WO2004036790A1 - Steuerungsverfahren zur verwaltung der übertragungskapazität von zumindest einer relaisstation eines übertragungssystems, sowie entsprechende steuerungseinheit - Google Patents

Steuerungsverfahren zur verwaltung der übertragungskapazität von zumindest einer relaisstation eines übertragungssystems, sowie entsprechende steuerungseinheit Download PDF

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WO2004036790A1
WO2004036790A1 PCT/EP2003/011135 EP0311135W WO2004036790A1 WO 2004036790 A1 WO2004036790 A1 WO 2004036790A1 EP 0311135 W EP0311135 W EP 0311135W WO 2004036790 A1 WO2004036790 A1 WO 2004036790A1
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WO
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traffic
transmission
contributions
station
time
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PCT/EP2003/011135
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Andreas Klimmek
Volker Jarsch
Karl Classen
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Nd Satcom Ag
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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
    • H04B7/18584—Arrangements for data networking, i.e. for data packet routing, for congestion control
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14—Relay systems
    • H04B7/15—Active relay systems
    • H04B7/204—Multiple access
    • H04B7/212—Time-division multiple access [TDMA]

Definitions

  • the present invention relates to a control method for managing the transmission capacity of at least one relay station of a transmission system, and to a corresponding control unit.
  • the present invention relates generally to a control method for managing the transmission capacity of at least one relay station of a transmission system, the transmission system also comprising at least one transmitting station, at least one receiving station and one control unit controlling the at least one transmitting station, the at least one relay station and the at least one receiving station consists.
  • the following invention is not limited to any particular transmission system, but will be described in more detail using the example of a satellite transmission system.
  • a satellite is used as the relay station of the transmission system.
  • ground-based relay stations can also be used as relay stations (for example relay stations in radio relay systems).
  • the present invention is not restricted to a specific transmission medium. Rather, wireless transmission, for example by radio, can be used, but wired transmission links can also be controlled accordingly.
  • any type of transmission can be controlled in a transmission system according to the present invention, for example also in the case of infrared transmission or transmission in the range of visible light wavelengths.
  • the supply of video contributions (for example interviews, reports) to radio stations via satellite is a special application. It is about the transmission of the contributions from a transmitting station (for example a broadcasting van on site) via the satellite as a relay station to a television station as a receiving station. It does not affect the transmission from the television station to the home receiver.
  • MPEG moving pictures expert group
  • This coding makes it possible to transmit the video signals at a data rate that is significantly reduced compared to the original video signal.
  • encodings are chosen so that e.g. B. a data rate of 4 Mbps (megabits per second) or 6, 8, 16 or 24 Mbps is necessary for the actual transmission from the transmitting station via the satellite as a relay station.
  • a lower data rate of, for example, 4 Mbps is used for lower demands on the image quality (for example in interviews) and 24 Mbps for high requirements (for example sports broadcasts).
  • subgroups which are known as MPEG-1, MPEG-2 etc.
  • Such an MPEG data stream Before such an MPEG data stream is transmitted as traffic to be transmitted in the transmission system from the transmitting station to the satellite as a relay station, it must be processed, ie coded, so that, for example, a secure transmission is achieved. This is done according to the DVB standard (digital video broadcast). Before the data coded in this way can be transmitted, a transmission path must be set up via the satellite. Such a transmission link is also referred to as a link. Such a link is established by switching the modulator on the transmitting side and the demodulator on the receiving side to the corresponding frequency bandwidth and coding. The relevant frequency bandwidth must have been reserved beforehand on the satellite. A section of the total satellite capacity is thus made available to each user. Such a section is also referred to as a slot.
  • a known system from the company Netia in France supports users or a network operator in planning the occupancy of satellite capacity interactively using a bar graph-like user interface. Different users can register their transmission requests via a screen and these registrations are stored in a database. The user or network operator can see which slots are currently free and at what times they are occupied. The system also has a timer that is assigned to the
  • Time points that are stored in the database which switches the links between the different stations, in such a way that no conflicts arise. To do this, it sends commands to the sending and receiving stations and sets them, for example, to the frequency and bandwidth of the link, and switches the link off again after the scheduled time.
  • this system is only adapted to DVB or MPEG transmissions, with a corresponding contribution being sent as a continuous contribution.
  • satellite capacity is reserved in advance for the delivery of video contributions to broadcasters via satellite as a relay station. This reservation usually also extends over periods in which nothing is transmitted. As a result, there are costs for the reserved satellite capacity, but it is largely not used. Furthermore, it cannot be used by other users of the system because it is reserved. In addition, transmission peaks also arise from the fact that contributions are transmitted at predetermined times, although they are not time-critical and could also be transmitted earlier or later within a certain time window. Due to such reservations, other users are still prevented from sending their own contributions at these times (or in these periods). A corresponding slot is often allocated in the long term, regardless of whether it is used or not.
  • this object is achieved, for example, by a control method for managing the transmission capacity of at least one relay station of a transmission system, the transmission system (FIG. 3) also consisting of at least two transmitting stations (FIG. 4), at least one receiving station, and one of the at least one transmitting station, the at least one relay station and the at least one receiving station coordinating control unit (CTRL), wherein a respective transmitting station (FIG.
  • IP type of traffic
  • a respective receiving station is configured to at least to receive a type of traffic
  • a respective relay station is configured to forward this at least one type of traffic from the transmitting station to the receiving station
  • the control unit coordinating this is configured to carry out the following steps: detecting (S51, S21) the from de n at least two transmission stations for traffic to be transmitted and coordination (S53; 7) the transmission of the traffic to be transmitted, taking into account previously coordinated traffic within a specified time window and frequency range permissible for the transmission of the traffic to be transmitted, the traffic to be coordinated being composed of traffic contributions, the volume of which is determined by the duration of the traffic Determines the traffic contribution and the required bandwidth of the traffic contribution, and the coordination takes place in such a way that the area of the traffic contributions is maximized within the area of a frequency-time diagram defined by the permissible specified time window and the permissible frequency range.
  • a control unit for administration the transmission capacity of at least one relay station of a transmission system the transmission system also consisting of at least two transmitting stations and at least one receiving station, with a respective transmitting station being designed to provide at least one type of traffic for transmission, a respective receiving station being designed to at least to receive a type of traffic, and a respective relay station is designed to forward these at least one type of traffic from the transmitting station to the receiving station
  • the control unit comprises: detection means (S51, S21) for detecting the traffic to be transmitted, coordination means for coordinating ( S53; FIG.
  • the coordinating traffic is composed of traffic contributions, the traffic volume of which is determined by the duration of the traffic contribution and the required bandwidth of the traffic contribution, and the coordination takes place in such a way that within the area of a frequency defined by the permissible specified time window and the permissible frequency range Time chart the area of traffic contributions is maximized; and control means which, in response to an output of the coordination means, control the coordinated transmission of the traffic from the respective at least one transmission station via the at least one relay station to the respective at least one reception station.
  • a slot is consequently used efficiently, the number of slots required for a user can be kept as small as possible, and as a result the user can transmit his video contributions to the television station at low cost. Furthermore, transmission capacity is not blocked by non-time-critical video contributions for other users who - although not time-critical - have already reserved transmission capacity in a predetermined time window.
  • the efficiency of the use of the relay station is improved by the combination of transmission techniques for a type of traffic assigned in each case (for example TDMA and IP-DVB) in connection with the control method.
  • the control method distinguishes between non-critical and real-time transmissions and transmits them depending on the requested and available satellite capacity.
  • the data volume of the contributions which results from the data rate and the duration of the contribution, serves as a further distinguishing criterion for types of traffic.
  • the use of several transmitting and / or receiving stations according to the invention in a network also enables the efficient exchange of extensive articles, such as films, interviews and reports from the television stations or studios.
  • the system according to the invention enables new services and applications, leads to an equalization of traffic and better distribution of satellite use and the associated cost savings or increase in profit / sales due to the increased use of existing resources.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of the assignment of traffic types to transmission modes
  • Fig. 2 shows a flowchart showing details of mode selection
  • FIG. 3 shows a block diagram of a transmission system in which the control method according to the invention is used
  • FIG. 4 shows a block diagram of a transmitting or receiving station according to the present invention.
  • Fig. 5 shows a flow diagram illustrating the steps for transmission coordination
  • FIG. 8 illustrates an optional bandwidth reservation
  • FIG. 1 shows a schematic representation of the assignment of traffic types to transmission modes or routes.
  • video contributions can be divided into different types of traffic, for example. These types of traffic can originate, for example, from different data sources or different coding methods. Traffic types can be differentiated based on their data rate.
  • an arrow from right to left shows the direction of increasing data rate.
  • a freely definable threshold value marks a data rate above which one speaks of broadband traffic and below which one speaks of medium bandwidth traffic to low bandwidth traffic. Another threshold (not shown) is used to distinguish between low and medium bandwidth traffic.
  • non-IP traffic the Internet protocol
  • MPEG traffic that is not based on the Internet protocol IP and traffic based on the Internet protocol IP.
  • a distinction can still be made between live or real-time traffic and pre-recorded traffic that is sent after the recording with a delay.
  • This distinction between live and delayed transmissions also applies to IP-based medium bandwidth traffic.
  • Low-bandwidth traffic is, for example, Internet protocol-based voice transmissions, which are mostly to be transmitted in real time and are referred to as VoIP or “voice over IP”.
  • VoIP Internet protocol-based voice transmissions
  • FIG. 2 shows a flow chart showing details of mode selection.
  • the mode selection starts according to FIG. 2 in a step S20.
  • each transmitter station carries out such a mode selection for the contributions to be transmitted or for the traffic to be transmitted ("traffic" includes any data to be transmitted, i.e. payload data or payload as well as control data). ( However, it is also possible to shift this mode selection to the control unit.)
  • a transmitter station can equally be a transceiver station, but in connection with the present invention, the transmitter station part is considered separately from the receiver station part for such a transceiver station.
  • the traffic to be transmitted is recorded in step S 21.
  • the traffic to be transmitted can arrive in real time from the data source, possibly via an intermediate encoder, at the transmitting station (eg MPEG or non-IP), or already on a storage medium assigned to the transmitting station be saved (eg IP)
  • a distinction is made as to whether the traffic is in IP format for example.
  • the check whether the traffic is in IP format can be carried out on the basis of the data format and can be limited, for example, to checking an identifier. However, it can also be checked based on the interface through which the traffic arrives whether it is IP traffic is acting or not. If NO, the non-IP / DVB transmission mode is selected in step S23.
  • step S22 it is determined in a subsequent step S24 whether or not the traffic volume of the traffic in IP format is greater than a predetermined threshold value.
  • the traffic volume can be determined by the data rate of the traffic and the duration of the traffic. If step S24 shows that the volume is less than or equal to the threshold value (NO), the process proceeds to step S26, according to which TDMA (time division multiplex) is selected as the transmission mode. If the volume is found to be greater than the threshold value (YES) in step S24, the transmission mode IP / DVB is selected in step S25. After step S23, S25, and S26, the process returns
  • IP / DVB chosen in FIGS. 1 and 2 denotes a type of traffic based on IP traffic and converted into DVB format.
  • the traffic volume is already determined by the file size if the file is already available (e.g. on a storage medium) when booking for transmission or can be specified by the operator.
  • the volume is user-specified or is based on the interface data rate of the interface used or other configuration parameters.
  • 3 shows a block diagram of a transmission system in which the control method according to the invention is used. As shown, the transmission system consists of at least one transmitting station S1, S2, S3, at least one receiving station El, E2, E3 and a relay station designated as a satellite in FIG.
  • the transmitting stations, the relay station and the receiving stations are controlled by a control unit CTRL.
  • Each sender station can simultaneously have receiver station properties and then form a transceiver station.
  • the transmission system can have several relay stations, the transmission capacity of which is managed by the control unit. For the sake of simplicity, only one relay station is shown.
  • the sending stations S1, S2, S3 are, for example, mobile transmission stations, from which the contributions are sent to one or more receiving stations E1, E2, E3.
  • the receiving stations can be, for example, television stations or radio stations from which the traffic received is transmitted to the "end user" or his television receiver.
