eksplisitt (se tabell 5). IAPen er foretrukket å bruke en pakke pr. inngangsgruppe pr. ramme, eller tilnærmet 57 kbps av båndbredden for 25 aktive brukere pr. inngang, 75 innganger pr. gruppe, og 300 innganger for eksempel. Siden IAPen er foretrukket sendt på inngangsgruppens multicastadresse, må hver mottager 410 bare prosessere tilnærmet 15 kbps. Dersom IAPen blir tapt vil transceiveren 250 kunne automatisk sende pakken om igjen. Tapet av IAPen for en bestemt inngangsgruppe kan bli detektert av den neste IAP pakken som blir mottatt, eller dersom ingen IAP blir mottatt for fire rammetider for eksempel. The Input Acknowledgment Packet (IAP) in Table 5 is preferably used explicitly to acknowledge each input packet allocated bandwidth with a valid Cyclic Redundancy Code (CRC) regardless of whether any encapsulated data is present, to allow faster recovery from input packet errors. ALOHA and unassigned ranging packets are acknowledged explicitly (see Table 5). The IAP is preferred to use one package per entry group per frame, or approximately 57 kbps of the bandwidth for 25 active users per entrance, 75 entrances per group, and 300 inputs for example. Since the IAP is preferably sent on the input group's multicast address, each receiver 410 only has to process approximately 15 kbps. If the IAP is lost, the transceiver 250 will be able to automatically resend the packet. The loss of the IAP for a certain input group can be detected by the next IAP packet that is received, or if no IAP is received for four frame times for example.
For returkanalmeldingsutsendelser kan skurdatarammen ha spesifikke strukturer for ALOHA skurer (dvs. ikke-tildelt båndbredde), og når båndbredden blir tildelt. Eksempler på de forskjellige typene av pakkeoverheng foretrukket brukt for disse to datarammestrukturene er gitt i tabellene 6 og 7 respektivt. To forskjellige overhengstrukturer kan bli brukt for å maksimalisere effektiviteten til tildelte båndbreddemeldinger, ved å minimalisere størrelsen på påkrevd meldingsoverheng. RCS 510 kan detektere typen av skur fra rammenummereringsinformasjonen i pakkeoverhenget. For return channel message transmissions, the burst data frame may have specific structures for ALOHA bursts (ie, unallocated bandwidth), and when the bandwidth is allocated. Examples of the different types of packet overhangs preferably used for these two data frame structures are given in Tables 6 and 7 respectively. Two different overhang structures can be used to maximize the efficiency of allocated bandwidth messages, by minimizing the size of required message overhang. The RCS 510 can detect the type of shed from the frame numbering information in the packet overhang.
Inngangspakkeformatet kan inneholde en variabel størrelse på overhenget og null eller flere bytes for innkapslede datagram. De innkapslede datagrammene blir sendt som en kontinuerlig bytestrøm for sammenkjedede datagram, foretrukket ved ikke noe relasjoner til inngangspakkingen. Riktig interpretasjon krever pålitelig, i rekkefølgeprosessering av alle databytes, foretrukket bare en gang. For å løse problemer på grunn av datatap i inngangen kan en selektiv kvittering som en glidende vindusprotokoll bli brukt. Som det er tilfelle for slike glidende vindusprotokoller, vil sekvensnummerrommet bli i det minste to ganger vindusstørrelsen og data utenfor vinduet vil bli droppet av mottageren. The input packet format may contain a variable size of the overhang and zero or more bytes for encapsulated datagrams. The encapsulated datagrams are sent as a continuous byte stream for concatenated datagrams, preferably with no relation to the input packet. Correct interpretation requires reliable, in-order processing of all data bytes, preferably only once. To solve problems due to data loss in the input, a selective acknowledgment such as a sliding window protocol can be used. As is the case for such sliding window protocols, the sequence number space will be at least twice the window size and data outside the window will be dropped by the receiver.
