SE514987C2 - Förfarande och anordning vid ett telesystem för HIPERLAN- överföring - Google Patents

Description

20 25 30 35 514 987 ATM-tjänsteklass B representerar förbindelseorienterad trafik med ett synkroni- seringsberoende och som stödjer variabel bithastighet. Tal och videokodare för variabel bithastighet är exempel på tjänsteklass B.

ATM-tj änsteklass C hänför sig till förbindelseorienterad trafik med varierbar bithastighet där det ej är behov av synkronisering mellan terrninalpunktema. (Frame relay, X25).

ATM-tjänsteklass D karakteriseras av förbindningslös överföring utan behov av synkronisering som stöder varierbar bithastighet.

ATM-paket är små jämfört med normala LAN-paket.

Mod l använder en accessmetod kallad EY-NPMA /Elimination Yield Non-Pre- emptive Priority Multiple Access). Denna accessmetod innehåller tre faser: PAP (Priority Access Phase), CP (Contetion Phase) och TP (Transmission Phase), se fig. 1.

I PAP:en sänder noden ut prioriteten (av fem olika PAP~prioritetsnivåer) på det paket den vill sända. Prioriteten sätts av MAC-lagret med information från över- liggande OSI-lager. Inforrnationen från överliggande OSI-lager består av två parametrar; user priority och NRML (N ormalized Residual HMSDU (HIPERLAN MAC Service Data Unit) Lifetime. NRML motsvarar enkelt uttryckt återstående livstid för paket dividerat med antalet noder paketet måste passera innan det når destinationsnoden. User priority kan anta värdet ett eller noll.

För att särskilja noder som sänder paket med samma PAP-prioritet finns CP, i vilken nodema tävlar om mediet. Efter CP skall det återstå endast en nod som får sända ett paket i TP (Ett paket består av ett eller flera mindre block).

Accessmetoden EY-NPMA garanterar inte åtkomsten av kommunikationsmediet för fler än ett efterföljande paket, vilket krävs för synkrona tjänster som tal, video, m.fl. Vidare är EY-NPMA en mycket spektrumineffektiv accessmetod för små paket.

Kraven i tjänsteklass A och B kan ej uppfyllas i dagens system. Verkningsgrader mindre än 0,20 för paket typ ATM (53 bytes) är att vänta med EY-NPMA.

Simuleringar har utförts där 90 % av paketen är små (64 bytes) och 10 % är stora 10 15 20 25 30 35 514 987 3 (1500 bytes) då blir nettodatahastigheten i HIPERLAN cirka 5 Mbps ur en rådata- hastighet på 23,5 Mbps. Verkningsgraden blir i detta fall knappt 0,25.

I fig. 22 illustreras problemet med elektromagnetiskt gömda noder. I fig. 22 visas hur oönskad interferens mellan två noder kan uppstå. Radiovågor utsända fiån C och A interfererar i nod B. Ofyllda ringar illustrerar täckningsområden.

Nod A och C är elektromagnetiskt gömda för varandra vilket betyder att de inte fysiskt kan kommunicera med varandra. Om vi tänker oss en situation där både nod A och C försöker sända ett TP vid ungefär samma tidpunkt kommer TP att kollidera med varandra i nod B och båda utsändningama misslyckas. Trots att både nod A och nod C följt de accessregler som gäller, dvs genomgått som segrar ur PAP och CP och meddelat omkringliggande noder inom täckningsorrirådet med BRP om vilken bandbreddsreservation den gjort, så uppstår kollision i nod B.

Lösningen Ovannämnda syften uppnås genom att uppfinningen uppvisar de i bifogade patent- krav angivna kännetecknen.

