WO1994019891A1 - System und verfahren zur datenkommunikation uber ein paketfunknetz - Google Patents

System und verfahren zur datenkommunikation uber ein paketfunknetz Download PDF

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WO1994019891A1
WO1994019891A1 PCT/EP1994/000311 EP9400311W WO9419891A1 WO 1994019891 A1 WO1994019891 A1 WO 1994019891A1 EP 9400311 W EP9400311 W EP 9400311W WO 9419891 A1 WO9419891 A1 WO 9419891A1
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station
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packet data
stations
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PCT/EP1994/000311
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Ulrich Altvater
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Ulrich Altvater
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    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/01—Protocols
    • H04L67/10—Protocols in which an application is distributed across nodes in the network
    • 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]
    • H04W84/10—Small scale networks; Flat hierarchical networks

Definitions

  • the present invention relates to a method for operating a communication system which transports packet data records between at least one central station and any of a number of user stations, the method comprising the steps: Generating a packet data record in a transmitting station which is intended for a target station,
  • the invention further relates to a communication system which transports packet data sets between at least one central station and any number of user stations via a communication network, each packet data set comprising a destination address which identifies its destination in the communication network.
  • the known examples relate to wired data networks, such as the ICE bus system, the Ethernet or similar local area networks.
  • wired data networks such as the ICE bus system, the Ethernet or similar local area networks.
  • each participant has their own Identification number, on the basis of which it is recognized to whom the packet data records transported in the network apply.
  • repeaters are provided in these networks, which serve to refresh the signals due to the attenuation by the transport cable.
  • radio networks for the exchange of packet data are known, such as those operated under the abbreviation AX-25 in the United States on an amateur radio basis.
  • AX-25 in the United States on an amateur radio basis.
  • two users exchange packet data directly over a certain frequency.
  • this presupposes that the structure of the network is known to the individual users.
  • the user has to know who, where and about which frequency can be reached.
  • a direct radio connection is also required here, if the user leaves the reception area of the person he is talking to, there is no longer a connection.
  • a further disadvantage here is that the subscriber cannot change the program running on the central computer, but rather must "know” the program running there. If here e.g. If the program running on the central computer is changed, this must also be done in the programs running for the users. In this way, these systems are not very flexible.
  • wired computer networks are known in which several participants work on a central computer via so-called front-end processors.
  • so-called cluster controllers are used here for the transmission, which temporarily save a screen page to the user and only transmit the changed differential data. This is intended, for example, for editing screen masks.
  • these wired computer networks suffer from the same disadvantages as the wired data networks already discussed at the beginning.
  • the communication system can be set up quickly and inexpensively without a type of basic structure having to be established beforehand.
  • the corresponding communication system should also allow very large distances between the central station and the user stations and be insensitive to the failure of possible relay stations and to the change of location of a user.
  • the communication network is a packet radio network which transports packet data records by radio.
  • a radio network can be set up quickly and inexpensively, with only minimal requirements being placed on the locations of the central station and the user stations.
  • the new communication system and the method for operating it therefore allow the user stations to be distributed over an area the extent of which may be unknown or unpredictable.
  • the step of processing the packet data records comprises the following steps: Determining whether the packet record is for the received user station, and
  • This measure is particularly advantageous because it allows the spatial expansion of the network.
  • the structure of the packet for the network is thus "open", so to speak, because user stations which are not in direct radio contact with the central station are forwarded to the central station via one or more intermediate stations. Since a user station also serves as an intermediate station at the same time, it is a dynamic network which does not break down even when its structure is changed to a great extent. Even if e.g. B. if an intermediate station fails, this does not lead to serious disruptions, because the nearest user station automatically takes over the task of an intermediate station.
  • each station has its own identifier and if the destination address comprises the identifiers of the sending station, the destination station and the required intermediate stations.
  • the advantage here is that the destination address not only describes the destination itself, but also the route through the network. On the one hand, this leads to a very fast and effective forwarding of the packet data records, especially in highly complicated networked systems, but on the other hand it has the further advantage that the network is insensitive to user stations with an identical identifier. If two user stations with identical identifiers are located in different sections of the network, they have different transport routes in the network on which they reach the central station. However, since the destination address also contains this transport route, there can be no "misunderstandings" in the network as long as user stations with an identical identifier differ, at least with regard to the transport routes. In this way, the new process is very fault tolerant.
  • the packet radio network configures itself.
  • the advantage here is that the transport routes in the network do not have to be specified, but rather occur automatically during the operation of the network.
  • the packet radio network configures itself through the following steps:
  • the advantage here is that the packet radio network is configured dynamically, so to speak, there is no need for a network control center that monitors and knows the network structure. In this way, such a communication system can be established quickly and inexpensively.
  • the step of generating a changed configuration address comprises incorporating the germination of the receiving user station into the configuration address.
  • the changed configuration address that is sent further documents its previous path in the packet radio network, so to speak, so that the respective user station can determine its own destination address in the direction of the central station from the path covered by the configuration address so far.
  • This also contributes to the fact that the new communication system can be operated quickly and easily.
  • it is not necessary to know the basic structure of the network beforehand.
  • the arbitrary arrangement of the user stations configures itself in a logically hierarchical manner, without a network control center having to monitor this.
  • the target address comprises the identifiers of the transmitting station, the intermediate station and the target station in sequential order, and if the step of deriving the target address stores the changed configuration address in reverse with respect to the identifiers Order includes.
  • a packet data set which reaches the central station from the user station 3 via the intermediate stations 4 and 5 can namely be sent back to the user station 3 after processing from the central station via the intermediate stations 5 and 4.
  • the packet radio network is reconfigured by the following steps after the first activation of a new user station or in the event of a partial failure of the packet radio network:
  • This measure has the particular advantage that the user station in question seeks its own way to the central station, so to speak.
  • the destination address is thereby dynamically redetermined when the network structure changes without requiring a network control center.
  • the processing of the search address in a user station comprises the steps:
  • any intermediate station now receives the search address of the searching user station, it merely builds its own destination address in the direction of the central station into this search address and sends the search address to the central station.
  • the central station in turn recognizes from the search address that the searching user station was "lost" so to speak and stores the new destination address of the user station.
  • the processing of the search address in a user station comprises the following steps:
  • the measure is advantageous if the user stations drive into an unlimited area, for example. It must be expected here that not only the connection of a user station to the central station is interrupted, but also that some of the intermediate stations can no longer reach the central station.
  • the measure is also advantageous if the network structure changes very strongly dynamically, ie if the destination addresses found when the network is switched on no longer reflect the optimal path of the packet data records through the packet radio network after a certain time. A single user station can then reconfigure part of the network by sending out a search address. It may well happen that previous intermediate stations now only function as user stations, while other user stations now also take on the function of an intermediate station. It is obvious that such a communication system can be operated very easily and quickly and shows a large fault tolerance also with regard to the failure of some intermediate stations. It is further preferred if the processing of the search address in the central station comprises the steps:
  • the advantage here is that immediately after receiving the search address in the central station, the searching user station is informed of its new destination address.
  • the sending of a packet data record to the searching user station comprises the resending of the packet data record sent last.
  • the user station recognizes that the connection to the central station has been interrupted by the absence of a response to the packet data record last sent. Although either the packet data record may have been lost on the way to the central station or on the way to the user station, the operation is continued without errors in this way. If the packet data record had been lost on the way to the user station, the user station now receives the expected response when it is sent again and can continue to work. However, if the packet data record had been lost on the way to the central station, the user station receives a packet data record which it has already processed. This immediately causes the user station to resend its last sent and obviously lost packet data record. With regard to the communication system, it is preferred if intermediate stations are provided, via which the packet data records are transported between the central station and at least some of the user stations.
  • the intermediate stations are user stations.
  • the advantage here is that the user stations can also take on the function of intermediate stations, which makes the structure of the communication system more flexible overall.
  • At least some of the user stations and / or intermediate stations are portable stations.
  • the advantage here is that the network can be in motion, so to speak, without special measures having to be taken.
  • the central station and at least some of the user stations and / or intermediate stations each contain a device for network configuration, via which the network dynamically configures itself.
  • This measure has the advantages already discussed above in connection with the new method, namely that the communication system remains in operation, for example, without a network control center, even if the structure of the network changes significantly.
  • the device for network configuration in the central station generates a configuration signal at least once after switching on the network or after a network failure, which is processed and forwarded by the intermediate stations and from which the user station transfers its destination address Derive towards the central station.
  • the advantage here is that no basic structure has to be provided for the communication system at all, the network configures itself completely in this way.
  • a network that is spreading, for example, in an unknown or unlimited region can thus be set up quickly and easily.
  • the devices for network configuration in the intermediate stations and / or user stations generate a search signal in the event of a partial failure of the network or when a user station is switched on, which is processed and forwarded by the intermediate stations and from which the central station transmits the Derives the destination address of the sending user station and / or intermediate station.
  • This measure has the advantage already discussed above that a new user generates his destination address for the central station, so to speak. He therefore does not have to know which one Part of the network it is located, this is determined automatically, so to speak, with the help of the search address.
  • this measure has the advantage that in the event of partial failure of the network, for. B. at least part of the network is dynamically reconfigured by loss of an intermediate station.
  • FIG. 1 shows a networked computer system which uses the new communication system
  • FIG. 5 shows the block diagram of a user station for the new communication system
  • Fig. 6 shows the block diagram of the central station for the new communication system.
  • 10 is a networked computer system.
  • This computer system 10 comprises a main computer 11, which is connected via a communication system 12 to user stations 13, which are indicated by circles. Some of the user stations 13 are connected to a central station 15 via intermediate stations 14, whereby a communication network 16 is formed.
  • the communication network 16 is a packet radio network 17 which uses features of the packet radio network AX-25.
  • the main computer 11 is connected to the central station 15 via a satellite communication system 18.
  • a geostationary satellite 21 is provided, which is reached by the main computer 11 via a parabolic antenna 22 and by the central station 15 via a parabolic antenna 23.
  • the satellite communication system 18 is only one example, the main computer 11 can also be connected directly to the central station 15 via a direct connection 24.
  • the satellite communication system 18 is used in particular when the main computer 11 is located, for example, on a different continent than the actual communication system 12.
  • the central station 15 is connected to a transmitting / receiving antenna 26, via which the central station 15 is in radio communication with the individual user stations 13 and intermediate stations 14. These radio connections are indicated by arrows 27.
  • the individual user stations and intermediate stations are provided with their own identifiers 28, which for the user station located at the bottom right in FIG. 1 is 13 * 2 *.
  • the user station * 2 * is connected via the intermediate stations * 9 * and * 4 * to the central station 15, which has the identifier * 1 *.
  • the intermediate stations 14 are themselves user stations 13.
  • a mobile user station with the identifier * 5 * is designated by 29, which moves to the left in FIG. 1.
  • the radio connection to the intermediate station with the identifier * 6 * is lost.
  • the user station 29 now establishes a new radio connection 30 to the intermediate station with the identifier * 7 *, from where it communicates with the central station 15 via the intermediate stations * 3 * and * 4 * munited.