  • a respective transmission station is designed to provide at least one or more different types of traffic for transmission. These types of traffic are designated in FIG. 3 with DVB (non-IP), IP / DVB and TDMA. Accordingly, the relay station (the satellite) is designed to one or more of these different connections to forward traffic types from the sending station to the receiving station. The receiving station is equally designed to receive these different types of traffic, IP / DVB, (non-IP) DVB and TDMA.
  • the coordinated and synchronous sending, forwarding and receiving is controlled by the control unit CTRL.
  • the control unit communicates with the transmitting station (s), the receiving station (s) and the relay station (or the relay stations in the case of several relay stations).
  • the transmitting stations have transmission means in order to transmit to the control unit information identifying detected and differentiated traffic to be transmitted. Furthermore, the transmitting stations are equipped with receiving means in order to receive control commands sent by the control unit for coordinated transmission of the traffic to be transmitted in response to the control commands.
  • the control unit accordingly has detection means for detecting the traffic to be transmitted. These record, for example, the information identifying the traffic to be transmitted that was transmitted by the transmitting station.
  • the control unit has differentiation means for differentiating the types of traffic of the traffic to be transmitted, the transmission mode ((non-IP) DVB, IP / DVB or TDMA) for the respective traffic being determined as a function of the different type of traffic.
  • the control unit also has coordination means (for example in the form of a database and a coordination program) for coordinating the transmission of the traffic to be transmitted taking into account previously coordinated traffic and within a time window specified for the transmission of the traffic to be transmitted and, if appropriate, frequency range.
  • the specified time window is used by the user specifies the transmitting station, for example via a human-machine interface of the transmitting station, for example a personal computer PC or the like connected to it.
  • the control unit also has control means which, in response to an output of the coordination means, control the coordinated transmission of the traffic in the specified type of traffic from the at least one transmitting station via the at least one relay station to the at least one receiving station.
  • the control means emit control signals to the transmitting station, the receiving station and the relay station.
  • Control unit can send control signals to receiving station E1, for example, to the sending station S 1 and from there via the TDMA transmission path to E1. Then the TDMA transmission from S1 takes place earlier than the IP or non-IP payload transmission, so that the sending and receiving stations are coordinated with one another. In the same way, control signals can be transmitted to the relay station.
  • FIG. 4 shows a block diagram of a transmitting or receiving station according to the present invention.
  • the structure of a transceiver station according to FIG. 4 shows a case in which the invention is used in combination with the known system mentioned at the beginning.
  • the transceiver station contains z. B. an MPEG-2 source as an example of a source for non-IP-based traffic, which in its function as the origin of data traffic in the transmission system emits a correspondingly coded data stream.
  • the source releases the traffic to an outdoor unit via a DVB modulator.
  • a DVB multiplexer DVB MUX is connected between the source and the DVB modulator.
  • the outdoor unit includes, for example, an antenna and assigned amplifiers and outputs the signals it has prepared accordingly to the relay station. However, details of the outdoor unit depend on the selected transmission medium (radio, infrared, light, cable, etc.).
  • the data flow is reversed.
  • traffic received by the relay station (the satellite) is processed in the outdoor unit, fed to a DVB demodulator, and delivered by this to a (eg MPEG-2) or non-IP based receiver.
  • the traffic can take place in real time. However, it can have been stored beforehand both on the transmission side and on the reception side and can be transmitted at predetermined times.
  • a data storage unit (not shown) is provided in the station.
  • This data traffic (payload) as a traffic type is a traffic type that is not based on the Internet protocol.
  • the present invention proposes to design a transceiver station in such a way that at least one further type of traffic can be transmitted.
  • a method based on the Internet protocol is return or data stream used as an example.
  • the transmission on the transmission side is as follows.
  • a data stream obtained from a data source is fed to an encoder and is transmitted by this to a routing element ROUTER as a data stream or traffic based on the Internet protocol IP.
  • the routing element transmits the traffic in a specified type of traffic. For example, if there is broadband traffic based on the Internet protocol IP, the router routes the traffic via an IP / DVB gateway and the aforementioned DVB multiplexer via the DVB modulator to the outdoor unit and from there to the relay station.
  • the IP / DVB gateway converts IP-based traffic into DVB-compatible traffic.
  • the router forwards the traffic via a TDMA (time division multiplex) transmission path to the outdoor unit and from there to the relay station.
  • the TDMA transmission path can work on different frequencies and is therefore also referred to as a multi-frequency MF-TDMA device.
  • the traffic arriving via the encoder to the router is real-time traffic.
  • time-shifted / time-uncritical traffic can also be transmitted via the alternative transmission paths (IP / DVB or MF-TDMA) depending on the bandwidth required for it.
  • Such time-critical traffic is stored on a content store or content server.
  • the traffic is stored in IP format as a data stream and can be called up as required.
  • the router can also use an interface (not shown) to connect to the Internet, an intranet or have a private network so that traffic / user data or payload can be routed to and from the content server in this way.
  • the traffic flow is also reversed at the receiving end.
  • traffic received by the relay station passes via the outdoor unit either via the IP / DVB gateway, then a DVB-> IP converter to the router or via the MF-TDMA transmission path to the router. From the router, in turn, it is either fed directly to the decoder, possibly stored subsequently in decoded form, or stored directly (undecoded) on a content server.
  • solid lines according to FIG. 4 represent data traffic, while lines shown as broken lines represent control signals.
  • the user can enter commands to the system control via a user interface shown as a workstation computer or PC.
  • a user interface shown as a workstation computer or PC.
  • the system control not only receives commands from the user interface, but can also display error messages and / or feedback to the user on the user interface.
  • a unit referred to as an agent controls the content server, the router, the IP / DVB gateway, that is, both the IP-> DVB conversion sendesei, based on commands received from the control unit (via an interface (not shown) to the latter) - tig, as well as the receiving DVB-> IP conversion, the.
  • DVB multiplexer the DVB modulator and the DVB demodulator, and finally both the MF-TDMA transmission link and the outdoor unit.
  • Information regarding the type of traffic of the outgoing traffic can equally be transmitted from the source (not shown) to the user interface. This is done via another interface, not shown.
  • the entire traffic of data can be divided into user data (payload), which contains the actual content to be transmitted, e.g. represent the video contribution, as well as control data.
  • payload contains the actual content to be transmitted, e.g. represent the video contribution, as well as control data.
  • control data e.g. represent the video contribution
  • the detection means, differentiation means, transmission means and receiving means available at the transmitting station are represented by the agent and / or the user interface.
  • the receiving means on the receiving station side for receiving control commands sent by the control unit are equally represented by the agent and / or the user interface.
  • FIG. 5 shows a flow diagram which illustrates the steps for transmission coordination.
  • the transmission coordination starts in step S50.
  • requested transmissions are detected.
  • all the transmitting stations transmit the transmissions requested from them, the required bandwidth for the transmission, the duration of the transmission (the volume of the transmission being determinable from the bandwidth and duration), and the desired time window for the transmission, or else the user books the transmission with the control unit via the transmitting station or its user interface, the above information being able to be transmitted to the transmitting station via the TDMA transmission path.
  • Time window designates a desired period of time within which the transmission is to be carried out (ie at least start, if necessary also end). The time window may be longer than the required transmission time.
  • step S52 the occupancy situation is recorded.
  • the control unit determines all reservations currently available for the relay station for transmissions from all transmitting stations accessing them.
  • the control unit is further informed about the assignment situation of the Ü receiving stations, 'wherein an assignment situation of a receiving station indicating when a corresponding transmitting station sends to this receiving station or transmit is.
  • the control unit coordinates the transfers in step S53.
  • the control unit subsequently controls the transmissions according to the coordination in step S54. After that, the flow returns to step S51.
  • this process does not run in closed cycles as indicated in Figure 5 for reasons of simplicity, but that newly requested transmissions are recorded, coordinated with existing assignments, thus leading to new occupancy situations, and transfers continuously coordinated accordingly.
  • the coordination of the transmission thus takes place taking into account previously coordinated traffic and takes place within a time window specified for the transmission of the traffic to be transmitted.
  • a time window itself is divided into a large number of time units. How big is the smallest unit of time is for them Purposes of the present invention are not critical. For example, a time window can be defined in multiples of hours or only in multiples of minutes. Similarly, a second can be the smallest common unit of time for defining time windows.
  • the coordination of the requested transmissions is carried out using a resource allocation algorithm.
  • the following resources are assigned for transmission in all networks of the system controlled according to the invention:
  • - Data sinks such as a receiving server.
  • the data sources can either be used for the non-IP / DVB network (represented in FIG. 4, for example, by the "pure" DVB data path) or for the IP / DVB network (indicated in FIG. 4 by the IP / DVB gateway and associated components), the MF-TDMA network or the terrestrial network, since data based on the IP protocol can be routed or routed through any of these networks.
  • Resources of the non-IP / DVB network are assigned using a central network management system that already exists.
  • Data is transmitted in a non-IP format such as an MPEG format.
  • Satellite bandwidth is automatically allocated as required and internally allocated within the MF-TDMA system. Therefore, no separate resource allocation is required for the MF-TDMA network.
  • the bandwidth of the terrestrial network which can be provided for the system controlled according to the invention, is managed by means of the control unit.
  • the respective capacity is reserved for the control unit, since otherwise no guarantee regarding the transmission would be possible within a certain time.
  • time control and bandwidth control bandwidth correlates with the frequency used
  • a transmission is determined by its start time and its end time, with transmission for n transmissions in this case using the parameters Ts (n) for the start time and Te (n ) is described for the end time.
  • the frequency band is designated accordingly with the upper limit frequency Fu (n) and the lower limit frequency Fl (n).
  • FIG. 6 illustrates this assignment and definition on the basis of two transmissions Ü1 and Ü2 in a frequency-time range.
  • a collision between two transmissions occurs when both transmissions overlap in the time domain and frequency domain. There is no collision if the two transmissions do not overlap in the time domain or in the frequency domain. In other words, there is a collision between two transmissions Ül and Ü2 if the following conditions are true:
  • a protection time is optionally provided between the end of a transmission and the start of a new transmission, the protection time being added internally or subtracted from the start and end times.
  • a receiving device or a receiver must be switched on a certain time before starting a transmission. This time will depend on the type of hardware.
  • a transmission can be booked if frequency and / or bandwidth are available (there is no conflict in this regard), hardware is available
  • Time-shifted transmissions (saved and forwarded, within a time window that is greater than or equal to the duration of the transmission) are checked.
  • the transmission to be booked first is selected (transmission with the earliest start time).
  • the upper limit frequency is selected first. It is checked whether there is a collision with any other previously defined or booked transmission. If there is a collision, the search is carried out with the next upper limit frequency. It is checked whether a specified sending device and receiving device are available. If there is a collision, the next upper limit frequency is continued. If there is no collision, the assignment of the transmission is saved and the algorithm is repeated for the next transmission. If there is no longer an upper limit frequency, a message is output to the operator that the transmission cannot be booked. If there is no transfer to be booked, the transfer is continued with a time delay.
  • FIG. 7 shows a frequency-time diagram in which transmissions Trl to Tr5 are to be regarded as permanently booked, for example because they have been defined by a super user, represent transmissions that are already running, or represent live transmissions.
  • a new transmission can be transmitted in a permissible time range (time window), which is defined by an earliest possible start time for the transmission and a latest end time for the transmissions.
  • the transmission may take place in an admissible frequency range (bandwidth range), which is defined by an upper frequency limit (F upper limit) and a lower frequency limit (F lower limit).
  • the algorithm starts with a defined start frequency (here the upper limit) and the start of the permissible time range.
  • the new transfer to be booked is designated with the letter A, FIG. 7 illustrating booking attempts AI to A5, which illustrate the sequence of failed bookings (AI to A4) up to a successful booking (A5).
  • the checking of the upper frequency limits Fu (n) could possibly be omitted. After that, the availability of other resources such as transmitter and receiver devices is also verified. If all conditions are met, the transfer is booked, otherwise the search continues.