For tildelte strømmer, dvs. hvor båndbredden har blitt tildelt til en fjern bruker 240 (se tabell 7), vil inngangsskurdata foretrukket bli sendt om igjen dersom det ikke er noen kvittering i IAPen for dette rammenummeret, eller dersom kvitteringen er tapt. Dersom et synkroniseringsproblem oppstår, kan RCS 510 tvinge transceiveren 250 til å være inaktiv ved å fjerne dens båndbreddetildeling. Dette vil foretrukket forårsake transceiveren 250 til å nullstille sine sekvenstall og datagramteller til null og starte ved begynnelsen av et nytt datagram. Siden sekvenstallet er foretrukket satt tilbake hver gang transceiveren 250 blir aktiv, kan hvilke som helst data sendt i ALOHA eller i ikke-allokerte avstandsmålingsskurer kunne bli duplisert på grunn av retransmisjoner, dersom kvitteringene er tapt og også på grunn av "mangfoldighets" ALOHA som diskutert tidligere. For allocated streams, i.e. where the bandwidth has been allocated to a remote user 240 (see Table 7), input burst data will preferably be retransmitted if there is no acknowledgment in the IAP for this frame number, or if the acknowledgment is lost. If a synchronization problem occurs, the RCS 510 can force the transceiver 250 to be inactive by removing its bandwidth allocation. This will preferably cause the transceiver 250 to reset its sequence numbers and datagram counters to zero and start at the beginning of a new datagram. Since the sequence number is preferably reset each time the transceiver 250 becomes active, any data sent in ALOHA or in unallocated ranging bursts could be duplicated due to retransmissions, if the acknowledgments are lost and also due to "diversity" ALOHA as discussed previously.
Når motkoblede skurer er tildelt til den samme transceiveren 250, er det foretrukket ikke å skru av enheten, og bruke det sparte overhenget assosiert med skurprosesseringen til å levere ekstra "nyttelast" eller brukermeldingstrafikk. Dette vil hjelpe til å vedlikeholde en ønsket 1 til 1 sammenheng mellom tildelte skurer og pakker. When reverse bursts are assigned to the same transceiver 250, it is preferred not to power down the device, and use the saved overhang associated with the burst processing to deliver additional "payload" or user message traffic. This will help to maintain a desired 1 to 1 relationship between allocated sheds and parcels.
I systemet, apparatet og fremgangsmåten til den foreliggende oppfinnelsen, og med en foretrukket fjern bruker og returkanaladresseringsplan, vil det essensielt ikke være noen begrensning på antallet ("k") av fjerne brukere 240 som kan bruke opplinjedata i returkanalen. Et minimum av 2<24>(~16 millioner) transceivere er foretrukket understøttet i adresseringsplanen innlagt i DVB strømmen og mer foretrukket opptil 2 (~256 millioner) transceivere er understøttet. In the system, apparatus and method of the present invention, and with a preferred remote user and return channel addressing plan, there will be essentially no limit on the number ("k") of remote users 240 that can use upline data in the return channel. A minimum of 2<24> (~16 million) transceivers is preferably supported in the addressing plan included in the DVB stream and more preferably up to 2 (~256 million) transceivers are supported.
Videre, fordi returkanalen er foretrukket å være vesentlig en tapsfri kanal, vil kompresjonsteknikker kunne være effektivt anvendt for å redusere båndbreddebehov. IP overhengkompresjoner har potensial å gi en voldsom forbedring i båndbredde siden slike kompresjoner eliminerer 10-15 bytes for hver eneste IP pakke. Furthermore, because the return channel is preferred to be essentially a lossless channel, compression techniques can be effectively used to reduce bandwidth requirements. IP overhang compressions have the potential to provide a tremendous improvement in bandwidth since such compressions eliminate 10-15 bytes for each and every IP packet.