Fördelar Uppfinningen ger en mängd fördelar, bland annat erhålls en höjning av kapaciteten för HIPERLAN-överföring av korta meddelanden/datapaket samt en ökad överföringssarmolikhet för prioriterad information. Med föreslagen accessmetod kommer synkrona tjänster att kunna garanteras tillgång till kommunikationsmediet efter uppkoppling. Vidare kommer spektrumeffektiviteten, kapaciteten samt verkningsgraden att kraftigt kunna höjas för små paket av typen ATM. Till sist löser uppñnningen problemet med elektromagnetiska gömda noder för synkron trafik.

FIGURBESKRIVNING Uppfinningen skall nu beskrivas med hjälp av icke begränsade utföringsexempel med hänvisning till bifogade, schematiskt utförda ritningar. I ritningarna visar: fig. 1 förenklad bild av accessmetoden EY-NPMA; fig. 2 föreslagen accessmetod innehållande föreslaget BRP-fält; fig. 3 exempel på hur BRP-fälten kan utformas; 10 15 20 25 30 35 514 987 4 fig. 4 beskrivning av paketflöde i HIPERLAN; fig. 5 beskrivning över paketflöde i ATM varvid figuren endast visar en del av AAl-lagret nämligen AALI (som är anpassat för ATM tjänsteklass A); fig. 6 exempel på interworking mellan ATM- gränssnittet och HIPERLAN MAC; fig. 7 exempel på interworking mellan AAL (ATM adaption layer) och HIPERLAN MAC; fig. 8 altemativ utföringsform av uppfinningen; fi g. 9 altemativ utföringsform av uppfinnin gen; fig. 10 altemativ utföringsform av uppfinningen; fig. 11 altemativ utföringsform av uppfinningen; fig. 12 altemativt exempel på parametrar som kan ingå i BRP-fältet; fig. 13 alternativt exempel på hur BRP-fältet kan utformas; fig. 14 alternativt exempel på hur BRP-fältet kan utformas; fig. 15 exempel på hur EDP-fältet kan utformas och parameter som kan ingå i BDP; fig. 16 exempel på hur BDP-fåltet kan utformas och parameter som kan ingå i BDP; fig. 17 exempel på parametrar som kan ingå i BUP-fältet; fig. 18 visas uppfinningen i en ytterligare utföringsform; fig. 19 visar en ytterligare variant av implementation av BRP; fig. 20 alternativt exempel på parametrar som kan ingå i BRP-fält; fig. 21 alternativt exempel på parametrar som kan ingå i BRP-fält; samt fig. 22 problemet med elektromagnetiskt gömda noder.

DETALJERAD BESKRIVNING Den andra moden (som visas i fig. 2) mod 2 noder: - är de enda noder som regelbundet får använda högsta prioriteten. - reserverar bandbredd för sådana paket som skall överföras med regelbundet återkommande intervall. Detta för att kunna garanteras nödvändig över- föringskapacitet. - skall reservera bandbredd genom att sända ut information i en tidlucka, BRP (Bandwidth Reservation Phase) enligt fig. 2, om hur mycket bandbredd han reserverar efter att noden fått tillgång till mediet. BRP-tidluckan skall sändas omedelbart efter det att noden vunnit tillåtelse att använda mediet. 1 HIPERLAN skall alltså BRP sändas efter PAP och CP.

Uppfinningen består vidare av att alla HIPERLAN -noder skall kunna detektera informationen i BRP-fältet. De TP som i BRP reserveras av en nod får i princip inte användas av andra noder som är inom radiotäckning. Uppfinningen kan dock i ett altemativt utförande medge undantag från ovanstående princip enligt följande: de 10 15 20 25 30 35 514 987 5 reserverade block i TP som följer efter ett tomt detekterbart reserverat block får användas av andra noder. Det vill säga, de efter ett tomt icke använt block följande blocken är tillfälligt förlorade för den nod som ursprungligen reserverade dessa block. Användning av dessa block bör dock begränsas till mod 1 noder.

Nod som utför ”BRP-reservation” behöver endast använda PAP, CP och BRP före TPl, dvs TP2, 3... ATPmax kan sändas utan PRP, CP och BRP.