  • start time of transmission 4 is not taken into account, since this transmission is completely outside the permissible frequency range for the new transmission A (traffic contribution) to be booked.
  • Such a check which leads to the exclusion of the consideration of previously booked transmissions, can advantageously be carried out at the beginning of the algorithm.
  • the algorithm also handles transfers better if only F12 is taken into account.
  • large files are prioritized, otherwise large holes in the time-frequency diagram would be filled with small transmissions, and the large "holes" are therefore not suitable for large return contributions such as B.
  • Files can be used, whereas large files cannot use small "holes” that would be sufficient for small transfers.
  • the time of transmission can be calculated based on the size of the file and the bandwidth plus a security buffer.
  • a mechanism can be implemented that checks whether a transmission has ended and ends the transmission earlier if this is feasible (that is, switches off the transmitter and receiver and again shows the booked capacity as free).
  • the booking algorithm also starts automatically when a transmission has been modified (extended or shortened) or deleted.
  • a prioritization can optionally be divided into several priority classes. In this case, the same algorithm can be used, but additional steps with higher or lower priority are introduced.
  • Carriers can be reserved for staggered transmissions or for special types of transmissions by the upper (or lower) frequency limit of all others Types of transfers are set to a lower (or higher) value.
  • the parameters "upper limit of available bandwidth”, “lower limit of available bandwidth”, “direction of search” (from upper to lower limit or vice versa) can be defined based on a type of transmission and a data rate of transmission. This feature allows, for example reserving a bandwidth range for one or more types of applications or particular data rates, minimizing (or limiting) the "Tetris problem" (which was previously described with reference Figure 7) by concentration of transmissions with similar 'speeds in different strip width regions, while these bandwidth ranges can be used in the case in which the "home" bandwidth range is fully booked or occupied, and a flexible modification of bandwidth ranges if, for example, MF-TDMA carriers are added or removed in special bandwidth ranges.
  • bandwidth pools for certain applications is shown in Figure 8.
  • the entire bandwidth is given between frequencies F1 and F8 and divided into the individual frequency ranges F1 to F2, F2 to F3, F3 to F4, F4 to F5, F5 to F6, F6 to F7, and F7 to F8.
  • the frequencies can be ascending from Fl to F8, but can also be ascending from F8 to Fl.
  • the area between F7 and F8 was reserved for non-IP-based (for example DVB-based) time-shifted transmission (“store and forward”), but the area between F6 and F7 is also used for this, depending on but an attempt is made to advance the area between F7 and F8 used if capacity is available there.
  • the start value for the search (as described in principle with reference to FIG.
  • F8 is therefore F8, the end value F7 and the search direction goes from F8 to F7.
  • the area between F3 and F4 is reserved for live transmissions or real-time transmissions at 8 megabits per second, but attempts are also made to use the area between F2 and F3 first, however attempts to use the area between F4 or F5 and F6 will be made only undertaken if there are no alternatives, as this could cause a "Tetris problem" for transmissions with 24 megabits per second or 16 megabits per second.
  • Active transmissions are in a table of transmissions with frequencies and bandwidths (and the active ones
  • Allocation centers that are not yet active do not have a fixed allocation of frequencies, bandwidth and resources, but get them at the time when the transmission becomes active.
  • virtual bandwidth allocations have fixed frequencies that have been made to reserve bandwidth used by MF-TDMA or by non-IP / DVB traffic.
  • Frequency bands can be enabled for MF-TDMA by setting the upper (or lower) limit of all other frequency bands to a different value. In this case, there is a verification as to whether all transfers can be booked again and whether a transfer is active which would otherwise have to be canceled and would have to be repeated after a request by the operator.
  • Modifications are only permitted for normal users if there is no conflict with existing bookings. lies. In the event of conflicts with existing bookings, these can be made by the network operator.
  • a resource can only be assigned if the assigning user has access to the resource group to which the resource belongs.
  • the operator receives the information during the booking whether all non-IP receivers (for example DVB receivers) or only a part of them are available. He then decides whether to book the transmission although not all DVB receivers are available.
  • non-IP receivers for example DVB receivers
  • the file to be transferred (the traffic contribution) must also be available.
  • conflicts with the booking exist, for example, if a recipient is damaged and requests the retransmission of many packets, which in turn greatly increases the transmission. It would be necessary to record the end of the transmission, but this causes delays in the start of subsequent transmissions.
  • the system also utilizes resource pools, wherein a Ress 'ource either a transmitter or' represents a receiving apparatus in order to avoid dead times or blockages in bookings. At the time of booking, only information is required as to whether a resource is available or not, but not the assignment of the resource. A specific facility is only assigned when the transfer starts.
  • FIG. 9 shows an example of a situation without resource pools where no reservation or booking is feasible: receiving device 1 is reserved from 9:00 a.m. to 10:00 a.m. and between 11:00 a.m. and 12:00 p.m., receiving device 2 is reserved by 8:30 AM to 9:30 AM and between 10:30 AM and 11:30 AM.
  • a new reservation regarding the transmission request shown at the top of FIG. 9 between 9:45 a.m. and 10:45 a.m. is not possible with a fixed assignment of the devices, since both devices are in operation for a certain time during the requested transmission; however, it would be with resource pools.
  • resource pools With resource pools, the transfer can take place between 9:45 a.m. and 11:45 a.m. with receiving device 2 and the transfer between 10:30 a.m. and 12:00 p.m. can be booked for receiving device 1. This is feasible if identical devices can be booked from a resource pool. (This means that the two receivers can receive on the same frequencies etc.).
  • the control unit knows how many device sets are available (at a sending or receiving station) and assigns the specific set of the device immediately before the start of the transfer, but not at the time of booking.
  • a prerequisite for resource pools is the use of identical devices in each pool.
  • a pool can also consist of only one set of equipment.
  • the system control counts the number of free sets of devices in each pool and does not differentiate between the device sets in order to maintain a limited complexity.
  • Such resource pools are implemented both for receiving devices and for transmitting devices.
  • the following basic functions are required to start a new transmission with a simple algorithm: - a next transmission is selected at a point in time that is entered by the operator, - an uplink modulator and reception modulators are activated, the respective frequencies (and bandwidth) of the free carrier are used and these pa- Parameters are communicated to the uplink or transmitting device and receiving device, for example by means of SNMP.
  • a short waiting time is implemented until the radio link is available, the start of the transmission is initiated, the transmission is ended at a time determined by the operator, the transmission modulator and the reception modulator are blocked, these parameters are ' for example with SNMP the transmitting and receiving device It- shared, for example an email or other information containing the booking confirmation, will be sent to the customer who booked the transfer.
  • the solution according to the invention and the control method for managing the transmission capacity of a relay station of a transmission system offer, in addition or as an alternative to the existing system of non-IP (DVB) transmission of non-IP (for example MPEG) coded contributions (for example by means of the known one) Systems) the following services:
  • the known system can be used alone or in combination with.
  • the known system can be used.
  • film contributions, interviews, etc. that are to be delivered as the traffic to be transmitted, this can be done directly via DVB (using the known system) as described above, or via the Internet protocol IP based transmission paths or TDMA possible.
  • IP based subsystem is based on internet protocol. This means that, unlike "pure" MPEG via DVB, a contribution on the transmitter side can be made via a local computer. network are automatically brought to the transmitting station and accordingly it can be forwarded automatically on the receiver side via a local computer network. Standard protocols and standard procedures are used for this. Such local computer networks can be, for example, an intranet (company-specific) or the Internet. The system is thus compatible with the technology to be expected in the future, since the Internet protocol is also becoming increasingly widespread in the media sector.
  • a real-time or live mode in which a contribution is transmitted directly
  • a mode that enables time-shifted transmission can also be supported.
  • the creator of a contribution stores it as a file on a server or data storage device and specifies a time window within which the contribution is to be transmitted.
  • the system does not have to transmit from a certain point in time. Instead, the system searches for a period of time within which it has free transmission capacity and then sends the contribution via the relay station / satellite to the receiving station or stations. At the receiving station or stations, the contribution is then stored on a server / data storage where it is available for further use by the television station / studio.
  • the system according to the invention differentiates on the basis of the volume of a contribution (duration and bandwidth) whether the contribution is to be transmitted over a broad DVB link.
  • the contribution is converted from the IP format to the DVB format via an IP / DVB gateway and with a transmission bandwidth of 16 Mbit / sec, for example. (or 24 Mbit / sec.) in a short time.
  • an alternative transmission path is used according to the invention, namely via a TDMA transmission link.
  • This transmission path or this transmission mode also uses the satellite as a relay station.
  • the TDMA transmission complements the DVB transmission in that it immediately provides transmission capacities for low to medium data rates and offers a particularly efficient allocation of the satellite bandwidth. It can also be used by users as a company's own cross-location telephony and data network (keyword "voice over IP", VoIP).
  • a special coordination function is provided, which regulates the competing access of the different transmitting stations to the relay station (the satellite) in such a way that there are no simultaneous transmissions on the same slot and, on the other hand, all time-shifted transmission requirements of the different locations are fulfilled as quickly and efficiently as possible ,
  • a combination of the transmission technologies IP / DVB and TDMA is provided, both via satellite, with a multiplicity of transmitting stations and receiving stations or transmitting / receiving stations. tions, both of which combine both techniques.
  • An automatic control unit coordinates and controls the access of the competing IP / DVB transmitting stations to the satellite capacity and the receiving devices, and furthermore coordinates an automatic bandwidth allocation on the TDMA transmission system.
  • Broadcast stations contain servers on which articles (for example interviews, reports, films) are made available for transmission. The "owner" of the contributions releases them for transmission within a time window defined by him and the system decides when such a contribution is to be transmitted and with which of the technologies available on the network it is transmitted (IP / DVB or ' TDMA).
  • the transmitting stations can have IP / DVB gateways that convert the IP data stream for satellite transmission into DVB format.
  • the control unit manages (for example in a database) a list of the contributions to be transmitted (of the traffic to be transmitted) of the various locations, together with the time window specifications of the owners of the respective contributions. Based on this information and the respective occupancy / availability of the resources required for a transmission (slot on the satellite, transmission device also on the receiving end), it puts the individual contributions in a "suitable" order. It initiates the transmission accordingly and transmits with a time delay the contributions on the servers of the transmitting stations via the respective subsystem (IP / DVB or TDMA) via satellite and makes the contributions available on the servers of the receiving stations.
  • IP / DVB or TDMA subsystem
  • control unit ensures that only one transmitter station transmits on a slot (frequency and bandwidth) at any time, that traffic is not interrupted unless it is appropriate that both transmitter and receiver stations are taken into account before switching to another frequency , or another transmitter is activated.
  • control unit can be implemented in such a way that manual intervention, interruption, prioritization is possible if it is required by the user or network administrator.
  • control unit works at least with the following priorities: Priority 1: Manual interventions or interventions can interrupt everything;
  • Priority 2 Live broadcasts or real-time traffic: cannot be interrupted by traffic of the same or lower priority; may extend beyond the agreed end time without requiring confirmation; Traffic that conflicts with this will be re-coordinated;
  • Priority 3 Delayed transmissions: occupy the available bandwidth; will be broadcast as soon as possible; are automatically coordinated or re-coordinated; are transmitted within the user or customer specified and specified time frame; are successfully terminated in the event of interruptions.
  • the network administrator or an agent can load new (encoded) content or articles which represent traffic in the event of transmission, save or save them for later transmission and check available content, that certain of this content is forwarded should be, within a time window, with a defined bit rate,
  • he can stipulate that real-time traffic should be transmitted, specifically within a time window, with a defined bit rate, to a group of recipients, with or without encryption.