  • the packet radio network 17 is a rapidly expanding network in which the distances between the individual user stations and intermediate stations are continuously increasing.
  • a new intermediate station 32 is sent to the area served by the packet radio network 17. This new intermediate station 32 has the identifier * 12 *.
  • the new intermediate station 32 now establishes new radio connections 33 and 34 to the intermediate stations with the identifications * 3 * and * 11 *.
  • the User station * 5 * is now connected to central station 15 via * 7 * and * 3 * as well as * 12 *. If, due to the further expansion of the packet radio network 17, it is no longer possible to establish a radio connection 27 between the central station 15 and the intermediate station with the identifier * 8 *, this intermediate station can still be connected via the intermediate station * 11 * and the intermediate station * 12 * with the Central station 15 communicate.
  • packet data sets are exchanged between the user stations 13 and the central station 15.
  • packet data sets are initially generated at the sending station - user station 13 or central station 15 - which are to be transported via the packet radio network 17 to a destination station .
  • the sending station generates a destination address which is not defines only the destination, but also the path of the packet data record through the packet radio network 17.
  • the transmitted packet data record is received by an intermediate station 14, which first checks whether the packet data record is intended for it itself. If this is not the case, a further check is carried out to determine whether the receiving intermediate station lies on the route of the packet data record between the transmitting station and the destination station. If this is the case, the receiving intermediate station transmits
  • the structure of such a destination address 37 is shown in Fig. 2a.
  • the destination address 37 initially comprises an address start identifier 38 and an address identifier 39, which are symbolized by the letters A and E in the exemplary embodiment shown for the sake of simplicity.
  • the destination address 37 further comprises a transmitter identifier 41, which in the example shown is the identifier * 1 * of the central station
  • a target identifier 42 is also provided, which here is the identifier * 7 * of a user station 13.
  • identifiers 43, 44 are provided for the intermediate stations, via which the packet data record is to be transported from the central station 15 to the user station 13 with the identifier * 7 *.
  • this connection runs via the intermediate stations 14 with the identifiers * 4 * and * 3 *.
  • the destination address 37 in FIG. 2a thus represents the path of a packet data record from the central station 15 to the user station 13 with the identifier * 7 *.
  • Fig. 2b shows a further destination address 46, which describes the reverse route of a packet data record from the user station 13 with the identifier * 7 * to the central station 15 with the identifier * 1 *. It can be seen that the order of the identifiers has only been inverted. When the central station 15 receives such a destination address 46, it can easily derive the destination address 37 from it, via which it can reach the transmitter again.
  • the packet radio network 17 is not preconfigured, but rather configures itself, so to speak, when it is first switched on.
  • the central station 15 inputs in Fig. 3a schematically shown configuration signal 47, which is a configuration address 48.
  • This configuration address 48 contains the identifier * 1 * of the central station 15 as the transmitter identifier 41.
  • the configuration address 48 includes configuration identifiers 49 as identifiers for the intermediate stations 43, 44 and as a destination identifier 42, which are identified by a 0 in the exemplary embodiment shown for the sake of simplicity.
  • This configuration address 48 is now sent out via the packet network 17 and received by the user stations 13 / intermediate stations 14 which are within range.
  • the receiving stations change the configuration address 48 into a changed configuration address 51, whereby they incorporate their own identifier behind the identifier * 1 * of the transmitting station 41 into the configuration address 48.
  • the configuration address 51 from FIG. 3b is thus expanded by one position compared to the configuration address 48.
  • each intermediate station 14 now sends out its own changed configuration address 51, which is received by user stations 13 / intermediate stations 14 still further away from the central station 15.
  • the intermediate station 14 with the identifier * 3 * received the configuration address 51 and converted it into a configuration address 53.
  • the receiving user stations 13 / intermediate stations 14 store the configuration addresses 48, 51, 53 and derive their own destination address 46 in the direction of the central station 15. For this purpose, they simply remove the configuration identifiers 49 from the configuration addresses.
  • the destination address 46 to be used for the respective user station 13 / intermediate station 14 in the direction of the central station 15 results from the reverse order of the identifiers stored in the configuration addresses 48, 51, 53.
  • each user station 13 and each intermediate station 14 is supplied with its specific destination address 46 via which the central station 15 reaches it after the packet radio network 17 has been switched on.
  • the central station 15 itself must do not know these destination addresses 46, because the destination addresses are sent along with the packet data sets sent to the central station 15, so that the central station 15 can recognize from whom and by what means the packet data set is getting to it.
  • identifiers are arranged in the serial order shown.
  • the symbols for address start identifier, address identifier, transmitter identifier, target identifier etc. are also only exemplary. In the context of cryptographed and reduced data, the identifiers can also only be contained indirectly in the destination addresses.
  • a "lost" user station 13 finds its way back to the central station 15.
  • a mobile user station 29 with the identifier * 5 * has moved out of the reception area of its previous intermediate station with the identifier * 6 *.
  • the user station 29 'recognizes the interruption of the connection to the central station 15 by the fact that it no longer receives a response to its transmitted packet data records. After a preselected period of time, the user station 29 'therefore sends a 4a with a search signal designated 54, which represents a search address 55.
  • This search address 55 contains the identifier * 5 * of the searching user station 29 'as the transmitter identifier 41 and the identifier * 1 * of the central station 15 as the target identifier 42.
  • the identifiers 43, 44 for the intermediate stations are provided with the configuration identifier 49 already discussed.
  • the intermediate station with the identifier * 7 * receives the search address 55 and reads therefrom that the station with the identifier * 5 * is looking for a new connection to the central station 15. For this reason, the intermediate station * 7 * inserts its own destination address in the direction of the central station 15 into the search address 55, so that the new destination address 57 is created, which is shown in FIG. 4b.
  • the new destination address 57 is now sent to the central station 15, which recognizes on the basis of the configuration identifier 49 that the station with the identifier * 5 * indicates an interrupted connection.
  • the central station 15 derives the new destination address from the new destination address 57
  • the user station 29 'learns its new destination address 57 and is also supplied again with the packet data record last sent. If this packet data record had been lost, the user station 29 can continue to work. However, if this packet data record had still arrived at the user station 29, but its response in the direction of the central station 15 was lost, the user station 29 'in turn will send its last packet data record again in the direction of the central station 15, where it will also arrive because of the now known new destination address.
  • the method just described is also used when a new user station wants to connect to the packet radio network 17.
  • the mobile user station 29 will no longer be able to establish a connection to the central station 15. It therefore outputs the search address 55, which is indicated schematically in FIG. 4a.
  • the receiving intermediate stations do not now incorporate their own destination address in the direction of the central station 15 into the received search address 55, since this can no longer be permitted in the meantime. But even if this connection still existed, it could be that there is now a better and / or shorter connection to the central station 15. Therefore, a method is now used which corresponds to the configuration method which has already been discussed in connection with FIG. 3.
  • Each user station 13 / intermediate station 14 namely inserts its own identifier into the search address 55 and sends out a changed search address 59 again, as is indicated in FIG. 4c. This process is continued, a search address 61 being indicated in FIG. 4d, which is sent out by the intermediate station shown in broken lines in FIG. 1 with the identifier * 12 *.
  • the central station 15 When the central station 15 receives the search address 61, it derives from it the new destination address 63 shown in FIG. 4e, via which the central station 15 now reaches the user station 29 '.
  • the packet radio network 17 dynamically reconfigures, so to speak, when individual radio connections 27 can no longer be maintained.
  • each user station 13 / intermediate station 14 of the packet radio network 17 does not necessarily have to have its own individual identifier. Since the path of the packet data record through the packet radio network 17 is determined not only by the identifier of the destination station but also by the identifier of the individual intermediate stations 14, there may be several user stations 13 with the same identifier provided that they are only from the central station 15 via different intermediate stations 14 be reached from.
  • the transmission / reception antenna 65 is provided with a transmission / reception switch 66, which forwards the incoming packet data records via a line 67 to an address evaluator 68.
  • This address evaluator 68 decides whether the received packet data record is intended for the intermediate station 14, should be forwarded by the intermediate station 14 or should be ignored. If the received packet data record is to be forwarded by the intermediate station 14 because it contains either a configuration address or a search address, or because the intermediate station 14 is to serve as an actual intermediate station here, the packet data record is led via a line 69 to a transmission amplifier 71.
  • This transmission amplifier 71 forwards the transmission data via a line 72 to the transmission / reception switch 66, which leads the data to the transmission / reception antenna 65.
  • the packet data sets are sent out by means of short transmission pulses, which can be in the range from 20 to 50 ms.
  • the packet records include e.g. a certain number of digitized data that are transported according to a fixed pattern. In this way, the packet radio network 17 connects the individual user stations 13 to the central station 15, and so to the main computer 11, using a random time-sharing method.
  • the packet data record is forwarded via a line 73 to a cluster controller 74.
  • the cluster controller 74 temporarily stores the data from the packet data record. Furthermore, it has a device 75 for generating differential data, the purpose of which will be explained in more detail later.
  • the cluster controller 74 is connected via a two-way line 76 to an emulation device 77 which simulates a data terminal which can be connected to the main computer 11. This is indicated in FIG. 5 by a further two-way line 78, which leads to a data terminal indicated at 79, which is a PC 80 in the example shown.
  • Emulation device 77 and data terminal 79 are combined in a terminal station, indicated at 81, on which the simulated data terminal 79 is generated.
  • the user can use the terminal station 81 to conduct a virtual dialog operation with the main computer 11, although the terminal station 81 itself is not a data terminal for the main computer 11.
  • the terminal station 81 itself is not a data terminal for the main computer 11.
  • This processing is carried out in such a way that a screen page of the simulated data terminal 79 is transmitted from the main computer 11 to the user station 13 / intermediate station 14 via one or more packet data records, where it is temporarily stored by the cluster controller 74.
  • data from the transferred screen page - which can be a screen mask, for example - are now changed.
  • the changed data are recorded by the previously mentioned device 75 for generating differential data and forwarded on a line 83 to a cryptography device 84.
  • This cryptography device 84 is used to encrypt and reduce the data to be transmitted as a data packet set.
  • the cryptographed and reduced data are forwarded via a line 85 to a device 87 for address generation.
  • This device 87 is also connected via a line 88 to the address evaluator 68, from which it receives the received destination address.
  • the device 87 converts the received destination address according to the method described in connection with FIG. 2 into the new destination address with which the packet data record is routed to the central station 15.
  • the packet data record thus provided with a destination address is led via a line 89 to the transmission amplifier 71, from where it reaches the transmission / reception antenna 65 via the transmission / reception switch 66.
  • the intermediate station 14 shown further comprises a device 91 for the network configuration, which is connected to the device 87 for address generation via a further two-way line 92.
  • This network configuration device 91 monitors the time that elapses before the response to a transmitted packet data record arrives at the intermediate station 14. If a predetermined period of time is exceeded here, the Device 91 for network configuration outputting a search signal 54, as was explained in connection with FIG. 4 above.
  • the device 91 also stores the own identifier of the intermediate station 14 as well as the identifier of the central station 15.
  • the configuration addresses or search addresses received from the intermediate station 14 are also loaded into the device 87 for address generation via the connecting line 88.