BRP måste emellertid alltid sändas vid ett tillfälle inom tidsintervallet Tmax. Om tillämpningen varar längre än Tmax måste således en nya BRP sändas inom varje Tmax-intervall. Nöden behöver dock inte tävla om mediet mha PAP och CP vid dessa extra BRP-sändningar. Tmax bestämmer således ATPmax: ATPmax = INT (Tmax / Tint) (INT = avrundas till heltal nedåt) Tmax skall dimensioneras så att andra noder kan få infonnation om HIPERLAN- status och vad som återstår av BRF-reservationen utan att behöva lyssna under onödigt lång tid. Tmax skall dock vara tillräckligt stort för att inte begränsa över- föringskapaciteten genom onödigt frekvent signalering.

Nod som önskar tillgång till överföringsmediet måste dessförinnan ha lyssnat på aktuell bärvåg i en tid som är minst lika lång som Tmax.

Med tanke på mod 2 nodernas ringa bandbreddsbehov relativt bandbredden för HIPERLAN-spektrumet är det inte sannolikt att reserverande noder riskerar att konkurrera ut icke-reserverande noder. Den kan emellertid ändå vara av värde att införa Abmax. Detta begrepp betecknar maximalt antal block som totalt får reser- veras av en nod baserat på endast en tävlan mha PAP och CP. Observera att Abmax kan omfatta flera Tmax-intervall. Abmax kan antingen vara en systemkonstant eller kunna varieras för att uppnå optimalt systembeteende i tiden.

Om man tillåter godtyckliga värden på TInt så kan detta, om ett stort antal olika reservationer utförts, eventuellt medföra svårigheter att beräkna vilka tider som är lediga. Denna eventuella svårighet löses genom att enbart tillåta ett eller några grundvärden på TInt.

Applikation som se gmenterar information i paket (t ex ATM), och därefier sparar paketen i en buffert i väntan på att sändas, har infonnation om hur många paket som köar i bufferten. Uppfmningen innebär att HIPERLAN-nod kan lösa sådan kö- infonnation. Denna infonnation kan utnyttjas av både mod 1 och mod 2 noder. 10 15 20 25 30 35 514 987 6 Kölängden kan användas för att bestämma ATP och/eller AB. Observera att AB- bestämningen baserad på köinfonnationen även kan göras utan BRP-reservation men då för endast en TP. Vidare bör kö skapas för paketering i större AB för sådan information vars livstid inte här hotad.

Figurerna 4 och 5 visar förenklat paketflöden mellan OSI-lager i ATM respektive HIPERLAN. Avsikten med bilderna är att visa på olika sätt att mappa HIPERLAN och ATM/AAL-paket på varandra. Uppfinningen föreslår att IWF mappar CS-SDU direkt på HMSDU. En annan lösning är att IWF överför I ATM-SDU eller buffrar och sammanfogar flera ATM-SDU och bildar en HMSDU. En lösning är att HIPERLAN MAC buffar ATM-SDU och sammanfo gar flera ATM-SDU eller HMSDU vid behov till en HMPDU.

Fig. 5 beskriver ett paketflöde i ATM. Figuren visar endast en del av AAL-lagret nämligen AALl (som är anpassat för ATM tjänsteklass A).

Ovanstående lösningar avser också interworking mellan HIPERLAN och andra liknande system som bär motsvarande typ av trafik och som har liknande paket- strukturer.

Figurerna 6 och 7 visar två olika sätt på OSI-nivå att implementera interworking mellan HIPERLAN och ATM. Figurema avser inte vara en beskrivning över uppfinningen, utan mera att visa på möjligheten att sammankoppla dessa båda system.

Tidsintervall mellan TP som är multipler av block är fördelaktigast att använda.

Detta för att förhindra att skilda reservationen glider in i varandra och därmed inter- fererar med varandra.