  • the present invention relates to a control method for managing the transmission capacity of at least one relay station of a transmission system, a corresponding control unit, a correspondingly adapted transmitting station, receiving station and relay station, the control method comprising the steps of: coordinating (S53; FIG. 7) the transmission of the Transmitting traffic taking into account previously coordinated traffic within a specified time window and frequency range permissible for the transmission of the traffic to be transmitted, the traffic to be coordinated being composed of traffic contributions, the volume of which is determined by the duration of the traffic contribution and the required bandwidth of the Determines traffic contribution, and the coordination takes place such that within the area defined by the permissible specified time window and the permissible frequency range of an F Requirement-time diagram the area of the traffic contributions is maximized.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuerungsverfahren zur Verwaltung der Übertragungskapazität von zumindest einer Relaisstation eines Übertragungssystems, eine entsprechende Steuerungseinheit, eine entsprechend angepasste Sendestation, Empfangsstation und Relaisstation, wobei das Steuerungsverfahren die Schritte umfasst: Koordinieren (Fig. 7) des Übertragens des zu übertragenden Verkehrs unter Berücksichtigung bereits zuvor koordinierten Verkehrs innerhalb eines für die Übertragung des zu übertragenden Verkehrs zulässigen spezifizierten Zeitfensters und Frequenzbereichs, wobei sich der zu koordinierende Verkehr aus Verkehrsbeiträgen zusammensetzt, deren Verkehrsvolumen sich durch die Dauer des Verkehrsbeitrags und der erforderlichen Bandbreite des Verkehrsbeitrags bestimmt, und wobei das Koordinieren derart erfolgt, dass innerhalb der durch das zulässige spezifizierte Zeitfensters und den zulässigen Frequenzbereich definierten Fläche eines Frequenz-Zeit-Diagramms die Fläche der Verkehrsbeiträge maximiert wird.

Description

STEUERUNGSVERFAHREN ZUR VERWALTUNG DER
ÜBERTRAGUNGSKAPAZITÄT VON ZUMINDEST EINER RELAISSTATION
EINES UBERTRAGUNGSSYSTEMS, SOWIE ENTSPRECHENDE
STEUERUNGSEINHEIT
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuerungsverfahren zur Verwaltung der Übertragungskapazität von zumin- dest einer Relaisstation eines Übertragungssystems, sowie eine entsprechende Steuerungseinheit.
Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Steuerungsverfahren zur Verwaltung der Übertragungskapazität von zumindest einer Relaisstation eines Übertragungssystems, wobei das Übertragungssystem zudem aus zumindest einer Sendes'tation, zumindest einer Empfangsstation und einer die zumindest eine Sendestation, die zumindest eine Relaisstation und die zumindest eine Empfangsstation steuernden Steuerungseinheit besteht.
Die nachfolgende Erfindung ist nicht auf ein bestimmtes Übertragungssystem beschränkt, wird jedoch anhand des Beispiels eines Satellitenübertragungssystems ausführlicher beschrieben. In einem derartigen Fall ist ein Satellit als Relaisstation des Übertragungssystems eingesetzt. Jedoch können auch erdgebundene Relaisstationen als Relaisstationen eingesetzt werden (beispielsweise Relaisstationen bei Richtfunksystemen) . Weiterhin ist die vorliegende Erfindung nicht auf ein bestimmtes Übertragungsmedium beschränkt. Vielmehr kann eine schnurlose Ü- bertragung, beispielsweise durch Funk verwendet werden, es können jedoch auch drahtgebundene Übertragungsstrecken entsprechend gesteuert werden. Allgemein kann jede Art der Übertragung in einem Übertragungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung gesteuert werden, beispielsweise auch bei Infrarotübertragung oder Übertragung im Bereich sichtbarer Lichtwellenlängen. Im Fall eines Übertragungssystems unter Einsatz eines Satelliten als Relaisstation ist als besonderer Anwendungsfall die Zuführung von Videobeiträgen (zum Beispiel In- terviews, Reportagen) zu Rundfunkanstalten über Satellit zu nennen. Dabei geht es um die Übertragung der Beiträge von einer Sendestation (beispielsweise ein Übertragungswagen vor Ort) über den Satelliten als Relaisstation zu einer Fernsehstation als Empfangsstation. Es ist also nicht die Übertragung von der Fernsehstation zum Heimempfänger betroffen.
Derartige Videobeiträge, die den Verkehr bzw. Datenverkehr in dem Übertragungssystem darstellen, werden über- wiegend- im MPEG Format (MPEG = moving pictures expert group) kodiert. Durch diese Kodierung ist es möglich, die Videosignale mit einer gegenüber dem ursprünglichen Videosignal deutlich verminderten Datenrate zu übertragen. Bei typischen Fernsehanwendungen werden Kodierungen so gewählt, dass z. B. eine Datenrate von 4 Mbps (Megabit pro Sekunde) oder 6, 8, 16 oder 24 Mbps für die tatsächliche Übertragung von der Sendestation über den Satelliten als Relaisstation notwendig wird. Dabei verwendet man eine geringere Datenrate von beispielsweise 4 Mbps für geringere Anforderungen an die Bildqualität (beispielsweise bei Interviews) und 24 Mbps für hohe Anforderungen (beispielsweise Sportübertragungen) . Innerhalb des MPEG Standards gibt es wiederum „Untergruppen" die als MPEG-1, MPEG-2 etc. bekannt sind.
Bevor ein solcher MPEG Datenstrom als zu übertragender Verkehr im Übertragungssystem von der Sendestation zum Satelliten als Relaisstation gesendet wird, uss er aufbereitet, d.h., kodiert werden, damit beispielsweise eine sichere Übertragung erreicht wird. Dies erfolgt gemäß dem DVB Standard (digital video broadcast) . Bevor die derart kodierten Daten übertragen werden können, muss über den Satelliten eine Übertragungsstrecke aufgebaut werden. Eine derartige Übertragungsstrecke wird auch als Link be- zeichnet. Ein solcher Link wird aufgebaut, indem auf der sendenden Seite der Modulator und auf der empfangenden Seite der Demodulator auf die einander entsprechende Frequenzbandbreite und Kodierung geschaltet werden. Die betreffende Frequenzbandbreite muss zuvor auf dem Satel- Uten reserviert worden sein. Einem jeweiligen Nutzer wird somit ein Ausschnitt aus der gesamten Satellitenkapazität zur Verfügung gestellt. Ein derartiger Ausschnitt wird auch als Slot bezeichnet.
Derzeit werden verschiedene Links überwiegend von Hand geschaltet, wobei darauf geachtet wird, dass keine Konflikte bei der Nutzung der Satellitenkapazität entstehen. Es dürfen nicht zwei Stationen gleichzeitig in demselben Slot senden.
Ein bekanntes System der Firma Netia in Frankreich unterstützt Nutzer bzw. einen Netzwerkbetreiber dabei, die Belegung von Satellitenkapazität interaktiv über eine balkendiagrammähnliche Nutzerschnittstelle zeitlich zu pla- nen. Über einen Bildschirm können verschiedene Nutzer ihre Übertragungswünsche anmelden und diese Anmeldungen werden in einer Datenbank gespeichert. Dabei kann der Nutzer bzw. der Netzwerkbetreiber sehen, welche Slots derzeit frei sind und zu welchen Zeiten sie belegt sind. Das System hat ferner eine Zeitsteuerung, die zu den
Zeitpunkten die in der Datenbank abgelegt sind, die Links zwischen den verschiedenen Stationen schaltet, und zwar so, dass keine Konflikte entstehen. Dazu schickt es Kommandos an die sendenden und empfangenden Stationen und stellt sie beispielsweise auf die Frequenz und Bandbreite des Links ein, und schaltet den Link nach Ende der vorgesehenen Zeit wieder ab.
Dieses System ist jedoch nur an DVB bzw. MPEG Übertragun- gen angepasst, wobei ein entsprechender Beitrag als kontinuierlicher Beitrag gesendet wird.
Für die Zuführung von Videobeiträgen zu Rundfunkanstalten über Satellit als eine Relaisstation wird, wie aus dem vorangehenden ersichtlich, im Voraus Satellitenkapazität reserviert. Diese Reservierung erstreckt sich in der Regel auch über Zeiträume, in denen nichts übertragen wird. Folglich fallen für die reservierte Satellitenkapazität zwar Kosten an, sie wird aber zu großen Teilen nicht ge- nutzt. Weiterhin kann sie auch nicht von anderen Nutzern des Systems genutzt werden, da sie reserviert ist. Außerdem entstehen Übertragungsspitzen auch dadurch, dass Beiträge zu vorbestimmten Zeiten übertragen werden, obwohl sie nicht Zeitkritisch sind und innerhalb eines gewissen Zeitfensters auch früher oder später übertragen werden könnten. Aufgrund derartiger Reservierungen werden weiterhin andere Benutzer daran gehindert, zu diesen Zeitpunkten (bzw. in diesen Zeiträumen) ihre eigenen Beiträge zu senden. Ein entsprechender Slot wird häufig langfris- tig zugeordnet, ungeachtet dessen, ob er genutzt wird o- der nicht.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist folglich Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Slot möglichst gut auszunutzen und gleichermaßen die Anzahl an reservierten/zugeordneten Slots möglichst gering zu halten. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe beispielsweise gelöst durch ein Steuerungsverfahren zur Verwaltung der Übertragungskapazität von zumindest einer Relaisstation eines Übertragungssystems, wobei das Übertragungssystem (Fig. 3) zudem aus zumindest zwei Sendestationen (Fig.4), zumindest einer Empfangsstation, und einer die zumindest eine Sendestation, die zumindest eine Relaisstation und die zumindest eine Empfangsstation koordinierenden Steuerungseinheit (CTRL) besteht, wobei eine jeweilige Sende- Station (Fig. 4) ausgestaltet ist, um zumindest eine Verkehrsart (IP) zur Übertragung bereitzustellen, eine jeweilige Empfangsstation ausgestaltet ist, um diese zumindest eine Verkehrsart zu empfangen, und eine jeweilige Relaisstation ausgestaltet ist, um diese zumindest eine Verkehrsart von der Sendestation zu der Empfangsstation weiterzuleiten, und wobei die diese koordinierende Steuerungseinheit ausgestaltet ist, um die folgenden Schritte auszuführen: Erfassen (S51, S21) des von den zumindest zwei Sendestationen zu übertragenden Verkehrs, und Koor- dinieren (S53; Fig. 7) des Übertragens des zu übertragenden Verkehrs unter Berücksichtigung bereits zuvor koordinierten Verkehrs innerhalb eines für die Übertragung des zu übertragenden Verkehrs zulässigen spezifizierten Zeitfensters und Frequenzbereichs, wobei sich der zu koordi- nierende Verkehr aus Verkehrsbeiträgen zusammensetzt, deren Verkehrsvolumen sich durch die Dauer des Verkehrsbeitrags und der erforderlichen Bandbreite des Verkehrsbeitrags bestimmt, und wobei das Koordinieren derart erfolgt, dass innerhalb der durch das zulässige spezifi- zierte Zeitfensters und den zulässigen Frequenzbereich definierten Fläche eines Frequenz-Zeit-Diagramms die Fläche der Verkehrsbeiträge maximiert wird.
Weiterhin wird erfindungsgemäß diese Aufgabe beispiels- weise gelöst durch eine Steuerungseinheit zur Verwaltung der Übertragungskapazität von zumindest einer Relaisstation eines Übertragungssystems, wobei das Übertragungssystem zudem aus zumindest zwei Sendestationen, und zumindest einer Empfangsstation besteht, wobei eine jewei- lige Sendestation ausgestaltet ist, um zumindest eine Verkehrsart zur Übertragung bereitzustellen, eine jeweilige Empfangsstation ausgestaltet ist, um diese zumindest eine Verkehrsart zu empfangen, und eine jeweilige Relaisstation ausgestaltet ist, um diese zumindest eine Ver- kehrsarten von der Sendestation zu der Empfangsstation weiterzuleiten, und wobei die Steuerungseinheit aufweist: Erfassungsmittel (S51, S21) zur Erfassung des zu übertragenden Verkehrs, Koordinationsmittel zum Koordinieren (S53; Fig. 7) des Übertragens des zu übertragenden Ver- kehrs unter Berücksichtigung bereits zuvor koordinierten Verkehrs innerhalb eines für die Übertragung des zu übertragenden Verkehrs zulässigen spezifizierten Zeitfensters und Frequenzbereichs, wobei sich der zu koordinierende Verkehr aus Verkehrsbeiträgen zusammensetzt, deren Ver- kehrsvolumen sich durch die Dauer des Verkehrsbeitrags und der erforderlichen Bandbreite des Verkehrsbeitrags bestimmt, und wobei das Koordinieren derart erfolgt, dass innerhalb der durch das zulässige spezifizierte Zeitfensters und den zulässigen Frequenzbereich definierten Flä- ehe eines Frequenz-Zeit-Diagramms die Fläche der Verkehrsbeitrage maximiert wird; und Steuermittel, die ansprechend auf eine Ausgabe der Koordinationsmittel das koordinierte Übertragen des Verkehrs von der jeweiligen zumindest einen Sendestation über die zumindest eine Re- laisstation zu der jeweiligen zumindest einen Empfangsstation steuern.
Vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben. „Koordinieren" impliziert dabei, dass die Steuerungseinheit bzw. das Verfahren sicherstellt, dass zu jeder Zeit nur eine Sendestation auf einem Slot sendet.
Aufgrund der vorliegenden Erfindung wird ein Slot folglich effizient ausgenutzt, die Anzahl benötigter Slots für einen Benutzer kann möglichst klein gehalten werden, und infolgedessen kann der Nutzer seine Videobeiträge kostengünstig zu der Fernsehstation übertragen. Weiterhin wird Übertragungskapazität nicht durch zeit-unkritische Videobeiträge für andere Benutzer blockiert, die - obwohl zeit-unkritisch - in einem vorbestimmten Zeitfenster bereits Übertragungskapazität reserviert haben.
Insbesondere wird die Effizienz der Relaisstationsnutzung durch die Kombination von Übertragungstechniken für eine für eine jeweils zugeordnete Verkehrsart (beispielsweise TDMA und IP-DVB) in Verbindung mit dem Steuerungsverfahren verbessert. Das Steuerungsverfahren unterscheidet zwischen zeit-unkritischen und Echtzeit-Übertragungen und überträgt sie je nach angeforderter und verfügbarer Satellitenkapazität. Als weiteres Unterscheidungskriterium für Verkehrsarten dient das Datenvolumen der Beiträge, welches sich durch die Datenrate und die Dauer des Bei- trags ergibt. Der Einsatz mehrerer erfindungsgemäßer Sende- und/oder Empfangsstationen in einem Netzwerk ermöglicht zudem das effiziente Austauschen umfangreicher Beiträge wie von Filmen, Interviews und Reportagen der Fernsehanstalten oder Studios untereinander. Dadurch ermög- licht das erfindungsgemäße System neue Dienste und Anwendungen, führt zu einer Entzerrung des Verkehrs und besseren Verteilung der Satellitennutzung und damit einhergehender Kosteneinsparung bzw. Gewinn-/Umsatzsteigerung durch erweiterte Nutzung vorhandener Ressourcen. KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Die Erfindung wird nachfolgend ausführlich mit Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Dabei zeigen:
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung der Zuordnung von Verkehrsarten zu Übertragungsmodi;
Fig. 2 zeigt ein Flussdiagramm, das Einzelheiten einer Modusauswahl zeigt;
Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild eines Übertragungssystems, bei dem das erfindungsgemäße Steuerungsverfahren zur Anwendung kommt;
Fig. 4 zeigt ein Blockschaltbild einer Sende- bzw. Empfangsstation gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 5 zeigt ein Flussdiagramm, welches die Schritte zur Übertragungskoordination veranschaulicht;
Fig. 6 veranschaulicht zwei Übertragungen in einem Frequenz-Zeit-Diagramm
Fig. 7 veranschaulicht Einzelheiten eines Verfahrens zur Koordinierung gemäß der Erfindung
Fig. 8 veranschaulicht eine optionale Bandbreitenreservierung
Fig. 9 veranschaulicht eine optionale Ressourcenverwaltung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend ausführlich mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung der Zuordnung von Verkehrsarten zu Übertragungsmodi bzw. -strecken. Wie in Figur 1 dargestellt können beispielsweise Videobeiträge in verschiedene Verkehrsarten unterteilt werden. Diese Verkehrsarten können dabei beispielsweise von unterschiedlichen Datenquellen bzw. unterschiedlichen Kodier- verfahren ausgehen. Verkehrsarten lassen sich dabei zum einen anhand ihrer Datenrate unterscheiden. In Figur 1 zeigt ein Pfeil von rechts nach links die Richtung zunehmender Datenrate an. Ein frei definierbarer Schwellenwert markiert dabei eine Datenrate , oberhalb derer man von breitbandigem Verkehr spricht, und unterhalb derer man von Verkehr mittlerer Bandbreite bis hin zum Verkehr geringer Bandbreite spricht. Ein weiterer (nicht dargestellter) Schwellenwert dient zum Unterscheiden zwischen Verkehr geringer und mittlerer Bandbreite. Innerhalb breitbandiger Verkehrsarten wird gemäß Figur 1 zwischen nicht auf dem Internet-Protokoll beruhendem Verkehr (nachfolgend als nicht-IP Verkehr bezeichnet) wie z.B.. MPEG Verkehr, der nicht auf dem Internetprotokoll IP beruht, sowie auf dem Internetprotokoll IP beruhendem Ver- kehr unterschieden. Für beide Verkehrsarten kann weiterhin zwischen Live bzw. Echtzeitverkehr und voraufgezeichnetem Verkehr, der nach der Aufzeichnung zeitversetzt gesendet wird, unterschieden werden. Diese Unterscheidung zwischen Live- und zeitversetzten Übertragungen gilt auch für IP basierten Verkehr mittlerer Bandbreite. Bei Verkehr geringer Bandbreite handelt es sich beispielsweise um Internetprotokoll basierte Sprachübertragungen, die meist in Echtzeit zu übertragen sind und als VoIP bzw. „voice over IP" bezeichnet werden. Je nach Verkehrsart erfolgt eine in Figur 2 näher beschriebene Modusauswahl, die zur Auswahl eines Übertragungsmodus bzw. einer Übertragungsstrecke für den jeweiligen Verkehr führt. Dabei kann ausgewählt werden zwi- sehen einer DVB Übertragung, einer IP/DVB Übertragung o- der einer TDMA Übertragung (TDMA = time division multiple access bzw. Zeit ultiplex) .
Figur 2 zeigt ein Flussdiagramm, das Einzelheiten einer Modusauswahl zeigt. Die Modusauswahl startet gemäß Figur 2 in einem Schritt S20. Es ist zu beachten, dass jede Sendestation eine derartige Modusauswahl für die von ihr zu übertragenden Beiträge bzw. für den von ihr zu übertragenden Verkehr durchführt („Verkehr" umfasst dabei jegliche zu übertragende Daten, also Nutzlastdaten bzw. Payload als auch Steuerungsdaten) . (Es ist jedoch auch möglich, diese Modusauswahl zur Steuerungseinheit hin zu verlagern.) Weiterhin ist zu beachten, dass eine Sendestation gleichermaßen eine Sendeempfängerstation sein kann, wobei in Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung für eine derartige Sendeempfängerstation jedoch der Sendestationsteil separat von dem Empfängerstationsteil betrachtet wird. In Schritt S21 wird der zu übertragende Verkehr erfasst. Der zu übertragende Verkehr kann dabei in Echtzeit von der Datenquelle, gegebenenfalls über einen zwischengeschalteten Kodierer, bei der Sendestation eingehen (z.B. MPEG bzw. Nicht-IP) , oder bereits auf einem der Sendestation zugeordneten Speichermedium gespeichert sein (z.B. IP) . In Schritt *S22 wird unterschieden, ob der Verkehr beispielsweise im IP Format vorliegt. Die Überprüfung ob der Verkehr beispielsweise im IP Format vorliegt kann anhand des Datenformats erfolgen und beispielsweise auf eine Überprüfung einer Kennung beschränkt werden. Es kann aber auch anhand der Schnittstelle, über die der Verkehr eingeht, überprüft werden, ob es sich um IP Verkehr handelt oder nicht. Falls NEIN, wird gemäß Schritt S23 der Nicht-IP/DVB Übertragungsmodus gewählt. Da der Nicht-IP/DVB bzw. DVB Übertragungsmodus als solcher bereits in Verbindung mit dem zuvor genannten Stand der Technik erwähnt wurde und daher für den Fachmann als bekannt vorausgesetzt wird, wird auf eine nachfolgende ausführliche Beschreibung des DVB Übertragungsmodus verzichtet. Falls JA bei Schritt S22 wird in einem nachfolgenden Schritt S24 ermittelt, ob das Verkehrsvolumen des im IP Format vorliegenden Verkehrs größer als ein vorbestimmter Schwellenwert ist oder nicht. Das Verkehrsvolumen ist dabei durch die Datenrate des Verkehrs und die Dauer des Verkehrs bestimmbar. Falls Schritt S24 ergibt, dass das Volumen kleiner als oder gleich dem Schwellen- wert, ist (NEIN) , schreitet der Ablauf zu Schritt S26 voran, gemäß dem TDMA (Zeitmultiplex) als Übertragungsmodus gewählt wird. Falls das Volumen bei Schritt S24 größer als der Schwellenwert ermittelt wird (JA) , wird gemäß Schritt S25 der Übertragungsmodus IP/DVB gewählt. Nach Schritt S23, S25, und S26 kehrt der Ablauf wieder zu
Schritt S21 zurück, und der Ablauf beginnt von neuem. Es ist zu beächten, dass die bei Figur 1 und 2 gewählte Bezeichnung IP/DVB eine auf IP Verkehr beruhende und in DVB Format gewandelte Verkehrsart bezeichnet.
Hinsichtlich der Bestimmung des Volumens des Verkehrs in Schritt S24 ist zu beachten, dass bei zeitversetztem Verkehr /sog. Store & Forward) das Verkehrsvolumen bereits durch die Dateigröße bestimmt ist, wenn die Datei bei der Buchung zur Übertragung bereits (z.B. auf einem Speichermedium) vorliegt oder aber durch den Bediener angegeben werden kann. Bei Echtzeitverkehr ist das Volumen bedie- nerspezifiziert oder aber steht anhand der Schnittstel- lendatenrate der verwendeten Schnittstelle oder anderer Konfiguratiόnsparameter fest. Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild eines Übertragungssystems, bei dem das erfindungsgemäße Steuerungsverfahren zur Anwendung kommt. Das Übertragungssystem besteht wie dargestellt aus zumindest einer Sendestation Sl, S2, S3, zumindest einer Empfangsstation El, E2, E3 und einer in Figur 3 als Satellit bezeichneten Relaisstation. Die Sendestationen, die Relaisstation sowie die Empfangsstationen werden durch eine Steuerungseinheit CTRL gesteuert. Diese verwaltet die Übertragungskapazität der Relaisstation und steuert die Sende-, Weiterleitungs- und Empfangs-Zeiten und -Modi der Sendestationen, Relaisstation und Empfangsstationen. Jede Sendestation .kann gleichzeitig auch Empfangsstationseigenschaften haben und dann ei- ne Sendeempfängerstation bilden. Gleichermaßen kann das Übertragungssystem mehrere Relaisstationen aufweisen, deren Übertragungskapazität von der Steuerungseinheit verwaltet wird. Aus Gründen der einfachen Darstellung ist jedoch nur eine Relaisstation dargestellt. Die Sendesta- tionen Sl, S2, S3 sind beispielsweise mobile Übertragungsstationen, von denen die Beiträge zu einer oder mehreren Empfangsstationen El, E2, E3 gesendet werden.
Die Empfangsstationen können beispielsweise Fernsehstati- onen bzw. Rundfunkanstalten sein, von denen der empfangene Verkehr weiter zum "Endverbraucher" bzw. dessen Fernsehempfangsgerät übertragen wird.