  • the device 91 for the network configuration causes the creation of a changed configuration address or a changed search address.
  • the central station 15, shown schematically in the block diagram in FIG. 6, is constructed in a similar manner to the intermediate station 14.
  • a send / receive switch 94 which performs similar tasks to the send / receive switch 66.
  • a received packet data record arrives in an address evaluator 95, which also serves as a buffer and a kind of multiplexer Function takes over.
  • the address evaluator 95 ensures that the various terminal stations 81 access the main computer 11 from the user stations 13 using the time sharing method and are operated by it.
  • the address evaluator 95 leads with its output line 96 to a cluster controller 97, which essentially corresponds to the cluster controller 74 of the intermediate station 14.
  • the data which the cluster controller 97 temporarily stores are changed.
  • the changed data are fed as differential data via an output line 98 into a cryptography device 99, which performs the same tasks as the cryptography device 84 from FIG. 5.
  • the cryptographed and reduced data are transmitted via an output line 101 to a device 102 which, like the address evaluator 95, performs a type of multiplexer / demultiplexer function.
  • the differential data set to be transmitted arrives via a line 103 into a device 104 for address generation, which in turn corresponds to device 87.
  • the device 104 for generating the address is also loaded via a line 105 with the destination address via which the associated reference data set had reached the central station 15. This destination address also reaches device 102, where it ensures synchronization of the time sharing.
  • the packet data record to be transmitted is supplied with the correct destination address and is then led via a line 106 to a transmission amplifier 107, which is connected to the transmission / reception switch 94 via its output line 108.
  • the central station 15 also has a device 109 for the network configuration, which is connected to the device 104 for address generation via a connecting line 110.
  • Device 109 outputs the configuration signal that was discussed in connection with FIG. 3.
  • the communication system described so far comprises an automatically building network, the hierarchy of which, so to speak, adjusts itself automatically and adapts dynamically to the changing circumstances of the network.
  • This packet radio network can easily accommodate other users to be expanded is fault-tolerant to the failure of intermediate stations and can be established in an area whose spatial extent cannot be predicted.
  • a network control center is not necessary, since each user also acts as an intermediate station and the network configures itself. If the network becomes too large, a second central station can be set up, which has its own identifier and sets up its own radio data network, which can overlap in whole or in part with that of the first central station.
  • this communication system has the advantage that a real terminal dialog can be carried out on a frequency of up to 50 terminals in a random time-sharing process via a virtual connection to the main computer. Since reduced and compressed packet data sets are transmitted, the individual stations in the radio data network 17 only have to go on the air very briefly, so that little transmission energy is required.

Abstract

Ein Verfahren zum Betreiben eines Kommunikationssystemes (12), das Paketdatensätze zwischen zumindest einer Zentralstation (15) und beliebigen aus einer Anzahl von Anwenderstation (14, 14) transportiert, umfaßt die Schritte: erzeugen eines Paketdatensatzes in einer Sendestation (13, 14, 15), das für eine Zielstation (13, 14, 15) bestimmt ist, erzeugen einer die Zielstation (13, 14, 15) kennzeichnenden Zieladresse, versehen des Paketdatensatzes mit der Zieladresse, senden des adressierten Paketdatensatzes über ein Kommunikationsnetz (16), empfangen des adressierten Paketdatensatzes in der Zentralstation (15) oder in einer Anwenderstation (13, 14), entschlüsseln der Zieladresse und verarbeiten des Paketdatensatzes. Das Verfahren und das entsprechende Kommunikationssystem sind dadurch gekennzeichnet, daß das Kommunikationsnetz (16) ein Paketfunknetz (17) ist, das Paketdatensätze über Funk transportiert.

Description

SYSTEM UND VERFAHREN ZUR DATENKOMMUNIKATION ÜBER EIN PAKETFUNNETZ
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kommunikationssystemes , das Paketdatensätze zwischen zumindest einer Zentralstation und beliebigen aus einer Anzahl von Anwenderstationen transportiert, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt : Erzeugen eines Paketdatensatzes in einer Sendestation , das für eine Zielstation bestimmt ist ,
Erzeugen einer die Zielstation kennzeichnenden Zieladresse,
Versehen des Paketdatensatzes mit der Zieladresse ,
Senden des adressierten Paketdatensatzes über ein Kommuni¬ kationsnetz ,
Empfangen des adressierten Paketdatensatzes an der Zentral¬ station oder an einer der Anwender Stationen,
Entschlüsseln der Zieladresse , und
Verarbeiten des Paketdatensatzes .
Die Erf indung betrifft ferner ein Kommunikationssystem , das über ein Kommunikationsnetz Paketdatensätze zwischen zumindest einer Zentralstation und beliebigen aus einer Anzahl von Anwenderstationen transportiert , wobei j eder Paketdatensatz eine Zieladresse umfaßt , die seinen Zielort in dem Kommunika¬ tionsnetz kennzeichnet .
Derartige Verfahren zum Betreiben eines Kommunikationssystemes sowie derartige Ko munikationssysteme selbst sind aus der Praxis bekannt .
Die bekannten Beispiele betreffen verkabelte Datennetze , wie zum Beispiel das ICE-Bus-System , das Ethernet oder ähnliche lokale Netze. Bei diesen Netzen hat jeder Teilnehmer eine eigene Kennummer, anhand derer erkannt wird, wem die im Netz trans¬ portierten Paketdatensätze gelten. Ferner sind in diesen Netzen Repeater vorgesehen, welche wegen der Dämpfung durch das Transportkabel zum Auffrischen der Signale dienen.
Weisen hier zum Beispiel zwei Teilnehmer aufgrund einer Fehl¬ schaltung die gleiche Kennummer auf oder fällt ein Repeater aus, so bricht das Netz zusammen.
Bei den bekannten verkabelten Datennetzen ist ferner von Nachteil, daß sie wegen der zu verlegenden Kabel nicht flexibel sind. Daruberhinaus muß die Struktur des Netzes genau bekannt sein, bevor ein weiterer Anwender auf das Netz aufgeschaltet werden kann, denn nur dort, wo bereits ein Kabel verlegt wurde, kann eine Anwenderstation eingerichtet werden.
Daruberhinaus ist es von Nachteil, daß ein derartiges verkabeltes Datennetz überhaupt erst dann in Betrieb gehen kann, wenn eine Art Grundstruktur mit Zentralstation und Repeatern aufgebaut wurde. Daruberhinaus unterliegen derartige Datennetze einer gewissen räumlichen Beschränkung, da die Erweiterung wegen des Verlegens neuer Kabel problematisch ist.
Weiterhin sind Funknetze zum Austausch von Paketdaten bekannt, wie sie beispielsweise unter dem Kürzel AX-25 in den Vereinigten Staaten auf Amateurfunkbasis betrieben werden. Bei diesen Funknetzen tauschen zwei Anwender unmittelbar über eine bestimmte Frequenz Paketdaten aus. Dies setzt jedoch voraus, daß den einzelnen Anwendern die Struktur des Netzes bekannt ist. Der Anwender muß nämlich wissen, wer wo und über welche Frequenz zu erreichen ist. Hier ist ferner eine unmittelbare Funkver¬ bindung erforderlich, wenn der Anwender den Empfangsbereich seines Gesprächspartners verläßt, besteht keine Verbindung mehr.
Weiterhin ist es bekannt, Daten über Funk auszutauschen, wobei auf beiden Seiten der Funkstrecke unabhängige Programme laufen, welche die Funkstrecke sozusagen zur Dateneingabe und/oder Datenausgabe verwenden. Hier werden lediglich Datensätze ausgetauscht, ein echter Terminaldialog mit einem Hauptrechner z.B. ist nicht möglich. Einen derartigen Datenaustausch verwendet zum Beispiel die Polizei bei einer mobilen Führerscheinkontrolle. Der verwendete Rundumfunk ermöglicht jedoch keine automatische Teilnehmeransprache, jeder Teilnehmer muß für sich entscheiden, ob die gesendete Information für ihn bestimmt ist.
Hier ist ferner von Nachteil, daß der Teilnehmer keinen Wechsel des auf dem Zentralrechner laufenden Programmes bewirken kann, er muß vielmehr das dort laufende Programm "kennen". Wenn hier z.B. das auf dem Zentralrechner laufende Programm geändert wird, so muß das auch in den bei den Anwendern laufenden Programmen vorgenommen werden. Auf diese Weise sind diese Systeme nicht sehr flexibel.
Ferner ist es bekannt, auch über bestehende zelluläre Netze wie C-Netz-Telefon oder Dl-Netz einen Dialog zwischen einzelnen PCs zu führen. Aber hier ist nur eine Punkt-Zu-Punkt-Verbindung möglich, nicht eine Verbindung eines Zentralrechners mit mehreren Anwendern. Derartige zelluläre Netze sind stehende statische Netze, die ein Netzwerkkontrollzentrum benötigen, um den Dialog zwischen den Anwendern zu überwachen. Jeder Anwender hat hier eine feste Nummer, so daß das Kontroll¬ zentrum überwachen muß, von wo sich der Teilnehmer meldet. Der Ausfall einer Relaisstation muß z.B. vom Kontrollzentrum erkannt werden, das dann Maßnahmen zur Störungsbeseitigung ergreift. Beim Verlassen eines Empfangsbereiches muß weiter auf eine andere Frequenz umgeschaltet werden, wobei feste Relaisstationen vorgesehen sind, um ein Gebiet abzudecken. Auch hier ist von Nachteil, daß die Struktur des Netzes vorgegeben sein muß, bevor der Betrieb überhaupt aufgenommen werden kann.
Daruberhinaus ist es bekannt, ein Kommunikationssystem der eingangs genannten Art mit Hilfe von Satellitenfunk aufzubauen und zu betreiben. Hier wird ein geostationärer Satellit etab¬ liert, so daß jeder Anwender über eine entsprechende Satelliten- funkantenne mit Hilfe des Satelliten mit einer Zentralstation kommunizieren kann. Derartige Systeme bringen jedoch immense Kosten mit sich. Außerdem ist es hier zunächst erforderlich, einen Satelliten in die Erdumlaufbahn zu bringen, bevor ein derartiges Kommunikationssystem eingerichtet werden kann. Bei den Unwägbarkeiten der Raumfahrt kann folglich ein derartiges System nicht schnell aufgrund sich kurzfristig ergebender Anforderungen eingerichtet werden.
Ferner sind verkabelte Rechnernetze bekannt, bei denen mehrere Teilnehmer über sogenannte Front-End-Prozessoren auf einem Zentralrechner arbeiten. Zur Datenreduktion werden hier bei der Übertragung sogenannte Clustercontroller verwendet, die lokal beim Anwender eine Bildschirmseite Zwischenspeichern und nur die veränderten Differenzdaten übertragen. Dies ist z.B. für das Bearbeiten von Bildschirmmasken gedacht. Diese verkabelten Rechnernetze sind jedoch mit den gleichen Nachteilen behaftet, wie die eingangs bereits diskutierten verkabelten Datennetze.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kommunikationssystem und ein Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß das Kommunikationssystem schnell und preiswert eingerichtet werden kann, ohne daß vorher eine Art Grundstruktur etabliert werden muß. Das entsprechende Kommunikationssystem soll dabei auch sehr große Entfernungen zwischen der Zentralstation und den Anwenderstationen zulassen und gegenüber dem Ausfall von möglichen Relaisstationen sowie gegenüber dem Ortswechsel eines Anwenders unempfindlich sein.