BRP behöver inte ange hur många TP som reserveras. Reservationen är giltig tills noden inte längre använder reservationen eller sänder en dereservation.

Uppfinningen inkluderar även en funktion i HIPERLAN-CAC som slår samman korta HC SDU som har samma prioriteter, detta för att förbättra spektrum- effektiviteten.

Nedan följer ett antal alternativa utföringsformer. Den metod som i första hand rekommenderas illustreras av fig. 11 i kombination med fig. 20 och 21. Det vill säga, BRP skall sändas omedelbart före altemativt efter det första blocket i 10 15 20 25 30 35 514 987 7 respektive reserverad TP. BRP kan utformas så att den blir avsevärt kortare än ett block, varför den ökade kapacitetsbelastningen blir mycket begränsad jämfört med metoder som sänder BRP eller BUP mer sällan.

I fig. 8 visas en forsta altemativ utföringsform av uppfinningen där BDP kan ligga direkt efter eller direkt före sista TP eller i sista TP. BDP anger att nod inte avser att använda förreserverade tidluckor.

I fig. 9 visas en andra altemativ utföringsform av uppfinningen där BUP kan ligga direkt efter eller direkt före TP eller i TP. BUP sänds ut med jämna tidsintervall så att omkringliggande noder kan uppdatera reservationsstatus.

I fig. 10 visas en tredje altemativ utfóringsforin av uppfinningen, vilken är en kombination av den första och den andra utföringsforrnen där BRP och BUP kan vara samma typ av paket och innehålla samma information.

Fi g. ll - 16 illustrerar altemativa uttöringsfonner av uppfinningen samt parametrar som kan ingå i BRP-fält samt utformning av BDP-fält och parametrar.

I fig. 17 visas exempel på utföringsform av BUP. Den inbördes ordningen kan avvika från den illustrerade. Syftet med BUP är att uppdatera tidigare reservation för noder som är inom radiotäckning.

I fig. 18 visas uppfinningen i en ytterligare utföringsforrn där bandviddsreserva- tionsfältet, BRP, skall läggas till efter CP (contention phase) i EY-NPMA. En mod 2 nod som har vunnit PAP och CP är den enda noden som har rätt att överföra motsvarande BRP-skur. Mod 1 och Mod 2 noder lyssnar och upptäcker BRP-fältet och följ er efter fördefinierade regler informationen i fältet.

Mod 2 noder har möjlighet att reservera bandbredd för paket som vanligtvis uppträder så att den kan garantera bandbredd efter kontakt för mer än en TP. Mod 2 noderna är till övervägande del de enda nodema som har rätt att utnyttja den högsta prioriteten i CAC. T ex mod 2 kan vara de enda nodema som tillåts använda HIPERLAN User Priority l (I ATM får förbindelselösa tjänster endast använda Cell Loss Priority O). Mod 2 noder tillåts använda Priority 1 om, och endast om, paket används av en tjänst definierad i ATM tjänsteklass A eller B eller om paketen från ATM har CELL Loss Priority 1. De TP som i BRP reserveras av en nod får i princip inte användas av andra noder som är inom radiotäckning. Uppfmningen kan dock i ett alternativt utförande medge undantag mot ovanstående princip enligt följande: 10 15 20 514 987 8 de reserverade block i TP som följ er efter ett tomt detekterbart reserverat block får användas av andra noder. Det vill säga, de efter ett tomt icke använt block följ ande blocken är tillfälligt förlorade för den nod som ursprungligen reserverade dessa block. Användning av dessa block bör dock begränsas till mod l noder.

Fig. 19 visar en ytterligare variant av implementation av BRP. En nod (mod l eller 2) som avser att sända måste lyssna på mediet för åtminstone en förutbestämd tid TCTP-max, vilket är den längsta tid mellan två TCTP, innan den har rätt att försöka få access till mediet. Nod 2 modes som har gjort BRP-reservationen behöver bara sända PAP, CP och BRP före TPl. Med detta menas att TP2,3 kan sändas utan PAP och CP.