Wie in Figur 3 blockschaltbildhaft angedeutet, ist eine jeweilige Sendestation ausgestaltet, um zumindest eine oder mehrere unterschiedliche Verkehrsarten zur Übertragung bereitzustellen. Diese Verkehrsarten sind in Figur 3 mit DVB (Nicht-IP) , IP/DVB sowie TDMA bezeichnet. Entsprechend ist die Relaisstation (der Satellit) ausgestal- tet, um eine oder mehrere dieser unterschiedlichen Ver- kehrsarten von der Sendestation zu der Empfangsstation weiterzuleiten. Die Empfangsstation ist gleichermaßen ausgestaltet, um diese unterschiedlichen Verkehrsarten, IP/DVB, (Nicht-IP) DVB und TDMA zu empfangen. Das koordi- nierte und synchrone Senden, Weiterleiten und Empfangen ist durch die Steuereinheit CTRL gesteuert. Die Steuereinheit kommuniziert dabei mit der bzw. den Sendestationen, der bzw. den Empfangsstationen und der Relaisstation (bzw. den Relaisstationen im Falle mehrerer Relaisstatio- nen) . Die Sendestationen weisen zu diesem Zweck Übermittlungsmittel auf, um erfassten und unterschiedenen, zu ü- bertragenden Verkehr bezeichnende Informationen an die Steuerungseinheit zu übermitteln. Weiterhin sind die Sendestationen mit Empfangsmitteln ausgestattet, um von der Steuerungseinheit gesendete Steuerungsbefehle zum koordinierten Übertragen des zu übertragenden Verkehrs im Ansprechen auf die Steuerungsbefehle zu empfangen. Entsprechend verfügt die Steuerungseinheit über Erfassungsmittel zur Erfassung des zu übertragenden Verkehrs. Diese erfas- sen beispielsweise die den zu übertragenden Verkehr bezeichnenden Informationen, die von der Sendestation übermittelt wurden. Weiterhin weist die Steuerungseinheit Unterscheidungsmittel zur Unterscheidung der Verkehrsarten des zu übertragenden Verkehrs auf, wobei in Abhängigkeit der unterschiedenen Verkehrsart mittels Bestimmungsmitteln der Übertragungsmodus ( (Nicht-IP) DVB, IP/DVB oder TDMA) für den jeweiligen Verkehr festgelegt wird. Die Steuerungseinheit verfügt darüber hinaus über Koordinationsmittel (beispielsweise in Form einer Datenbank und ei- nes Koordinationsprogramms) zur Koordinierung des Übertragens des zu übertragenden Verkehrs unter Berücksichtigung bereits zuvor koordinierten Verkehrs und innerhalb eines für die Übertragung des zu übertragenden Verkehrs spezifizierten Zeitfensters und ggfs. Frequenzbereichs. Das spezifizierte Zeitfenster wird dabei von dem Benutzer der Sendestation spezifiziert, beispielsweise über eine Mensch-Maschine-Schnittstelle der Sendestation wie beispielsweise einen daran angeschlossenen Personal Computer PC oder dergleichen. Die Steuerungseinheit verfügt weiter über Steuermittel, die ansprechend auf einer Ausgabe der Koordinationsmittel das koordinierte Übertragen des Verkehrs in der festgelegten Verkehrsart von der zumindest einen Sendestation über die zumindest eine Relaisstation zu der zumindest einen Empfangsstation steuern. Zu diesem Zweck geben die Steuermittel Steuersignale an die Sendestation, die Empfangsstation sowie die Relaisstation ab. Zwischen Sendestation, Relaisstation, und Empfangsstation einerseits sowie der Steuerungseinheit andererseits übertragene Informationen bzw. Befehle sind in Figur 3 durch doppelseitige Pfeile angedeutet. Dabei muss jedoch nicht zwingend eine direkte Verbindung zwischen Steuerungseinheit und Relaisstation bzw. Empfangsstation bestehen. Vielmehr kann die Steuerungseinheit Steuersignale an Empfangsstation El beispielsweise an die Sendestation Sl und von dort über den TDMA Übertragungsweg an El leiten. Dann erfolgt die TDMA Übertragung von Sl zeitlich vorgezogen zur IP oder Nicht-IP Nutzlast-Übertragung, damit die Sende- und Empfangsstationen aufeinander abgestimmt sind. Gleichermaßen können derart Steuersignale bis zur Relais- Station übermittelt werden.
Figur 4 zeigt ein Blockschaltbild einer Sende- bzw. Empfangsstation gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Struktur einer Sende-/Empfangsstation gemäß Figur 4 zeigt da- bei einen Fall, bei dem die Erfindung in Kombination mit dem eingangs erwähnten bekannten System eingesetzt ist.
Zunächst wird daher der Anteil des bekannten Systems an der in Figur 4 gezeigten Station beschrieben. Wie in Fi- gur 4 dargestellt, enthält die Sende-/Empfangsstation z. B. eine MPEG-2 Quelle als Beispiel einer Quelle für Nicht-IP basierten Verkehr, die in ihrer Funktion als Ursprung eines Datenverkehrs in dem Übertragungssystem einen entsprechend kodierten Datenstrom abgibt. Die Quelle gibt den Verkehr über einen DVB Modulator an eine Außeneinheit ab. Zwischen Quelle und DVB Modulator ist gemäß der Darstellung in Figur 4 ein DVB-Multiplexer DVB MUX geschaltet. Dieser wird jedoch nur benötigt, wenn das bekannte System nicht alleinstehend verwendet wird. Die Au- ßeneinheit umfasst beispielsweise eine Antenne und zugeordnete Verstärker und gibt die von ihr entsprechend aufbereiteten Signale an die Relaisstation ab. Einzelheiten der Außeneinheit sind jedoch abhängig vom gewählten Übertragungsmedium (Funk, Infrarot, Licht, Kabel, o.a.).
Empfangsseitig ist der Datenfluss umgekehrt. Das heißt, von der Relaisstation (dem Satelliten) empfangener Verkehr wird in der Außeneinheit aufbereitet, einem DVB De- modulator zugeführt, und von diesem an einen (z. B. MPEG- 2) bzw. Nicht-IP basierten Empfänger abgegeben. Der Verkehr kann dabei in Echtzeit erfolgen. Jedoch kann er sowohl sendeseitig als auch empfangsseitig zuvor gespeichert worden sein und zu vorbestimmten Zeitpunkten gesendet werden. In diesem Fall ist in der Station eine Daten- Speichereinheit (nicht dargestellt) bereitgestellt. Dieser Datenverkehr (Nutzlast) als eine Verkehrsart ist eine Verkehrsart, die nicht auf dem Internetprotokoll beruht.
Ergänzend oder alternativ zu den bislang beschriebenen Komponenten einer Sende-/Empfangsstation schlägt die vorliegende Erfindung vor, eine Sende-/Empfangsstation derart auszugestalten, dass zumindest eine weitere Verkehrsart übertragen werden kann. Gemäß der Darstellung in Figur 4 wird ein auf dem Internetprotokoll beruhender Ver- kehr bzw. Datenstrom als Beispiel herangezogen. Sendesei- tig erfolgt die Übertragung dabei wie folgt.
Ein von einer nicht dargestellten Datenquelle erhaltener Datenstrom wird einem Kodierer zugeführt und von diesem als auf dem Internetprotokoll IP beruhender Datenstrom bzw. Verkehr an ein Routingelement ROUTER abgegeben. Abhängig von der Verkehrsart überträgt das Routingelement den Verkehr in einer festgelegten Verkehrsart. Handelt es sich beispielsweise um breitbandigen auf dem Internetprotokoll IP beruhenden Verkehr, leitet der Router den Verkehr über einen IP/DVB Gateway sowie den bereits erwähnten nachfolgenden DVB Multiplexer über den DVB Modulator zur Außeneinheit und von dort weiter zur Relaisstation. Der IP/DVB Gateway wandelt dabei IP basierten Verkehr in DVB kompatiblen Verkehr um. Handelt es sich dagegen um Verkehr mit mittlerer bzw. geringer Bandbreite, so leitet der Router den Verkehr über einen TDMA (Zeitmultiplex) Übertragungsweg zur Außeneinheit und von dort zur Relais- Station weiter. Der TDMA Übertragungsweg kann dabei auf verschiedenen Frequenzen arbeiten und wird daher auch als Mehrfrequenz MF-TDMA Einrichtung bezeichnet. Der über den Kodierer zum Router gelangende Verkehr ist dabei Echtzeitverkehr. Gleichermaßen kann jedoch auch zeitversetz- ter /zeit-unkritischer Verkehr abhängig von der für ihn geforderten Bandbreite über die alternativen Übertragungswege (IP/DVB oder MF-TDMA) übertragen werden. Derartiger zeit-unkritisch zu übertragender Verkehr ist auf einem Inhalte-Speicher bzw. Inhalte-Server abgelegt. Da- bei ist der Verkehr im IP Format als Datenstrom gespeichert und kann nach Bedarf abgerufen werden. Auch ist es möglich, den Verkehr vom Kodierer über den Router zum Inhalte-Server zu leiten und ihn für ein späteres Senden zu speichern. Der Router kann zudem über eine (nicht darge- stellte) Schnittstelle zum Internet, einem Intranet oder einem Privaten Netzwerk verfügen, sodass Verkehr / Nutzdaten bzw. Payload auf diesem Wege zu dem Inhalte-Server hin und von diesem weg geleitet werden kann.
Auch im Fall des IP Verkehrs ist empfangsseitig der Verkehrsverlauf umgekehrt. Das heißt, von der Relaisstation empfangener Verkehr gelangt über die Außeneinheit wahlweise über den IP/DVB Gateway, dann einen DVB->IP Wandler zum Router bzw. über den MF-TDMA Übertragungsweg zum Rou- ter. Vom Router wiederum wird er entweder direkt dem Dekodierer zugeführt, gegebenenfalls nachfolgend dekodiert gespeichert, oder direkt (undekodiert) auf einem Inhalte- Server abgelegt. Es ist anzumerken, dass gemäß Figur 4 durchgezogene Linien Datenverkehr repräsentieren während als unterbrochene Linien dargestellte Linien Steuer- bzw. Kontrollsignale darstellen.
Dem Benutzer ist es dabei möglich, über eine als Arbeitsplatzrechner bzw. PC dargestellte Benutzerschnittstelle Befehle an die Systemsteuerung einzugeben. Beispielsweise kann der Benutzer darüber ein gewünschtes Zeitfenster für die Übertragung festlegen. Die Systemsteuerung empfängt nicht nur Befehle von der Benutzerschnittstelle sondern kann auf der Benutzerschnittstelle auch Fehler- meidungen und/oder Rückmeldungen dem Benutzer zur Anzeige bringen. Weiterhin steuert eine als Agent bezeichnete Einheit beruhend auf von der Steuerungseinheit empfangenen Befehlen (über eine nicht dargestellte Schnittstelle zu dieser) den Inhalte-Server, den Router, den IP/DVB Ga- teway, das heißt, sowohl die IP->DVB Wandlung sendesei- tig, als auch die empfangsseitige DVB->IP Wandlung, den. DVB Multiplexer, den DVB Modulator sowie den DVB Demodu- lator, und schließlich sowohl die MF-TDMA Übertragungsstrecke als auch die Außeneinheit. Von der nicht dargestellten Quelle können gleichermaßen Informationen bzgl. der Verkehrsart des von der Quelle ausgehenden Verkehrs (IP bzw. Nicht-IP) an die Benutzerschnittstelle übermittelt werden. Dies erfolgt über eine weitere nicht dargestellte Schnittstelle.
Der gesamte Verkehr an Daten kann unterteilt werden in Nutzdaten (Payload) , die den eigentlichen zu übertragenden Inhalt wie z.B. den Videobeitrag darstellen, sowie Steuerungsdaten. Dabei können die Steuerungsdaten
(aufgrund ihres geringen Datenvolumens und ihrer Echtzeitanforderungen) über den TDMA Übertragungsweg übertragen werden, um somit die Relaisstation bzw. die Empfangsstation entsprechend anzusteuern, um den von der Sende- Station gesendeten Verkehr weiterleiten bzw. empfangen zu könne .
Die sendestationsseitig vorhandenen Erfassungsmittel, Unterscheidungsmittel, Übermittlungsmittel und Empfangsmit- tel sind dabei durch den Agent und/oder die Benutzerschnittstelle dargestellt. Die empfangsstationseitig vorhandenen Empfangsmittel zum Empfangen von von der Steuerungseinheit gesendeten Steuerungsbefehlen sind gleichermaßen durch den Agent und/oder die Benutzerschnittstelle dargestellt.