Hinsichtlich des eingangs genannten Verfahrens sowie hinsichtlich des eingangs genannten Kommunikationssystemes wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Kommunikationsnetz ein Paketfunknetz ist, das Paketdatensätze über Funk transportiert.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird auf diese Weise vollkommen gelöst. Ein Funknetz ist nämlich schnell und preiswert aufzubauen, wobei an die Standorte der Zentralstation und der Anwenderstationen nur geringe Anforderungen zu stellen sind. Das neue Kommunikationssystem sowie das Verfahren zu seinem Betreiben erlauben es daher, die Anwenderstationen über ein Gebiet zu verteilen, dessen Ausdehnung unbekannt oder unvorher¬ sehbar sein kann.
In einem Ausführungsbeispiel des neuen Verfahrens ist es bevorzugt, wenn der Schritt des Verarbeitens der Paketdatensätze die folgenden Schritte umfaßt: Bestimmen , ob der Paketdatensatz für die empfangene Anwenderstation bestimmt ist , und
Weitersenden des Paketdatensatzes über das Paketfunknetz , wenn der Paketdatensatz nicht für die empfangene Anwender¬ station bestimmt ist , wobei die empfangene Anwenderstation als Zwischenstation tätig wird .
Diese Maßnahme ist besonders von Vorteil , weil sie die räumliche Ausweitung des Netzes zuläßt . Die Struktur des Paket f unknetz es ist damit sozusagen "offen" , denn Anwenderstationen, die nicht im direkten Funkkontakt mit der Zentralstation stehen , werden über eine oder mehrere Zwischenstationen zur Zentralstation weitergeleitet . Da eine Anwenderstation gleichzeitig auch als Zwischenstation dient , handelt es sich um ein dynamisches Netz , das auch bei größerer Veränderung seiner Struktur nicht zusammen¬ bricht . Auch wenn z . B . eine Zwischenstation ausfällt , führt das zu keinen ernsten Störungen , denn die nächstgelegene Anwenderstation übernimmt automatisch die Aufgabe einer Zwischen¬ station .
Weiter ist es bevorzugt , wenn jede Station eine eigene Kennung aufweist , und wenn die Zieladresse die Kennungen der Sende¬ station, der Zielstation und der erforderlichen Zwischenstationen umfaßt .
Hier ist von Vorteil , daß die Zieladresse nicht nur den Zielort selbst , sondern daruberhinaus auch noch den Weg durch das Netz beschreibt . Dies führt einerseits zu einer sehr schnellen und effektiven Weiter leitung der Paketdatensätze , insbesondere in hoch komplizierten vernetzten Systemen, hat aber andererseits den weiteren Vorteil, daß das Netz gegenüber Anwenderstationen mit identischer Kennung unempfindlich ist. Wenn sich nämlich zwei Anwenderstationen mit identischer Kennung in verschiedenen Abschnitten des Netzes befinden, so haben sie unterschiedliche Transportwege in dem Netz, auf dem sie die Zentralstation erreichen. Da die Zieladresse diesen Transportweg jedoch ebenfalls enthält, kann es solange nicht zu "Mißverständnissen" im Netz kommen, wie sich Anwenderstationen mit identischer Kennung zumindest hinsichtlich der Transportwege unterscheiden. Auf diese Weise ist das neue Verfahren also sehr fehlertolerant.
Weiter ist es bevorzugt, wenn sich das Paketfunknetz selbst konfiguriert.
Hier ist von Vorteil, daß die Transportwege in dem Netz nicht vorgegeben werden müssen, sondern sich sozusagen im Betrieb des Netzes von selbst einstellen.
Dabei ist es dann bevorzugt, wenn sich das Paketfunknetz durch die folgenden Schritte selbst konfiguriert:
Erzeugen einer Konfigurationsadresse, die die Kennung der Zentralstation und zumindest eine Konfigurationskennung umfaßt,
Senden der Konfigurationsadresse von der Zentralstation aus über das Paketfunknetz,
Empfangen der Konfigurationsadresse an einer Anwender¬ station,
Erzeugen einer veränderten Konfigurationsadresse, Speichern der veränderten Konfigurationsadresse,
Senden der veränderten Konfigurationsadresse von der Anwenderstation aus über das Paketfunknetz,
Ableiten der für die empfangende Station spezifischen Zieladresse zum Adressieren der Zentralstation aus der gespeicherten und ggf. zuvor von anderen Zwischenstationen veränderten Konfigurationsadresse.
Hier ist von Vorteil, daß sich das Paketfunknetz sozusagen dynamisch konfiguriert, es ist kein Netzwerkkontrollzentrum erforderlich, das die Netzstruktur überwacht und kennt. Auf diese Weise läßt sich ein derartiges Kommunikationssystem schnell und preiswert etablieren.
Hier ist es weiter bevorzugt, wenn der Schritt des Erzeugens einer veränderten Konfigurationsadresse das Einbauen der Keimung der empfangenden Anwenderstation in die Konfigurationsadresse umfaßt.
Hier ist von Vorteil, daß die weiter gesendete veränderte Konfigurationsadresse sozusagen ihren bisherigen Weg im Paket¬ funknetz dokumentiert, so daß die jeweilige Anwenderstation aus dem bisher zurückgelegten Weg der Konfigurationsadresse seine eigene Zieladresse in Richtung Zentralstation bestimmen kann. Auch dies trägt dazu bei, daß das neue Kommunikationssystem auf schnelle und einfache Weise betrieben werden kann. Ins¬ besondere ist es vorab nicht erforderlich, die Grundstruktur des Netzes zu kennen. Die willkürliche Anordnung der Anwender¬ stationen konfiguriert sich selbst in logisch hierarchischer Weise, ohne daß ein Netzwerkkontrollzentrum dies zu überwachen hätte. Dabei ist es weiter bevorzugt, wenn die Zieladresse in sequen¬ tieller Reihenfolge die Kennungen der Sendestation, der Zwischen¬ station und der Zielstation umfaßt, und wenn der Schritt des Ableitens der Zieladresse das Speichern der veränderten Kon¬ figurationsadresse in in Bezug auf die Kennungen umgekehrter Reihenfolge umfaßt.
Diese Maßnahme ist nun insofern besonders von Vorteil, weil sie das Generieren neuer Zieladressen sehr einfach und logisch gestaltet. Ein Paketdatensatz, welcher die Zentralstation von der Anwenderstation 3 aus über die Zwischenstation 4 und 5 erreicht, kann nämlich nach erfolgter Verarbeitung von der Zentralstation aus über die Zwischenstationen 5 und 4 zur Anwenderstation 3 zurückgesandt werden.
Insgesamt ist es bevorzugt, wenn sich das Paketfunknetz nach der erstmaligen Einschaltung einer neuen Anwenderstation oder bei Teilausfall des Paketfunknetzes durch die folgenden Schritte neu konfiguriert:
Erkennen des Fehlens der Verbindung zur Zentralstation in der jeweils betroffenen Anwenderstation,
Erzeugen einer Suchadresse, die die Kennung der suchenden Anwenderstation und zumindest eine Konfigurationskennung umfaßt,
Senden der Suchadresse von der Anwenderstation aus über das Paketfunknetz,
Empfangen der Suchadresse an der Zentralstation oder einer anderen Anwenderstation, und Verarbeiten der Suchadresse.
Bei dieser Maßnahme ist besonders von Vorteil, daß die betreffen¬ de Anwenderstation sich ihren Weg zur Zentralstation sozusagen selbst sucht. Die Zieladresse wird dadurch dynamisch neu bestimmt, wenn sich die Netzstruktur ändert, ohne daß ein Netzwerkkontrollzentrum erforderlich wäre.
Hier ist es besonders bevorzugt, wenn das Verarbeiten der Suchadresse in einer Anwenderstation die Schritte umfaßt:
- Einbauen der eigenen Zieladresse für die Zentralstation in die Suchadresse, und
- Senden der verarbeiteten Suchadresse über das Paketfunknetz.
Diese Maßnahme ist von Vorteil, wenn das Gebiet, in dem sich das Kommunikationssystem ausbreitet, im wesentlichen begrenzt ist. Dann kann nämlich davon ausgegangen werden, daß die kurzfristige Unterbrechung der Verbindung zwischen einer Anwenderstation und der Zentralstation darauf zurückzuführen ist, daß die Anwenderstation sich außer Funkkontakt mit der Zwischenstation bewegt hat, über die sie bisher mit der Zentral¬ station verbunden war. In diesem Falle versucht die Anwender¬ station nämlich, über eine Zieladresse zur Zentralstation zu gelangen, welche von den empfangenden Zwischenstationen nicht weitergeleitet wird, da deren spezielle Kennung in dieser Zieladresse nicht enthalten ist.
Empfängt jetzt eine beliebige Zwischenstation die Suchadresse der suchenden Anwenderstation, so baut sie lediglich ihre eigene Zieladresse in Richtung Zentralstation in diese Suchadresse ein und sendet die Suchadresse an die Zentralstation weiter. Die Zentralstation wiederum erkennt anhand der Suchadresse, daß die suchende Anwenderstation sozusagen "verlorengegangen" war und speichert die neue Zieladresse der Anwenderstation.
Andererseits ist es bevorzugt, wenn das Verarbeiten der Such¬ adresse in einer Anwenderstation die folgenden Schritte umfaßt:
Einbau der eigenen Kennung der Anwenderstation in die Suchadresse, und
Senden der verarbeiteten Suchadresse über das Paketfunknetz.
Diese Maßnahme ist von Vorteil, wenn die Anwenderstationen z.B. in ein unbegrenztes Gebiet hineinfahren. Hier muß nämlich damit gerechnet werden, daß nicht nur die Verbindung einer Anwender¬ station zur Zentralstation unterbrochen ist, sondern daß auch einige der Zwischenstationen die Zentralstation nicht mehr erreichen können. Die Maßnahme ist andererseits auch dann von Vorteil, wenn sich die Netzstruktur sehr stark dynamisch ändert, wenn also die beim Anschalten des Netzes gefundenen Zieladressen nach einer gewissen Zeit nicht mehr den optimalen Weg der Paketdatensätze durch das Paketfunknetz wiederspiegeln. Eine einzelne AnwenderStation kann dann durch das Aussenden einer Suchadresse eine Rekonfiguration eines Teiles des Netzes bewirken. Dabei kann es durchaus vorkommen, daß bisherige Zwischenstationen jetzt nur noch als Anwenderstationen fungieren, während andere Anwenderstationen nun die Funktion einer Zwischen¬ station mit übernehmen. Es ist offensichtlich, daß ein derartiges Kommunikationssystem sich sehr leicht und schnell betreiben läßt und eine große Fehlertoleranz auch bezüglich des Ausfalles einiger Zwischenstationen zeigt. Weiterhin ist es bevorzugt, wenn das Verarbeiten der Suchadresse in der Zentralstation die Schritte umfaßt:
Ableiten der Zieladresse für die suchende Anwenderstation aus der Suchadresse, und
Senden eines Paketdatensatzes an die suchende Anwender¬ station.