Mens en foretrukket utførelse har blitt beskrevet ovenfor i begreper av en TDMA båndbredde eller vindustildelingstilnærming, vil denne foretrukne utførelsen ikke på noen måte være betraktet som begrensende og er gitt bare som et eksempel. Som et videre eksempel kan fremgangsmåten og systemet gi båndbredde og frekvenstildelinger over en hvilken som helst type av kommunikasjonssystem som har multiple brukere som deler det samme media, og kan finne spesiell applikasjon i ethvert vindustidssystem som krever bittidsstyring, dvs. et frekvenstidssystem som bruker en faselåst sløyfe (PLL) eller frekvenslåst sløyfe (FLL) basert på den samme tidsstandarden. I tillegg, selv om den foreliggende oppfinnelsen gir fordeler ved å bruke TCP/IP applikasjoner, vil systemet, apparatet og fremgangsmåten i den foreliggende oppfinnelsen ikke være begrenset til dette valget av protokoller. While a preferred embodiment has been described above in terms of a TDMA bandwidth or window allocation approach, this preferred embodiment is not to be considered limiting in any way and is provided by way of example only. As a further example, the method and system may provide bandwidth and frequency allocations over any type of communication system having multiple users sharing the same media, and may find particular application in any window timing system that requires bit timing management, i.e., a frequency timing system that uses a phase-locked loop (PLL) or frequency locked loop (FLL) based on the same time standard. In addition, although the present invention provides advantages in using TCP/IP applications, the system, apparatus and method of the present invention will not be limited to this choice of protocols.
Det vil være opplagt at den foreliggende oppfinnelsen kan bli variert på mange måter. Slike variasjoner er ikke å betrakte som avvik fra ånden og rekkevidden av oppfinnelsen, og alle slike modifikasjoner som er opplagt for en fagmann er ment å være inkludert innenfor rekkevidden av de følgende kravene. Bredden og rekkevidden av den foreliggende oppfinnelsen er derfor begrenset bare til rekkevidden av de vedlagte kravene og deres ekvivalenter. It will be obvious that the present invention can be varied in many ways. Such variations are not to be regarded as departing from the spirit and scope of the invention, and all such modifications which are obvious to one skilled in the art are intended to be included within the scope of the following claims. The breadth and scope of the present invention is therefore limited only to the scope of the appended claims and their equivalents.
Claims (141)
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US18837500P | 2000-03-10 | 2000-03-10 | |
US09/722,930 US6834039B1 (en) | 2000-03-10 | 2000-11-27 | Apparatus and method for efficient TDMA bandwidth allocation for TCP/IP satellite-based networks |
PCT/US2001/006563 WO2001069813A2 (en) | 2000-03-10 | 2001-03-01 | Apparatus and method for efficient tdma bandwidth allocation for tcp/ip satellite-based networks |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO20015475D0 NO20015475D0 (en) | 2001-11-08 |
NO20015475L true NO20015475L (en) | 2001-12-13 |
Family
ID=26884021
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO20015475A NO20015475L (en) | 2000-03-10 | 2001-11-08 | Bandwidth allocation method and method for TCP / IP satellite based networks |
Country Status (10)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP1221211A2 (en) |
JP (1) | JP2003527033A (en) |
KR (1) | KR20020001874A (en) |
AU (1) | AU4538001A (en) |
BR (1) | BR0105025A (en) |
CA (1) | CA2373678A1 (en) |
IL (1) | IL146263A0 (en) |
MX (1) | MXPA01011464A (en) |
NO (1) | NO20015475L (en) |
WO (1) | WO2001069813A2 (en) |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7463582B2 (en) | 2000-04-14 | 2008-12-09 | Hughes Network Systems, Llc | System and method for scaling a two-way satellite system |
EP3160123B1 (en) * | 2003-01-21 | 2020-07-08 | Nokia Technologies Oy | Digital broadband transmission |
GB0420540D0 (en) * | 2004-09-15 | 2004-10-20 | Nokia Corp | Burst transmission in a digital broadcasting network |
US7769863B2 (en) * | 2004-11-19 | 2010-08-03 | Viasat, Inc. | Network accelerator for controlled long delay links |
US8958363B2 (en) | 2008-10-15 | 2015-02-17 | Viasat, Inc. | Profile-based bandwidth scheduler |
US8687493B2 (en) * | 2011-11-29 | 2014-04-01 | Hughes Network Systems, Llc | Method and system for inroute bandwidth allocation supporting multiple traffic priorities in a satellite network |