Figur 5 zeigt ein Flussdiagramm, welches die Schritte zur Übertragungskoordination veranschaulicht. Die Übertragungskoordination beginnt in Schritt S50. Bei Schritt S51 werden angeforderte Übertragungen erfasst. Dazu übermitteln z.B. alle Sendestationen die bei ihnen angeforderten Übertragungen, die geforderte Bandbreite für die Übertragung, die Dauer der Übertragung (wobei aus Bandbreite und Dauer das Volumen der Übertragung bestimmbar ist) , sowie das gewünschte Zeitfenster für die Übertragung, oder aber der Nutzer bucht über die Sendestation bzw. deren Benutzerschnittstelle die Übertragung bei der Steuereinheit, wobei die o.g. Angaben über den TDMA Übertragungsweg zu der Sendestation übermittelbar sind. Zeitfenster bezeich- net dabei einen gewünschten Zeitraum innerhalb dessen die Übertragung durchgeführt werden soll (d.h. zumindest beginnen, ggfs. auch enden soll) . Das Zeitfenster ist dabei u.U. größer als die erforderliche Übertragungszeit. Im darauffolgenden Schritt S52 wird die Belegungssituation erfasst. Zu diesem Zweck ermittelt die Steuereinheit alle für die Relaisstation derzeit vorliegenden Reservierungen für Übertragungen von allen auf sie zugreifenden Sendestationen. Die Steuereinheit ist weiterhin informiert ü- ber die Belegungssituation der Empfangsstationen,' wobei eine Belegungssituation einer Empfangsstation angibt, wann eine entsprechende Sendestation an diese Empfangsstation sendet bzw. senden wird. Dann nimmt die Steuerungseinheit das Koordinieren der Übertragungen in Schritt S53 vor. Als Ergebnis der Übertragungskoordinie- rung steuert die Steuerungseinheit nachfolgend in Schritt S54 die Übertragungen gemäß der Koordinierung. Danach kehrt der Ablauf zu Schritt S51 zurück. Es ist zu beachten, dass dieser Vorgang nicht in abgeschlossenen Zyklen verläuft wie in Figur 5 aus Gründen der einfacheren Dar- Stellung angedeutet, sondern dass jeweils neu angeforderte Übertragungen erfasst werden, mit existierenden Belegungen koordiniert werden, somit zu neuen Belegungssituationen führen, und Übertragungen fortlaufend entsprechend koordiniert durchgeführt werden. Das Koordinieren des Ü- bertragens erfolgt somit unter Berücksichtigung bereits zuvor koordinierten Verkehrs und erfolgt innerhalb eines für die Übertragung des zu übertragenden Verkehrs spezifizierten Zeitfensters. Ein Zeitfenster selbst ist dabei wiederum in eine Vielzahl von Zeiteinheiten eingeteilt. Wie groß dabei eine kleinste Zeiteinheit ist, ist für die Zwecke der vorliegenden Erfindung nicht ausschlaggebend. Beispielsweise kann ein Zeitfenster in Vielfachen von Stunden oder aber auch nur in Vielfachen von Minuten definiert sein. Gleichermaßen kann eine Sekunde eine kleinste gemeinsame Zeiteinheit zur Definition von Zeitfenstern sein.
Einzelheiten des Koordinierens der angeforderten Übertragungen mit der Belegungssituation gemäß Schritt S53 wer- den nachfolgend mit Bezug auf die Figuren 6 bis 9 erläutert.
Das Koordinieren der angeforderten Übertragungen wird dabei anhand eines Ressourcenzuweisungs-Algorithmus durch- geführt. Die nachfolgenden Ressourcen werden für eine Ü- bertragung in allen Netzwerken des erfindungsgemäß gesteuerten Systems zugewiesen:
- Datenquellen als Serververzeichnisse für eine zeitunkritische beziehungsweise zwischengespeicherte und wei- tergeleitete Übertragung, oder Kameras für eine Lifeübertragung (diese sind als Anwendung im Netz vorhanden, aber nicht als Teil des Netzes anzusehen) ,
- optional Codierer beziehungsweise Decodierer beziehungsweise Verschlüsseier und Entschlüsseier (für ver- schlüsselte Übertragung) ,
- Aufwärtsstreckengeräte beziehungsweise Uplink- Sendegeräte,
- Satelitenbandbreite oder terrestrische Bandbreite,
- Abwärtsstrecken- beziehungsweise Downlinkgeräte (Empfänger) ,
- Datensenken wie beispielsweise ein Empfangsserver.
Dabei können die Datenquellen entweder verwendet werden für das Nicht-IP/DVB Netzwerk (in Figur 4 beispielsweise durch den "reinen" DVB-Datenpfad wiedergegeben) oder für das IP/DVB Netzwerk (in Figur 4 durch den IP/DVB Gateway und zugehörige Komponenten angegeben) , das MF-TDMA Netzwerk oder das terrestrische Netzwerk, da auf dem IP Protokoll beruhende Daten durch ein beliebiges dieser Netzwerke geleitet beziehungsweise geroutet werden können.
Ressourcen des Nicht-IP/DVB Netwerks werden dabei mittels eines zentralen Netzwerkverwaltungssystems zugewiesen, welches bereits existiert. Daten werden im Nicht-IP For- at wie beispielsweise in einem MPEG Format übertragen.
Satellitenbandbreite wird automatisch wie erforderlich zugewiesen und intern innerhalb des MF-TDMA-Syste s zugewiesen. Daher ist keine separate Ressourcenzuweisung für das MF-TDMA Netzwerk erforderlich.
Bandbreite des terrestrischen Netzwerks, welches für das erfindungsgemäß gesteuerte System bereitgestellt sein kann, wird mittels der Steuerungseinheit verwaltet. Die jeweilige Kapazität ist für die Steuerungseinheit reserviert, da anderenfalls keine Garantie bezüglich der Übertragung innerhalb einer gewissen Zeit möglich wäre. Hinsichtlich der Zeitsteuerung und Bandbreitensteuerung (Bandbreite korreliert dabei mit der verwendeten Fre- quenz) ist eine Übertragung bestimmt durch ihre Startzeit sowie ihre Endzeit, wobei für n Übertragungen eine Übertragung in diesem Fall durch die Parameter Ts (n) für die Startzeit und Te(n) für die Endzeit beschrieben wird. Das Frequenzband wird entsprechend bezeichnet mit der oberen Grenzfrequenz Fu(n) und der unteren Grenzfrequenz Fl (n) . Bei dieser Schreibweise bezeichnet (n) die Nummer der jeweiligen Übertragung. Figur 6 veranschaulicht diese Zuordnung und Definition anhand zweier Übertragungen Ül und Ü2 in einem Frequenz- Zeitbereich.
Eine Kollision zwischen zwei Übertragungen liegt dann vor, wenn sich beide Übertragungen im Zeitbereich und Frequenzbereich überlappen. Keine Kollision liegt vor, wenn sich die beiden Übertragungen nicht im Zeitbereich oder im Frequenzbereich überlappen. Anders ausgedrückt, liegt eine Kollision zwischen zwei Übertragungen Ül und Ü2 dann vor, wenn die folgenden Bedingungen wahr sind:
Überlappung im Zeitbereich:
(Übertragung 2 startet vor dem Ende von Übertragung 1) und (Übertragung 1 startet vor dem Ende von Übertragung 2).
Mathematisch ausgedrückt entspricht dies der folgenden Formel (Ts2<Tel) und (Tsl<Te2)
Überlappung im Frequenzbereich:
(Niedrigste Frequenz von Übertragung 1 ist kleiner als •die obere Frequenz von Übertragung 2) und (Niedrigste Frequenz von Übertragung 2 ist kleiner als obere Frequenz von Übertragung 1) .
Mathematisch ausgedrückt lässt sich dies durch folgende Formel ausdrücken (fll<fu2) und (fl2<ful)
Zusammengefasst ausgedrückt liegt eine Kollision zwischen zwei Übertragungen genau dann vor, wenn (Ts2<Tel) und (TsKTe2) und (fll<fu2) und (fl2<ful) ist. Optional ist eine Schutzzeit zwischen einem Ende einer Übertragung und einem Start einer neuen Übertragung bereitgestellt, wobei die Schutzzeit intern hinzugefügt wird beziehungsweise abgezogen wird von den Start- und Endzeiten.
Intern muss eine Empfangsgerätschaft beziehungsweise ein Empfänger eine gewisse Zeit vor dem Starten einer Übertragung zugeschaltet sein. Diese Zeit wird von der Hardwareart abhängen.
Im Allgemeinen kann eine Übertragung gebucht werden, wenn Frequenz und/oder Bandbreite verfügbar sind (es diesbe- züglich keinen Konflikt gibt) , Hardware verfügbar ist
(für die erforderliche Frequenz und/oder Bandbreite) , sowie wenn Daten verfügbar sind (für zeitversetztes beziehungsweise zeit-unkritisches Weiterleiten nach einer Speicherung) .
Berechnung der vollständigen Buchung
Der nachfolgend vorgestellte Algorithmus stellt vernünftige Ergebnisse bereit, schließt jedoch weitere Verbesse- rungen nicht aus.
Die nachfolgenden Schritte werden bei der Berechnung einer vollständigen Buchung aller Übertragungen durchgeführt : 1. von einem Supernutzer beziehungsweise Netzwerkverwalter mittels manuellen Eingriffs an einem zentralen Netzwerkverwaltungssystem definierte oder modifizierte Übertragungen werden überprüft, 2. andauernde beziehungsweise bereits laufende Übertra- gungen werden geprüft, 3. Lifeübertragungen (für die kein Zeitfenster besteht, innerhalb dessen sie verschiebbar wären) werden überprüft, und
4. zeitversetzte Übertragungen (gespeicherte und weiter- zuleitende, innerhalb eines Zeitfensters das größer o- der gleich der Dauer der Übertragung ist) werden geprüft.
Bei der Berechnung der Buchung beziehungsweise der Sende- Zeitpunkte wird stets überprüft, ob eine einzelne neue zusätzliche Übertragung hinzugefügt werden kann. Die Buchung beziehungsweise Buchungsliste ist vollständig, wenn dies für alle Übertragungen durchgeführt wurde. Prinzipiell kann der gleiche grundlegende Algorithmus bei allen Schritten durchgeführt werden, jedoch bestehen Unterschiede hinsichtlich Prioritäten zwischen den jeweiligen Schritten.
Für 1. und 2. : Es erfolgt eine Überprüfung für jede Übertragung hinsichtlich jeder anderen Übertragung, dass keine Kollision existiert. Dies könnte gegebenenfalls nicht erforderlich sein, da theoretisch hier keine Kollisionen existieren sollten.
Falls keine Kollision existiert:
Speichern der Zuweisung der Übertragung, was zur Buchung der Übertragung führt.
Für 3. :
Es erfolgt eine Auswahl der zuerst zu buchenden Übertragung (Übertragung mit der frühesten Startzeit) . Die obere Grenzfrequenz und die untere Grenzfrequenz der verfügbaren Bandbreite und alle oberen Grenzfrequenzen von wäh- rend des geplanten Zeitintervalls der Übertragung exis- tierenden Übertragungen werden beachtet. Beruhend auf der verfügbaren Bandbreite für diesen Übertragungstyp, Datenrate der Übertragung und Suchrichtung wird zuerst die o- bere Grenzfrequenz ausgewählt. Es wird überprüft, ob eine Kollision mit irgendeiner anderen zuvor definierten beziehungsweise gebuchten Übertragung vorliegt. Falls eine Kollision existiert, wird die Suche mit der nächsten oberen Grenzfrequenz durchgeführt. Es wird überprüft, ob ein spezifiziertes Sendegerät und Empfangsgerät verfügbar sind. Falls eine Kollision existiert, wird mit der nächsten oberen Grenzfrequenz fortgefahren. Falls keine Kollision existiert, erfolgt die Speicherung der Zuweisung der Übertragung und der Algorithmus wird für die nächste Ü- bertragung wiederholt. Falls' keine obere Grenzfrequenz mehr existiert, wird eine Nachricht an den Betreiber ausgegeben, dass die Übertragung nicht gebucht werden kann. Falls keine Übertragung verbleibt, die zu buchen ist, wird mit zeitversetzten Übertragungen fortgefahren.