Hier ist von Vorteil, daß unmittelbar nach dem Empfang der Suchadresse in der Zentralstation die suchende Anwenderstation über ihre neue Zieladresse informiert wird.
Dabei ist es weiter bevorzugt, wenn das Senden eines Paketdaten¬ satzes an die suchende Anwenderstation das erneute Senden des zuletzt abgesandten Paketdatensatzes umfaßt.
Auf diese vorteilhafte Weise wird sichergestellt, daß keine Informationen in dem Kommunikationssystem verlorengehen. Die Anwenderstation erkennt nämlich an dem Ausbleiben einer Antwort auf ihren zuletzt abgesandten Paketdatensatz die Unterbrechung der Verbindung zur Zentralstation. Obwohl entweder der Paket¬ datensatz auf dem Weg zur Zentralstation oder auf dem Weg zur Anwenderstation verlorengegangen sein kann, wird auf diese Weise der Betrieb fehlerfrei fortgesetzt. War der Paketdatensatz auf dem Weg zur Anwenderstation verlorengegangen, so erhält die Anwenderstation jetzt mit dem erneuten Senden die erwartete Antwort und kann weiterarbeiten. War allerdings der Paketdaten¬ satz auf dem Weg zur Zentralstation verlorengegangen, so erhält die Anwenderstation einen Paketdatensatz, den sie schon be¬ arbeitet hat. Dies veranlaßt die Anwenderstation unverzüglich, ihren zuletzt gesendeten und offensichtlich verlorengegangenen Paketdatensatz erneut abzusenden. Hinsichtlich des Kommunikationssystemes ist es bevorzugt, wenn Zwischenstationen vorgesehen sind, über welche die Paketdaten¬ sätze zwischen der Zentralstation und zumindest einigen der Anwender Stationen transportiert werden .
Diese Maßnahme hat den oben bereits diskutierten Vorteil , daß das Kommunikationssystem bezüglich der räumlichen Ausdehnung flexibel ist. Die einzelnen Anwenderstationen müssen nicht in unmittelbarer Funkverbindung mit der Zentralstation stehen , sondern können über Zwischenstationen mit dieser kommunizieren.
Ferner ist es bevorzugt , wenn zumindest einige der Zwischen¬ stationen Anwenderstationen sind .
Hier ist von Vorteil, daß die -Anwenderstationen auch die Funktion von Zwischenstationen übernehmen können , was die Struktur des Kommunikationssystemes insgesamt flexibler macht.
Weiterhin ist es bevorzugt, wenn zumindest einige der Anwender¬ stationen und/oder Zwischenstationen ortsveränderliche Stationen sind .
Hier ist von Vorteil , daß das Netz sozusagen in Bewegung sein kann, ohne daß besondere Maßnahmen ergriffen werden müssen .
Insgesamt ist es bevorzugt, wenn die Zentralstation und zumindest einige der -Anwenderstationen und/ oder Zwischenstationen je eine Vorrichtung zur Netzwerkkonf iguration enthalten, über welche sich das Netzwerk dynamisch selbst konf iguriert . Diese Maßnahme hat die ebenfalls bereits oben im Zusammenhang mit dem neuen Verfahren diskutierten Vorteile, daß nämlich zum Beispiel ohne ein Netzwerkkontrollzentrum das Kommunikations¬ system in Betrieb bleibt, auch wenn sich die Struktur des Netzes stark ändert.
Ferner ist es bevorzugt, wenn die Vorrichtung zur Netzwerkkon¬ figuration in der Zentralstation zumindest einmal nach dem Anschalten des Netzes oder nach einem Netzausfall ein Kon¬ figurationssignal erzeugt, das von den Zwischenstationen verarbeitet und weitergesandt wird und aus dem die Anwender¬ station ihre Zieladresse in Richtung Zentralstation ableiten.
Hier ist von Vorteil, daß überhaupt keine Grundstruktur für das Kommunikationssystem vorgesehen sein muß, das Netz kon¬ figuriert sich auf diese Weise vollständig selbst. Damit kann ein sich zum Beispiel in einer unbekannten oder unbegrenzten Region ausbreitendes Netz auf schnelle und einfache Weise errichtet werden.
Weiterhin ist es bevorzugt, daß die Vorrichtungen zur Netzwerk¬ konfiguration in den Zwischenstationen und/oder Anwenderstationen bei Teilausfall des Netzes oder bei neuem Anschalten einer Anwenderstation ein Suchsignal erzeugen, das von den Zwischen¬ stationen verarbeitet und weitergeleitet wird, und aus dem die Zentralstation die Zieladresse der sendenden Anwenderstation und/oder Zwischenstation ableitet.
Diese Maßnahme weist den bereits oben diskutierten Vorteil auf, daß ein neuer Anwender sich seine Zieladresse zur Zentralstation sozusagen selbst erzeugt. Er muß daher nicht wissen, in welchem Teil des Netzes er sich bef indet , dies wird mit Hilfe der Suchadresse sozusagen automatisch bestimmt . Andererseits hat diese Maßnahme den Vorteil, daß bei Teilausfall des Netzes z . B. durch Verlust einer Zwischenstation zumindest ein Teil des Netzes sich dynamisch neu konfiguriert.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der beigefügten Zeichnung .
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und nachstehend noch zu beschreibenden Merkmale und Maßnahmen nicht nur in Alleinstellung sondern auch in Kombination zum Bereich der vorliegenden Erfindung zählen .
Ein Ausführungsbeispiel der vorstehenden Erfindung ist nach¬ stehend beschrieben und in der beigefügten Zeichnung dargestellt.
Es zeigen :
Fig. 1 ein vernetztes Rechnersystem, welches das neue Kommunikationssystem verwendet;
Fig. 2 zwei Beispiele für Zieladressen in dem neuen Kom¬ munikationssystem;
Fig. 3 Beispiele für Konfigurationsadressen zum Konfigurieren des neuen Kommunikationssystemes;
Fig. 4 Beispiele für Suchadressen, wie sie in dem neuen Kommunikationssystem zur teilweisen Rekonfiguration verwendet werden;
Fig. 5 das Blockschaltbild einer Anwenderstation für das neue Kommunikationssystem; und Fig. 6 das Blockschaltbild der Zentralstation für das neue Kommunikationssystem.
In Fig. 1 ist mit 10 ein vernetztes Rechnersystem bezeichnet. Dieses Rechnersystem 10 umfaßt einen Hauptrechner 11, welcher über ein Kommunikationssystem 12 mit Anwenderstationen 13 verbunden ist, welche durch Kreise angedeutet sind. Einige der Anwenderstationen 13 sind über Zwischenstationen 14 mit einer Zentralstation 15 verbunden, wodurch ein Kommunikationsnetz 16 gebildet ist.
Das Kommunikationsnetz 16 ist in dem gezeigten Ausführungsbei- spiel ein Paketfunknetz 17, das Merkmale des Paketfunknetzes AX-25 verwendet.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Hauptrechner 11 über ein Satellitenkommunikationssystem 18 mit der Zentralstation 15 verbunden. Zu diesem Zweck ist ein geostationärer Satellit 21 vorgesehen, welcher von dem Hauptrechner 11 über eine Parabolantenne 22 und von der Zentralstation 15 über eine Parabolantenne 23 erreicht wird.
Das Satellitenkommunikationssystem 18 ist jedoch nur ein Beispiel, der Hauptrechner 11 kann auch unmittelbar über eine Direktverbindung 24 mit der Zentralstation 15 verbunden sein. Das Satellitenkommunikationssystem 18 wird insbesondere dann verwendet, wenn der Hauptrechner 11 zum Beispiel auf einem anderen Kontinent gelegen ist als das eigentliche Kommunikations¬ system 12. Die Zentralstation 15 ist an eine Sende-/Empfangsantenne 26 angeschlossen, über welche die Zentralstation 15 mit den einzelnen Anwenderstationen 13 und Zwischenstationen 14 in Funkverbindung steht. Diese Funkverbindungen sind durch Pfeile 27 angedeutet. Es ist zu erkennen, daß die einzelnen Anwender¬ stationen und Zwischenstationen mit eigenen Kennungen 28 versehen sind, welche für die in Fig. 1 unten rechts befindliche Anwender¬ station 13 *2* beträgt. Die Anwenderstation *2* ist über die Zwischenstationen *9* und *4* mit der Zentralstation 15 ver¬ bunden, welche die Kennung *1* aufweist. Dabei ist zu bemerken, daß die Zwischenstationen 14 selbst Anwenderstationen 13 sind.
Mit 29 ist eine mobile Anwenderstation mit der Kennung *5* bezeichnet, welche sich in Fig. 1 nach links bewegt. Dabei geht die Funkverbindung zu der Zwischenstation mit der Kennung *6* verloren. Auf noch zu beschreibende Weise stellt die Anwender¬ station 29' jetzt eine neue Funkverbindung 30 zu der Zwischen¬ station mit der Kennung *7* her, von wo aus sie über die Zwischenstationen *3* und *4* mit der Zentralstation 15 kom¬ muniziert.
Jetzt sei angenommen, daß es sich bei dem Paketfunknetz 17 um ein stark expandierendes Netz handelt, bei dem sich die Abstände zwischen den einzelnen Anwenderstationen und Zwischenstationen kontinuierlich vergrößern. Um die einzelnen Funkverbindungen 27 dennoch aufrecht zu erhalten, wird eine neue Zwischenstation 32 in das von dem Paketfunknetz 17 bediente Gebiet geschickt. Diese neue Zwischenstation 32 hat die Kennung *12*.
Auf ebenfalls noch näher zu beschreibende Weise stellt die neue Zwischenstation 32 jetzt neue Funkverbindungen 33 und 34 zu den Zwischenstationen mit den Kennungen *3* und *11* her. Die Anwenderstation *5* ist jetzt über *7* und *3* sowie *12* mit der Zentralstation 15 verbunden. Wenn sich jetzt wegen der weiteren Expansion des Paketfunknetzes 17 keine Funkverbindung 27 mehr zwischen der Zentralstation 15 und der Zwischenstation mit der Kennung *8* herstellen läßt, so kann dennoch diese Zwischenstation jetzt über die Zwischenstation *11* und die Zwischenstation *12* mit der Zentralstation 15 kommunizieren.
In dem insoweit beschriebenen Kommunikationssystem ist also sichergestellt, daß auch bei einer Expansion des Netzes oder aber bei einer großen Mobilität der Anwenderstationen die Kommunikation zwischen der Zentralstation 15 und den einzelnen Anwenderstationen 13 erhalten bleibt. Ein derartiges Kommuni¬ kationssystem könnte beispielsweise von der Polizei, der Feuerwehr, von Taxiunternehmen, bei Rettungs- oder Versorgungs¬ einsätzen in unerschlossenen/unwegsa en Gebieten verwendet werden. Ferner wäre es für Beratungsmobile beispielsweise der BfA, von Versicherungen oder Banken geeignet. In all diesen Fällen würde ein sich dynamisch etablierendes und sozusagen mitwachsendes Paketfunknetz dann von Vorteil sein, wenn die einzelnen Anwenderstationen unmittelbar auf Programme eines Hauptrechners zugreifen müßten. Bei Banken und Versicherungen würde dies im Rahmen der Kundenbetreuung z.B. bei der Durchrech¬ nung von Kreditlinien von Vorteil sein.