Fig. 20 visar ytterligare en variant av BRP avsedd att användas tillsammans med i fig. 21 visad BRP.

Fig. 21 visar ytterligare en variant av BRP avsedd att lösa problemet med elektro- magnetiskt gömda noder.

Uppfinnin gen är inte begränsad till de visade utfóringsexemplen, utan kan varieras på godtyckligt sätt inom ramen för uppfinningstanken, så som den definieras av de efterföljande patentkraven.

Claims (9)

10 15 20 25 30 35 40 514 987 ß: PATENTKRAV

1. Förfarande vid ett HIPERLAN-system, kännetecknat av att synkrona tjänster garanteras högsta tillgång till det använda kommunikationsmediet efter uppkoppling samt att en höjning av kapaciteten för överföringen sker genom att reservation av bandbredd blir effektuerad för sådana paket som skall överföras med regelbundet återkommande intervall, varvid nämnda reservation av bandbredd sker genom att sända ut en tidlucka BRP alla noder i systemet kan detektera informationen i BRP- fältet, varvid BRP alltid måste sändas vid ett tillfälle (Bandwith Reservation Phase) och av att inom tidsintervallet Tmax, vilket tidsintervall Tmax dimen- sioneras så att andra noder kan få information om HIPERLAN- status och vad som återstår av BRP-reservationen utan att behöva lyssna onödigt lång tid.

2. Förfarande enligt patentkrav 1, kännetecknat av att BRP-tidluckan sänds omedelbart efter att avsedd nod vunnit tillåtelse att använda mediet.

3. Förfarande enligt patentkrav 1, kännetecknat av att kommunikationssystemet är ett decentraliserat och trådlöst system för korthållskommunikation. '

4. Anordning vid ett HIPERLAN-system, kännetecknad av att systemet spektrumeffektivt kan bära ATM-paket av tjänsteklasstyp A och B, därigenom att den andra moden mod 2 noder: - är de enda noder som regelbundet får använda högsta prioriteten, ~ reserverar bandbredd för sådana paket som skall överföras med regelbundet återkomande intervall för att garantera nödvändig överföringskapacitet, - skall reservera bandbredd genom att sända ut infor- mation i en tidlucka, BPR (Bandwith Reservation Phase) om hur mycket bandbredd som reserveras efter att noden fått tillgång till mediet, varvid BRP- tidluckan skall sändas omedelbart efter att noden vunnit tillåtelse att använda mediet, varvid i HIPERLAN sänds BRP efter PAP och CP, alla noder i systemet kan detektera information i BRP-fältet, varvid BRP alltid måste sändas vid ett tillfälle inom tidsintervallet Tmax, vilket tids- Samt aV att 10 15 20 514 987 IO intervall dimensioneras så att noder i systemet kan få information om HIPERLAN-status och vad som åter- står av BRP-reservationen utan att behöva lyssna onödigt lång tid.

5. Anordning enligt patentkrav 4, kännetecknad av att ATM-tjänsteklass A motsvarar förbindelseorienterad trafik med konstant bithastighet och där det existerar ett synkro- niseringsberoende mellan ändpunkterna.

6. Anordning enligt patentkrav 5, kännetecknad av att ATM-tjänsteklass B representerar förbindelseorienterad trafik med ett synkroniseringsberoende och som stödjer variabel bithastighet.

7. Anordning enligt något av patentkraven 4-6, känne- tecknad av att kommunikationssystemet är ett decentraliserat och trådlöst system för korthållskommunikation.

8. Anordning enligt något av patentkraven 4-7, känne- tecknad av att noder som kommunicerar med varandra repeterar noders bandbreddsreservationer.

9. Anordning enligt något av patentkraven 4-8, känne- tecknad av att paketera ATM-paket i stora multiblocks (stora TP HIPERLAN) genom att ha tillgång till köinformation i ATM- buffert.