US10560941B2 (en) | 2017-12-29 | 2020-02-11 | Hughes Network Systems, Llc | Dynamically adjusting communication channel bandwidth |
US10820235B2 (en) * | 2019-01-25 | 2020-10-27 | Hughes Network Systems, Llc | Efficient inroute (return channel) load balancing scheme of guaranteed QoS traffic mixed with best effort traffic in an oversubscribed satellite network |
CN115021798B (en) * | 2022-06-02 | 2023-08-01 | 北京邮电大学 | Caching, communication and control method and system for multi-unmanned aerial vehicle network |
CN117955553B (en) * | 2024-03-26 | 2024-06-04 | 成都本原星通科技有限公司 | Terminal time slot allocation method for low-orbit satellite Internet of things |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA1259430A (en) * | 1985-07-19 | 1989-09-12 | Fumio Akashi | Multipoint communication system having polling and reservation schemes |
-
2001
- 2001-03-01 BR BR0105025-7A patent/BR0105025A/en not_active IP Right Cessation
- 2001-03-01 WO PCT/US2001/006563 patent/WO2001069813A2/en not_active Application Discontinuation
- 2001-03-01 EP EP01918285A patent/EP1221211A2/en not_active Withdrawn
- 2001-03-01 MX MXPA01011464A patent/MXPA01011464A/en unknown
- 2001-03-01 AU AU45380/01A patent/AU4538001A/en not_active Abandoned
- 2001-03-01 JP JP2001567152A patent/JP2003527033A/en active Pending
- 2001-03-01 KR KR1020017014359A patent/KR20020001874A/en not_active Application Discontinuation
- 2001-03-01 CA CA002373678A patent/CA2373678A1/en not_active Abandoned
- 2001-03-01 IL IL14626301A patent/IL146263A0/en unknown
- 2001-11-08 NO NO20015475A patent/NO20015475L/en not_active Application Discontinuation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2003527033A (en) | 2003-09-09 |
CA2373678A1 (en) | 2001-09-20 |
NO20015475D0 (en) | 2001-11-08 |
KR20020001874A (en) | 2002-01-09 |
AU4538001A (en) | 2001-09-24 |
WO2001069813A2 (en) | 2001-09-20 |
BR0105025A (en) | 2002-02-19 |
EP1221211A2 (en) | 2002-07-10 |
WO2001069813A3 (en) | 2002-05-10 |
IL146263A0 (en) | 2002-07-25 |
MXPA01011464A (en) | 2002-07-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7619968B2 (en) | Apparatus and method for efficient TDMA bandwidth allocation for TCP/IP satellite-based networks | |
US20040132459A1 (en) | Adaptive link layer for point to multipoint communication system | |
AU773767B2 (en) | Communication methods and apparatus | |
US7145889B1 (en) | Efficient frame retransmission in a wireless communication environment | |
US6353728B1 (en) | System and method for transmitting data | |
AU778564B2 (en) | Apparatus and method for acquiring an uplink traffic channel in wireless communications systems | |
US20040063401A1 (en) | Method for operating an ad-hoc network for the wireless data transmissions of synchronous and asynchronous messages | |
US20060062192A1 (en) | Method for wireless access system supporting multiple frame types | |
CA2727829A1 (en) | Method and apparatus for data transportation and synchronization between mac and physical layers in a wireless communication system | |
NO334987B1 (en) | Dynamic bandwidth allocation for multi-access communication using session queues | |
CN101212286A (en) | Data transmission method and device using controlled transmission profile | |
WO2002071665A1 (en) | Method and apparatus for implementing a mac coprocessor in a communications system | |
KR20010030390A (en) | Packet mode telecommunications method and system in which calls can be handed over from one path to another | |
US7197313B1 (en) | Method for allocating wireless resource in wireless communication system | |
NO20015475L (en) | Bandwidth allocation method and method for TCP / IP satellite based networks | |
US20040120273A1 (en) | Systems and methods for selecting a transmission rate and coding scheme for use in satellite communications | |
US6445689B2 (en) | Device for a radio-communication system, in particular for point-to-multipoint connections | |
JPH08265241A (en) | Satellite communication system and satellite communication method | |
JP2000316182A (en) | Base station equipment and terminal station equipment and communication system and communication control method | |
US6819657B1 (en) | Dynamic link parameter control | |
EP1420539A2 (en) | Systems and methods for selecting a transmission rate and coding scheme for use in satellite communications |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FC2A | Withdrawal, rejection or dismissal of laid open patent application |