In dem insoweit beschriebenen Kommunikationssystem 12 erfolgt ein Austausch von Paketdatensätzen zwischen den AnwenderStationen 13 und der Zentralstation 15. Zu diesem Zweck werden an der sendenden Station - Anwenderstation 13 oder Zentralstation 15 - zunächst Paketdatensätze erzeugt, die über das Paketfunknetz 17 zu einer Zielstation transportiert werden sollen. Daruber¬ hinaus erzeugt die Sendestation eine Zieladresse, welche nicht nur den Zielort, sondern auch den Weg des Paketdatensatzes durch das Paketfunknetz 17 hindurch festlegt. Der ausgesendete Paketdatensatz wird von einer Zwischenstation 14 aufgenommen, welche zunächst prüft, ob der Paketdatensatz für sie selbst bestimmt ist. Ist dies nicht der Fall, wird weiter geprüft, ob die empfangende Zwischenstation auf der Strecke des Paket¬ datensatzes zwischen der Sendestation und der Zielstation liegt. Wenn dies der Fall ist, sendet die empfangende Zwischenstation
14 den Paketdatensatz wieder aus, usw. bis der Paketdatensatz die Zielstation erreicht.
Der Aufbau einer derartigen Zieladresse 37 ist in Fig. 2a dargestellt. Die Zieladresse 37 umfaßt zunächst eine Adreß- anfangskennung 38 sowie eine Adreßendekennung 39, die in dem gezeigten Ausführungsbeispiel der Einfachheit halber durch die Buchstaben A und E symbolisiert sind.
Ferner umfaßt die Zieladresse 37 eine Senderkennung 41, welche in dem gezeigten Beispiel die Kennung *1* der Zentralstation
15 ist. Weiterhin ist eine Zielkennung 42 vorgesehen, welche hier die Kennung *7* einer Anwenderstation 13 ist.
Zwischen der Senderkennung 41 und der Zielkennung 42 sind Kennungen 43, 44 für die Zwischenstationen vorgesehen, über welche der Paketdatensatz von der Zentralstation 15 zu der Anwenderstation 13 mit der Kennung *7* transportiert werden soll. In dem gezeigten Beispiel läuft diese Verbindung über die Zwischenstationen 14 mit den Kennungen *4* sowie *3*.
Die Zieladresse 37 in Fig. 2a gibt also den Weg eines Paketdaten¬ satzes von der Zentralstation 15 zu der Anwenderstation 13 mit der Kennung *7* wieder. In Fig . 2b ist eine weitere Zieladresse 46 dargestellt , welche den umgekehrten Weg eines Paketdatensatzes von der Anwender¬ station 13 mit der Kennung *7* zu der Zentralstation 15 mit der Kennung *l* beschreibt. Es ist zu erkennen , daß die Reihen¬ folge der Kennungen lediglich invertiert wurde . Wenn die Zentralstation 15 eine derartige Zieladresse 46 empfängt , kann sie daraus ohne weiteres die Zieladresse 37 ableiten, über welche sie den Sender wieder erreichen kann .
Anhand der Fig. 3 soll nun beschrieben werden, auf welche Weise diese Zieladressen den einzelnen Anwenderstationen 13 zugeordnet werden .
Das Paketfunknetz 17 wird nämlich nicht vorkonfiguriert, sondern konfiguriert sich nach dem erstmaligen Einschalten sozusagen selbst . Zu diesem Zweck gibt die Zentralstation 15 ein in Fig . 3a schematisch dargestelltes Konf igurationssignal 47 aus , das eine Konf igurationsadresse 48 ist .
Diese Konf igurationsadresse 48 enthält als Senderkennung 41 die Kennung *1* der Zentralstation 15 . Als Kennungen für die Zwischenstationen 43 , 44 sowie als Zielkennung 42 umfaßt die Konfigurationsadresse 48 Konf igurationskennungen 49 , welche in dem gezeigten Ausführungsbeispiel der Einfachheit halber durch eine 0 gekennzeichnet sind .
Diese Konfigurationsadresse 48 wird jetzt über das Paket f unknetz 17 ausgesandt und von den in Reichweite befindlichen Anwender¬ stationen 13 / Zwischenstationen 14 empfangen . Die empfangenden Stationen ändern die Konfigurationsadresse 48 in eine geänderte Konfigurationsadresse 51, wobei sie ihre eigene Kennung hinter die Kennung *1* der Sendestation 41 in die Konfigurationsadresse 48 einbauen. Die Konfigurationsadresse 51 aus Fig. 3b ist somit gegenüber der Konfigurationsadresse 48 um eine Position erweitert.
Es versteht sich, daß jede Zwischenstation 14 nun eine eigene geänderte Konfigurationsadresse 51 aussendet, welche von noch weiter von der Zentralstation 15 entfernten Anwenderstationen 13/Zwischenstationen 14 empfangen wird.
In dem in Fig. 3c gezeigten Beispiel hat die Zwischenstation 14 mit der Kennung *3* die Konfigurationsadresse 51 empfangen und in eine Konfigurationsadresse 53 umgewandelt.
Neben diesem Bearbeiten der Konfigurationsadressen 48, 51, 53 speichern die empfangenden Anwenderstationen 13/Zwischenstationen 14 die Konfigurationsadressen 48, 51, 53 und leiten daraus ihre eigene Zieladresse 46 in Richtung Zentralstation 15 ab. Zu diesem Zweck entfernen sie lediglich die Konfigurationskennungen 49 aus den Konfigurationsadressen. Wie schon anhand von Fig. 2 erklärt, ergibt sich die für die jeweilige Anwenderstation 13/Zwischenstation 14 zu verwendende Zieladresse 46 in Richtung Zentralstation 15 aus der umgekehrten Reihenfolge der in den Konfigurationsadressen 48, 51, 53 gespeicherten Kennungen.
Auf diese Weise wird jede Anwenderstation 13 und jede Zwischen¬ station 14 nach dem Anschalten des Paketfunknetzes 17 mit seiner spezifischen Zieladresse 46 versorgt, über welche sie die Zentralstation 15 erreicht. Die Zentralstation 15 selbst muß diese Zieladressen 46 nicht kennen, denn die Zieladressen werden ja mit den zur Zentralstation 15 abgesandten Paketdatensätzen mitgeschickt , so daß die Zentralstation 15 erkennen kann , von wem und auf welchem Wege der Paketdatensatz zu ihr gelangt .
Es versteht sich, daß das soeben beschriebene Verfahren lediglich beispielhaft ist, es ist nicht erforderlich, daß die Kennungen in der gezeigten seriellen Reihenfolge angeordnet sind . Auch die Symbole für Adreßanfangkennung, Adreßendekennung, Sender¬ kennung, Zielkennung etc. sind lediglich beispielhaft. Im Rahmen von kryptographierten und reduzierten Daten können die Kennungen auch nur noch mittelbar in den Zieladressen enthalten sein .
Anhand von Fig . 4 wird j etzt erklärt , wie eine "verlorenge¬ gangene" Anwenderstation 13 zur Zentralstation 15 zurückfindet. Hier sei der in Fig . 1 gestrichelt angedeutete Fall verwendet , in dem sich eine mobile Anwenderstation 29 mit der Kennung *5* aus dem Empfangsbereich ihrer bisherigen Zwischenstation mit der Kennung *6* herausbewegt hat .
Die Anwender Station 29 ' erkennt die Unterbrechung der Verbindung zur Zentralstation 15 daran , daß sie auf ihre ausgesandten Paketdatensätze keine Antwort mehr erhält. Nach einer vorherge¬ wählten Zeitspanne sendet die Anwenderstation 29 ' daher ein in Fig . 4a mit 54 bezeichnetes Suchsignal aus , das eine Such¬ adresse 55 darstellt .
Diese Suchadresse 55 enthält als Senderkennung 41 die Kennung *5* der suchenden Anwenderstation 29 ' und als Zielkennung 42 die Kennung *1* der Zentralstation 15. Die Kennungen 43 , 44 für die Zwischenstationen sind mit der bereits diskutierten Konf igurationskennung 49 versehen. In dem in Fig. 1 skizzierten Beispiel wird die Zwischenstation mit der Kennung *7* die Suchadresse 55 empfangen und daraus ablesen, daß die Station mit der Kennung *5* eine neue Verbindung zur Zentralstation 15 sucht. Aus diesem Grund fügt die Zwischen¬ station *7* ihre eigene Zieladresse in Richtung Zentralstation 15 in die Suchadresse 55 ein, so daß die neue Zieladresse 57 entsteht, die in Fig. 4b dargestellt ist.
Die neue Zieladresse 57 wird nun zur Zentralstation 15 wei¬ tergesandt, welche anhand der Konfigurationskennung 49 erkennt, daß die Station mit der Kennung *5* eine unterbrochene Verbindung anzeigt.
Aus der neuen Zieladresse 57 leitet die Zentralstation 15 die neue Zieladresse
*A*1*4*3*7*5*E*
ab, über welche sie den zuletzt an die Station *5* übermittelten Paketdatensatz erneut abschickt.
Auf diese Weise erfährt die Anwenderstation 29 ' ihre neue Zieladresse 57 und wird ebenfalls noch einmal mit dem zuletzt gesandten Paketdatensatz versorgt. War dieser Paketdatensatz verlorengegangen, so kann die Anwenderstation 29 weiterarbeiten. War aber dieser Paketdatensatz noch bei der Anwenderstation 29 angekommen, aber ihre Antwort in Richtung Zentralstation 15 verlorengegangen, so wird die Anwenderstation 29 ' ihrerseits ihren letzten Paketdatensatz erneut in Richtung Zentralstation 15 absenden, wo er wegen der nun bekannten neuen Zieladresse auch ankommen wird. Das soeben beschriebene Verfahren wird auch dann angewendet, wenn sich eine neue Anwenderstation in das Paketfunknetz 17 einschalten will.
Daruberhinaus gibt es noch den Fall, daß sich das Paketfunknetz 17 stark ausdehnt, so daß bisherige Verbindungen zwischen der Zentralstation 15 und Zwischenstationen 14 verlorengehen. Dies sei in Fig. 1 insofern angenommen, als die Funkverbindung 27 zwischen der Zentralstation 15 und der Zwischenstation mit der Kennung *8* unterbrochen sei. Gleiches gelte für die Funkver¬ bindung zwischen der Zentralstation 15 und der Zwischenstation 14 mit der Kennung *4*.
Auch jetzt wird die mobile Anwenderstation 29' keine Verbindung mehr zur Zentralstation 15 aufbauen können. Sie gibt daher wieder die in Fig. 4a schematisch angedeutete Suchadresse 55 aus.
In diesem Ausführungsbeispiel bauen die empfangenden Zwischen¬ stationen jetzt in die empfangene Suchadresse 55 nicht ihre eigene Zieladresse in Richtung Zentralstation 15 ein, denn diese kann ja mittlerweile ebenfalls nicht mehr zulässig sein. Aber selbst wenn diese Verbindung noch bestünde, könnte es sein, daß es inzwischen eine bessere und/oder kürzere Verbindung zur Zentralstation 15 gibt. Daher wird jetzt ein Verfahren angewandt, das dem Konfigurationsverfahren entspricht, das im Zusammenhang mit Fig. 3 bereits diskutiert wurde. Jede Anwenderstation 13/Zwischenstation 14 fügt nämlich ihre eigene Kennung in die Suchadresse 55 ein und sendet eine geänderte Suchadresse 59 wieder aus, wie dies in Fig. 4c angedeutet ist. Dieses Verfahren setzt sich fort, wobei in Fig. 4d eine Such¬ adresse 61 angedeutet ist, welche von der in Fig. 1 gestrichelt dargestellten Zwischenstation mit der Kennung *12* ausgesandt wird.
Wenn die Zentralstation 15 die Suchadresse 61 empfängt, leitet sie daraus die in Fig. 4e dargestellte neue Zieladresse 63 ab, über welche die Zentralstation 15 die Anwenderstation 29' nunmehr erreicht.
Durch das soeben beschriebene Verfahren konfiguriert sich das Paketfunknetz 17 sozusagen dynamisch neu, wenn einzelne Funkver¬ bindungen 27 nicht mehr aufrecht erhalten werden können.
In diesem Zusammenhang sei noch erwähnt, daß nicht zwingend jede AnwenderStation 13/Zwischenstation 14 des Paketfunknetzes 17 eine eigene individuelle Kennung aufweisen muß. Da der Weg des Paketdatensatzes durch das Paketfunknetz 17 nicht nur durch die Kennung der Zielstation sondern auch durch die Kennung der einzelnen Zwischenstationen 14 bestimmt ist, können durchaus mehrere Anwenderstationen 13 mit gleicher Kennung vorhanden sein, sofern sie nur über unterschiedliche Zwischenstationen 14 von der Zentralstation 15 aus erreicht werden.
Anhand von Fig. 5 wird nun der prinzipielle Aufbau einer Zwischenstation 14 näher erläutert.
Jede Zwischenstation 14, die auch eine Anwenderstation 13 sein kann, weist zunächst eine in Fig. 1 der Übersicht halber weggelassene Sende-/Empfangsantenne 65 auf. Die Sende-/Empfangs- antenne 65 ist mit einer Sende-/Empfangsweiche 66 versehen, welche die ankommenden Paketdatensätze über eine Leitung 67 zu einem Adreßbewerter 68 leitet. Dieser Adreßbewerter 68 entscheidet, ob der empfangene Paketdatensatz für die Zwischen¬ station 14 bestimmt ist, von der Zwischenstation 14 weitergesandt werden soll oder zu ignorieren ist. Wenn der empfangene Paket- datensatz von der Zwischenstation 14 weitergesandt werden soll, weil er entweder eine Konfigurationsadresse oder eine Suchadresse enthält, oder weil die Zwischenstation 14 hier als tatsächliche Zwischenstation dienen soll, so wird der Paketdatensatz über eine Leitung 69 zu einem Sendeverstärker 71 geführt. Dieser Sendeverstärker 71 gibt die Sendedaten über eine Leitung 72 zu der Sende-/Empfangsweiche 66 weiter, welche die Daten zur Sende-/Empfangsantenne 65 führt.
Hier sei bemerkt, daß die Paketdatensätze mittels kurzer Sendeimpulse ausgeschickt werden, welche im Bereich von 20 bis 50 ms liegen können. Das bedeutet, daß das Paketfunknetz 17 keine ständig stehenden Funkwellen umfaßt, sondern daß die einzelnen Stationen 13, 14, 15 nur dann senden, wenn sie tatsächlich Paketdatensätze abschicken wollen. Auf diese Weise verbrauchen die einzelnen Stationen 13, 14, 15 wenig Sendeener¬ gie. Die Paketdatensätze umfassen z.B. eine bestimmte Anzahl von digitalisierten Daten, die nach einem festen Muster trans¬ portiert werden. Das Paketfunknetz 17 verbindet auf diese Weise die einzelnen Anwenderstationen 13 sozusagen nach einem zufäl¬ ligen Time-Sharing-Verfahren mit der Zentralstation 15 und über diese mit dem Hauptrechner 11.
Ist der empfangene Paketdatensatz für die Zwischenstation 14 selbst bestimmt, so wird der Paketdatensatz über eine Leitung 73 in einen Clustercontroller 74 weitergegeben. Der Clustercon¬ troller 74 speichert die Daten aus dem Paketdatensatz zwischen. Ferner weist er eine Vorrichtung 75 zur Erzeugung von Differenz¬ daten auf, deren Zweck später noch näher erläutert werden wird.
Der Clustercontroller 74 ist über eine Zweiwegleitung 76 mit einer Emulationseinrichtung 77 verbunden, welche ein Daten¬ endgerät simuliert, das an den Hauptrechner 11 anschließbar ist. Dies ist in Fig. 5 durch eine weitere Zweiwegleitung 78 angedeutet, welche zu einem bei 79 angedeuteten Datenendgerät führt, das in dem gezeigten Beispiel ein PC 80 ist. Emulations¬ einrichtung 77 und Datenendgerät 79 sind zusammen in einer bei 81 angedeuteten Terminalstation zusammengefaßt, auf der das simulierte Datenendgerät 79 erzeugt wird.
Auf diese Weise kann der Anwender mit Hilfe der Terminalstation 81 einen virtuellen Dialogbetrieb mit dem Hauptrechner 11 führen, obwohl die Terminalstation 81 selbst kein Datenendgerät für den Hauptrechner 11 ist. Auf diese Weise ist es z.B. möglich, mit Hilfe eines einfachen PCs 81 ein IBM-Datenendgerät 3270 zu simulieren, mit dem man auf einem Hauptrechner 11 im echten Dialogbetrieb Programme bearbeiten kann.
Diese Bearbeitung erfolgt derart, daß von dem Hauptrechner 11 über einen oder mehrere Paketdatensätze eine Bildschirmseite des simulierten Datenendgerätes 79 zu der Anwenderstation 13/Zwischenstation 14 übertragen wird, wo sie von dem Clustercon¬ troller 74 zwischengespeichert wird. Im simulierten Dialogbetrieb werden jetzt Daten aus der übertragenen Bildschirmseite - die z.B. eine Bildschirmmaske sein kann - geändert. Die geänderten Daten werden von der bereits erwähnten Vorrichtung 75 zur Differenzdatenerzeugung erfaßt und auf einer Leitung 83 zu einer Cryptographieeinrichtung 84 weitergeleitet. Diese Cryptographie- einrichtung 84 dient zur Verschlüsselung und Reduzierung der als Datenpaketsatz zu übertragenden Daten. Wegen der Übertragung von Differenzdaten sowie der Cryptographierung und Reduzierung dieser Differenzdaten werden nur wenige Daten zwischen dem Hauptrechner 11 und der Terminalstation 81 ausgetauscht, obwohl auf dem simulierten Datenendgerät 79 eine ganze Bildschirmseite abgebildet wird. Dieses Verfahren erlaubt es, relativ wenig Daten über einen Paketdatensatz zu transportieren, so daß die Sendezeiten für einen Paketdatensatz im Bereich von 20 bis 50 ms liegen können. Auf diese Weise ist es möglich, auf einer einzigen Frequenz bis zu 50 Terminalstationen 81 über das Paketfunknetz 17 mit dem Hauptrechner 11 zu verbinden und dabei echten Dialogbetrieb zu gewährleisten.
Die cryptographierten und reduzierten Daten werden über eine Leitung 85 in eine Vorrichtung 87 zur Adreßerzeugung weitergelei¬ tet. Diese Vorrichtung 87 ist über eine Leitung 88 ebenfalls mit dem Adreßbewerter 68 verbunden, von dem sie die empfangene Zieladresse erhält. Die Vorrichtung 87 wandelt die empfangene Zieladresse nach der im Zusammenhang mit Fig. 2 beschriebenen Methode in die neue Zieladresse um, mit welcher der Paketdaten¬ satz zur Zentralstation 15 geleitet wird. Der so mit einer Zieladresse versehene Paketdatensatz wird über eine Leitung 89 zu dem Sendeverstärker 71 geführt, von wo er über die Sende-/Empfangsweiche 66 zur Sende-/Empfangsantenne 65 gelangt.
Die gezeigte Zwischenstation 14 umfaßt ferner eine Vorrichtung 91 für die Netzkonfiguration, welche über eine weitere Zwei¬ wegleitung 92 mit der Vorrichtung 87 zur Adreßerzeugung verbunden ist. Diese Vorrichtung 91 zur Netzkonfiguration überwacht die Zeit, die vergeht, bis die Antwort auf einen ausgesandten Paketdatensatz in der Zwischenstation 14 eintrifft. Wird hier eine vorbestimmte Zeitdauer überschritten, so veranlaßt die Vorrichtung 91 zur Netzkonfiguration das Ausgeben eines Such¬ signales 54, wie es im Zusammenhang mit Fig. 4 oben erläutert wurde. Die Vorrichtung 91 speichert ferner die eigene Kennung der Zwischenstation 14 so wie die Kennung der Zentralstation 15.
Es sei noch erwähnt, daß über die Verbindungsleitung 88 auch die von der Zwischenstation 14 empfangenen Konfigurationsadressen oder Suchadressen in die Vorrichtung 87 zur Adressenerzeugung geladen werden. In diesem Falle veranlaßt die Vorrichtung 91 für die Netzkonfiguration das Erstellen einer geänderten Konfigurationsadresse oder einer geänderten Suchadresse.
In ähnlicher Weise wie die Zwischenstation 14 ist auch die in Fig. 6 schematisch im Blockschaltbild dargestellte Zentralstation 15 aufgebaut. An die Sende-/Empfangsantenne 64 schließt sich eine Sende-/Empfangsweiche 94 ein, welche ähnliche Aufgaben erfüllt wie die Sende-/Empfangsweiche 66. Ein empfangener Paketdatensatz gelangt auf diese Weise in einen Adreßbewerter 95, welcher gleichzeitig als Zwischenspeicher dient und eine Art Multiplexer-Funktion übernimmt. Mit anderen Worten sorgt der Adreßbewerter 95 dafür, daß die verschiedenen Terminal¬ stationen 81 aus den Anwenderstationen 13 im Time-Sharing- Verfahren auf den Hauptrechner 11 zugreifen und von diesem bedient werden. Zu diesem Zweck führt der Adreßbewerter 95 mit seiner Ausgangsleitung 96 auf einen Clustercontroller 97, der im wesentlichem dem Clustercontroller 74 der Zwischenstation 14 entspricht. Im Dialogbetrieb über die Verbindungsleitung 24 zu dem Hauptrechner 11 werden die Daten, die der Clustercon¬ troller 97 zwischenspeichert, verändert. Die geänderten Daten werden als Differenzdaten über eine Ausgangsleitung 98 in eine Cryptographieeinrichtung 99 geleitet, welche die selben Aufgaben übernimmt, wie die Cryptographieeinrichtung 84 aus Fig. 5. Die cryptographierten und reduzierten Daten werden über eine Ausgangsleitung 101 in eine Vorrichtung 102 übertragen, welche wie der Adreßbewerter 95 eine Art Multiplexer/Demultiplexer- Funktion übernimmt.
Der zu übertragende Differenzdatensatz gelangt über eine Leitung 103 in eine Vorrichtung 104 zur Adreßerzeugung, welche wiederum der Vorrichtung 87 entspricht. Die Vorrichtung 104 zur Adre߬ erzeugung wird ebenfalls über eine Leitung 105 mit der Ziel¬ adresse geladen, über welche der zugehörige Referenzdatensatz die Zentralstation 15 erreicht hatte. Diese Zieladresse gelangt auch in die Vorrichtung 102, wo sie für die Synchronisierung des Time-Sharings sorgt.
In der Vorrichtung 104 wird der zu übertragende Paketdatensatz mit der korrekten Zieladresse versorgt und dann über eine Leitung 106 zu einem Sendeverstärker 107 geführt, welcher über seine Ausgangsleitung 108 mit der Sende-/Empfangsweiche 94 verbunden ist.
Auch die Zentralstation 15 weist eine Vorrichtung 109 für die Netzkonfiguration auf, welche über eine Verbindungsleitung 110 mit der Vorrichtung 104 zur Adreßerzeugung verbunden ist.
Die Vorrichtung 109 gibt das Konfigurationssignal aus, das im Zusammenhang mit Fig. 3 diskutiert wurde.
Abschließend sei noch erwähnt, daß das insoweit beschriebene Kommunikationssystem ein sich automatisch aufbauendes Netz umfaßt, dessen Hierarchie sich sozusagen von selbst einstellt und an die wandelnden Gegebenheiten des Netzwerkes dynamisch anpaßt. Dieses Paketfunknetz kann problemlos um weitere Anwender erweitert werden, ist fehlertolerant gegenüber dem Ausfall von Zwischenstationen und kann in einem Gebiet etabliert werden , dessen räumliche Ausdehnung nicht vorhersehbar ist . Es ist kein Netzwerkkontrollzentrum erforderlich, da j eder Anwender auch als Zwischenstation wirkt und sich das Netz von selbst kon¬ figuriert . Wenn das Netz zu groß wird, kann eine zweite Zentral¬ station aufgestellt werden , die eine eigene Kennung aufweist und ein eigenes Funkdatennetz errichtet , das sich ganz oder teilweise mit dem der ersten Zentralstation überlappen kann .
Hinsichtlich des beschriebenen vernetzten Rechnersystems hat der Einsatz dieses Ko munikationssystems den Vorteil , daß auf einer Frequenz bis 50 Terminals im zufälligen Time-Sharing- Verfahren einen echten Terminaldialog über eine virtuelle Verbindung mit dem Hauptrechner durchführen können. Da reduzierte und komprimierte Paketdatensätze übertragen werden, müssen die einzelnen Stationen in dem Funkdatennetz 17 j eweils nur sehr kurz auf Sendung gehen, so daß wenig Sendeenergie benötigt wird.

Claims

Patentansprüche
Verfahren zum Betreiben eines Kommunikationssystemes (12) , das Paketdatensätze zwischen zumindest einer Zentralstation (15) und beliebigen aus einer Anzahl von Anwenderstationen (13, 14) transportiert, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt:
- Erzeugen eines Paketdatensatzes in einer Sendestation (13, 14, 15), das für eine Zielstation (13, 14, 15) bestimmt ist,
Erzeugen einer die Zielstation (13, 14, 15) kenn¬ zeichnenden Zieladresse (37, 46),
Versehen des Paketdatensatzes mit der Zieladresse (37, 46),
- Senden des adressierten Paketdatensatzes über ein Kommunikationsnetz (16) ,
- Empfangen des adressierten Paketdatensatzes in der Zentralstation (15) oder in einer Anwenderstation (13, 14), Entschlüsseln der Zieladresse (37, 46), und
Verarbeiten des Paketdatensatzes,
dadurch gekennzeichnet, daß das Kommunikationsnetz (16) ein Paketf nknetz (17) ist, das Paketdatensätze über Funk transportiert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Verarbeitens des Paketdatensatzes die Schritte umfaßt:
Bestimmen, ob der Paketdatensatz für die empfangende Anwenderstation (13, 14) bestimmt ist, und
Weitersenden des Paketdatensatzes über das Paketfunk¬ netz (17) , wenn der Paketdatensatz nicht für die empfangende Anwenderstation (13, 14) bestimmt ist, wobei die empfangende Anwenderstation (13, 14) als Zwischenstation (14) tätig wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Station (13, 14, 15) eine eigene Kennung aufweist, und daß die Zieladresse (37, 46) die Kennungen der Senderstation (13, 14, 15), der Zielstation (13, 14, 15) und der erforderlichen Zwischenstationen (14) umfaßt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Paketfunknetz (17) sich selbst konfiguriert. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Paketfunknetz (17) sich durch die folgenden Schritte selbst konfiguriert:
Erzeugen einer Konfigurationsadresse (48) , die die Kennung der Zentralstation (15) und zumindest eine Konfigurationskennung (49) umfaßt,
Senden der Konfigurationsadresse (48) von der Zentral¬ station (15) aus über das Paketfunknetz (17) ,
- Empfangen der Konfigurationsadresse (48) an einer Anwenderstation (13, 14),
Erzeugen einer veränderten Konfigurationsadresse (51) ,
Speichern der veränderten Konfigurationsadresse (51) ,
ggf. Senden der veränderten Konfigurationsadresse (51) über das Paketfunknetz (17) , und
Ableiten der für die empfangende Station (13, 14) spezifischen Zieladresse (37) zum Adressieren der Zentralstation (15) aus der gespeicherten und ggf. zuvor von anderen Zwischenstationen (14) veränderten Konfigurationsadresse (51, 53) .
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Erzeugens einer veränderten Konfigurations¬ adresse (51, 53) das Einbauen der Kennung der empfangenden Anwenderstation (13, 14) in die Konfigurationsadresse (48, 51, 53) umfaßt. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zieladresse (37, 46) in sequentieller Reihenfolge die Keimungen der Senderstation (30, 40, 50), der Zwischen¬ station (14) und der Zielstation (13, 14, 15) umfaßt, und daß der Schritt des Ableitens der Zieladresse (37, 46) das Speichern der veränderten Konfigurationsadresse (38, 51, 53) in in Bezug auf die Kennungen umgekehrter Reihenfol¬ ge umfaßt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Paketfunknetz (17) sich nach der erstmaligen Einschaltung einer neuen Anwenderstation (12, 29') oder bei Teilausfall des Paketfunknetzes (17) durch die folgenden Schritte neu konfiguriert:
Erkennen der fehlenden Verbindung zur Zentralstation (15) in der jeweils betroffenen Anwenderstation (13, 29'),
- Erzeugen einer Suchadresse (55) , die die Kennung der suchenden Station (13, 29') und zumindest eine Konfigurationskennung (49) umfaßt,
- Senden der Suchadresse (55) von der Anwenderstation (13) aus über das Paketfunknetz (17) ,
Empfangen der Suchadresse (55) an der Zentralstation (15) oder einer anderen Anwenderstation (13, 14), und
Verarbeiten der Suchadresse (55) . 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verarbeiten der Suchadresse (55) in einer Anwender¬ station (13) die Schritte umfaßt:
Einbauen der eigenen Zieladresse (37, 46) für die Zentralstation (15) in die Suchadresse (55) , und
Senden der verarbeiteten Suchadresse (57) über das Paketfunknetz (17) .
10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verarbeiten der Suchadresse (55) in einer Anwender¬ station (13) die Schritte umfaßt:
Einbau der eigenen Kennung der Anwenderstation (13, 14) in die Suchadresse (55) , und
Senden der veränderten Suchadresse (59, 61) über das Paketfunknetz (17) .
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Verarbeiten der Suchadresse (55, 59, 61) in der Zentralstation (15) die Schritte umfaßt:
Ableiten der Zieladresse (37, 46) für die suchende Anwenderstation (13, 14) aus der Suchadresse (55, 57, 59, 61) , und
Senden eines Paketdatensatzes an die suchende Anwen¬ derstation (13, 14). 3
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Senden eines Paketdatensatzes an die suchende Anwender¬ station (13, 14) das erneute Senden des zuletzt gesendeten Paketdatensatzes umfaßt.
13. Kommunikationssystem, das über ein Kommunikationsnetz (16) Paketdatensätze zwischen zumindest einer Zentralstation (15) und beliebigen aus einer Anzahl von Anwenderstationen (13, 14) transportiert, wobei jeder Paketdatensatz eine Zieladresse (37, 46) umfaßt, die seinen Zielort (13, 14, 15) in dem Kommunikationsnetz (16) kennzeichnet, dadurch gekennzeichnet, daß das Kommunikationsnetz (16) ein Paketfunknetz (17) ist, das Paketdatensätze über Funk transportiert.
14. Kommunikationssystem nach Anspruch 13, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß Zwischenstationen (14) vorgesehen sind, über welche die Paketdatensätze zwischen der Zentralstation (15) und zumindest einigen der Anwenderstationen (13) transportiert werden.
15. Kommunikationssystem nach Anspruch 14, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß zumindest einige der Zwischenstationen (14) Anwenderstationen (13) sind.
16. Kommunikationssystem nach Anspruch 14 oder Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einige der Anwender¬ stationen (13) und/oder Zwischenstationen (14) ortsveränder¬ liche Stationen (29) sind. 17. Kommunikationssystem nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentralstation (15) und zumindest einige der Anwenderstationen (13) und/oder Zwischenstationen (14) je eine Vorrichtung (91, 109) für die Netzwerkkonfiguration enthalten, über welche sich das Paketfunknetz (17) dynamisch selbst konfiguriert.
18. Kommunikationssystem nach Anspruch 17, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Vorrichtung (109) für die Netzwerkkon¬ figuration in der Zentralstation (15) zumindest einmal nach dem Anschalten des Netzes oder nach einem Netzausfall ein Konfigurationssignal (47) erzeugt, das von den Zwischen¬ stationen (14) verarbeitet und weitergesandt wird und aus dem die Anwenderstationen (13, 14) ihre Zieladresse (37, 46) in Richtung Zentralstation (15) ableiten.
19. Kommunikationssystem nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (91) für die Netzwerk¬ konfiguration in den Anwenderstationen (13) und/oder Zwischenstationen (14) bei Teilausfall des Netzes oder bei neuem Anschalten einer Anwenderstation (12) ein Suchsignal (54) erzeugen, das von den Zwischenstationen (14) verarbeitet und weitergesendet wird, und aus dem die Zentralstation (15) die Zieladresse (37, 46) der sendenden Anwenderstation (13) und/oder Zwischenstation (14) ableitet.
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