Für 4., das heißt, zeitversetzten Übertragungen innerhalb eines Zeitfensters:
Im Prinzip gilt der gleiche Algorithmus wie für Liveübertragungen, jedoch:
- dieses Mal können als die Startzeiten der neuen Über- tragung alle Endzeiten von Übertragungen innerhalb des zugelassenen Fensters von Startzeiten der Übertragung ü- berprüft werden, und - Übertragungen werden ausgewählt auf der Grundlage der
Größe der Dateien, um "Löcher" mit Übertragungen zu fül- len, die so groß wie möglich sind. Kurze Übertragungen passen in kleine "Löcher", während lange Übertragungen dies nicht tun.
Eine ausführliche Beschreibung für diesen Fall erfolgt unter Heranziehung des Beispiels gemäß Figur . Figur 7 zeigt ein Frequenzzeitdiagramm, in dem Übertragungen Trl bis Tr5 als fest gebucht anzusehen sind, beispielsweise weil sie durch einen Superbenutzer definiert wurden, bereits laufende Übertragungen darstellen, oder Lifeübertragungen darstellen. Eine neue Übertragung kann dabei in einem zulässigen Zeitbereich (Zeitfenster) übertragen werden, was durch einen frühestmöglichen Startzeitpunkt für die Übertragung und einen spätesten End- Zeitpunkt für die Übertragungen definiert ist. Weiterhin darf die Übertragung in einem zulässigen Frequenzbereich (Bandbreitenbereich) stattfinden, welcher durch eine Frequenzobergrenze (F-Obe grenze) und eine Frequenzuntergrenze (F-Untergrenze) de'finiert ist.
Der Algorithmus startet mit einer definierten Startfrequenz (hier die obere Grenze) und dem Start des zulässigen Zeitbereichs . Die neu zu buchende Übertragung ist mit dem Buchstaben A bezeichnet, wobei die Figur 7 Buchungs- versuche AI bis A5 veranschaulicht, die den Ablauf fehlgeschlagener Buchungen (AI bis A4) bis hin zu einer erfolgreichen .Buchung (A5) veranschaulichen.
Versuch 1 (AI) mit Trs (Start des Zeitbereichs) und F- Obergrenze (oberer Grenze des zulässigen Frequenzbereichs) : ein Konflikt mit Übertragung 2 besteht, deshalb wird fortgefahren mit:
Versuch 2 (A2) mit Trs, F12 (untere Frequenz von Übertragung 2) : ein Konflikt mit Übertragung 1 besteht, deshalb wird fortgefahren mit:
Versuch 3 (A3) mit Trs, Ful (oberer Frequenz von Übertragung 1) : ein Konflikt mit Übertragung 1 besteht, deshalb wird fortgefahren mit:
Versuch 4 (A4) mit Trs, F-low (F-Untergrenze plus Band- breite der neuen Übertragung, niedrigst mögliche Fre- quenz, bei der die Übertragung eingefügt werden kann) : ein Konflikt mit Übertragung 1 besteht, deshalb wird fortgefahren mit:
Versuch 5 (A5) mit Te2, F-Obergrenze (Obergrenze des zu- lässigen Frequenzbereichs) : Kein Konflikt besteht, daher wird die neue Übertragung A innerhalb des Zeit-Frequenz- Diagramms an der mit A5 bezeichneten Stelle gebucht.
Optional könnte gegebenenfalls die Überprüfung der oberen Frequenzgrenzen Fu(n) entfallen. Danach findet ebenfalls die Verifikation der Verfügbarkeit anderer Resourcen wie Sender- und Empfängergeräten statt. Falls alle Bedingungen erfüllt sind, wird die Übertragung gebucht, anderenfalls wird mit dem Suchvorgang fortgefahren.
Es ist zu beachten, dass die Startzeit von Übertragung 4 nicht berücksichtigt wird, da diese Übertragung vollständig außerhalb des zulässigen Frequenzbereichs für die neu zu buchende Übertragung A (Verkehrsbeitrag) liegt. Eine solche Überprüfung, die zum Ausschluss der Berücksichtigung zuvor gebuchter Übertragungen führt, kann Vorteilhafterweise zu Beginn des Algorithmus erfolgen.
Es ist ebenfalls nicht erforderlich, andere Frequenzen (oder Zeiten) zu berücksichtigen, beispielsweise zwischen F12 und Ful, da die Übertragung entweder für F12 machbar ist oder aber für keine andere Frequenz zwischen F12 und Ful.
Ebenfalls packt der Algorithmus Übertragungen besser, falls nur F12 berücksichtigt wird. Zusätzlich zu dem beschriebenen Algorithmus sind große Dateien priorisiert, da anderenfalls große Löcher in dem Zeit-Frequenz- Diagramm mit kleinen Übertragungen ausgefüllt werden wür- den, und die großen "Löcher" somit nicht für große Ver- kehrsbeiträge wie z. B. Dateien verwendet werden können, wohingegen große Dateien keine kleinen "Löcher" verwenden können, die für kleine Übertragungen ausreichend wären. Die Zeit der Übertragung kann beruhend auf der Größe der Datei und der Bandbreite plus einem Sicherheitspuffer berechnet werden. Optional kann ein Mechanismus implementiert sein, der überprüft, ob eine Übertragung geendet hat und die Übertragung früher beendet, falls dies machbar ist (das heißt, Sender und Empfänger abschaltet sowie die gebuchte Kapazität wieder als frei ausweist) . Der Buchungsalgorithmus startet ebenfalls automatisch, wenn eine Übertragung modifiziert wurde (verlängert oder verkürzt) oder gelöscht wurde. Optional kann eine Priorisie- rung in mehreren Frioritätsklassen unterteilt sein. In diesem Fall ist der gleiche Algorithmus anwendbar, jedoch werden zusätzliche Schritte mit höherer oder niedrigerer Priorität eingeführt.
Bislang wurde der Algorithmus hinsichtlich eines einzigen Frequenzbandes beziehungsweise eines einzigen Bandbreitenpools beschrieben. Optional ist es jedoch auch möglich, die gesamte verfügbare Bandbreite in unterschiedliche sogenannte Bandbreitenpools zu unterteilen wie dies in Figur 8 dargestellt ist. Ein jeweiliger Pool bezie- hungsweise Bandbreitenbereich ist dann für eine jeweilige Verkehrsart vorzugsweise reserviert. Dies wird nachfolgend ausführlicher dargelegt.
Hinsichtlich der Bandbreitenbereiche, existieren bei- spielsweise die nachfolgenden Möglichkeiten mit den beschriebenen Funktionen:
Träger können reserviert werden für zeitversetzte Übertragungen oder für spezielle Arten von Übertragungen, indem die obere (oder untere) Frequenzgrenze aller anderen Arten von Übertragungen auf einen niedrigeren (oder höheren) Wert gesetzt wird.
Die Parameter „obere Grenze der verfügbaren Bandbreite", „untere Grenze der verfügbaren Bandbreite", „Richtung der Suche" (von oberer zu unterer Grenze oder umgekehrt) sind definierbar beruhend auf einer Art der Übertragung und einer Datenrate der Übertragung. Dieses Merkmal erlaubt beispielsweise die Reservierung eines Bandbreitenbereichs für eine oder mehrere Arten von Anwendungen oder speziellen Datenraten, Minimierung (bzw. Eingrenzung) des "Tetris-Problems" (welches zuvor mit Bezug Figur 7 beschrieben wurde) durch Konzentrierung von Übertragungen mit ähnlichen 'Geschwindigkeiten in unterschiedlichen Bandbreitenbereichen, während diese Bandbreitenbereiche in dem Fall verwendet werden können, in dem der "Heimat"- Bandbreitenbereich vollständig gebucht beziehungsweise belegt ist, sowie eine flexible Modifikation von Bandbreitenbereichen falls beispielsweise MF-TDMA Träger hin- zugefügt werden oder entfernt werden in speziellen Bandbreitenbereichen.
Ein Beispiel von Bandbreitenpools für gewisse Anwendungen ist in Figur 8 dargestellt. Die gesamte Bandbreite ist dabei zwischen Frequenzen Fl und F8 gegeben und unterteilt in die einzelnen Frequenzbereiche Fl bis F2, F2 bis F3, F3 bis F4, F4 bis F5, F5 bis F6, F6 bis F7, und F7 bis F8. Die Frequenzen können von Fl zu F8 hin aufsteigend sein, können jedoch auch von F8 zu Fl hin aufstei- gend sein. Wie in Figur 8 dargestellt wurde beispielsweise für ein Nicht-IP basiertes (beispielsweise DVB basiertes) zeitversetztes Senden („Store and Forward") der Bereich zwischen F7 und F8 reserviert, wobei aber ebenfalls der Bereich zwischen F6 und F7 dafür verwendet wird, je- doch versucht wird, den Bereich zwischen F7 und F8 bevor- zugt zu verwenden, falls dort Kapazität verfügbar ist. Der Startwert für die Suche (wie prinzipiell in Bezug auf Figur 7 beschrieben) ist daher F8, der Endwert F7 und die Suchrichtung geht von F8 zu F7. Für Liveübertragungen be- ziehungsweise Echtzeitübertragungen mit 8 Megabit pro Sekunde ist der Bereich zwischen F3 und F4 reserviert, es wird jedoch auch versucht, zuerst den Bereich zwischen F2 und F3 zu verwenden, Versuche, den Bereich zwischen F4 beziehungsweise F5 und F6 zu verwenden werden jedoch nur unternommen, falls keine Alternativen existieren, da die- ses ein "Tetris-Problem" für Übertragungen mit 24 Megabit pro Sekunde oder 16 Megabit pro Sekunde bedingen könnte.
Aktive Übeftragungen sind in einer Tabelle der Übertra- gungen mit Frequenzen und Bandbreiten (und der aktiven
Ressourcen) aufgelistet. Derzeit noch nicht aktive Zuordnungsstellen haben keine feste Zuweisung von Frequenzen, Bandbreite und Ressourcen, sondern bekommen diese zum Zeitpunkt, wenn die Übertragung aktiv wird. Als eine Aus- nähme dieser Regel haben virtuelle Bandbreitenzuweisungen feste Frequenzen, welche vorgenommen wurden, um Bandbreite zu reservieren, die durch MF-TDMA oder durch Nicht- IP/DVB Verkehr verwendet werden.
Frequenzbänder können für MF-TDMA freigegeben werden, indem die obere (oder untere) Grenze aller anderen Frequenzbänder auf einen anderen Wert eingestellt wird. In diesem Fall erfolgt eine Verifikation dahingehend, ob alle Übertragungen erneut gebucht werden können und ob eine Übertragung aktiv, die anderenfalls abzubrechen wäre und nach einer Anforderung durch den Betreiber zu wiederholen wäre.
Modifikationen sind für normale Benutzer lediglich zuläs- sig, falls kein Konflikt mit existierenden Buchungen vor- liegt. Im Fall von Konflikten mit existierenden Buchungen können diese durch den Netzwerkbetreiber vorgenommen werden.
Zusätzlich zu Überprüfungen verfügbarer Bandbreite müssen die folgenden Verifikationen erfolgen:
Bestimmung einer machbaren Modulation als Funktion der Liste von Empfangsorten, Bestimmung der Bandbreite als Konsequenz der Modulation, Bestimmung der Verfügbarkeit der Bandbreite, Suche nach Bandbreite, Bestimmung der Verfügbarkeit von Sendegeräten zur bestimmten Zeit, Bestimmung der Verfügbarkeit von Empfangsgeräten zur bestimmten Zeit, falls Geräte nicht verfügbar sind, wird der nächste freie Slot an Bandbreite gesucht, falls kein Bandbreitenslot und kein Gerät verfügbar ist, kann die Übertragung nicht reserviert werden.
Eine Ressource kann nur zugeordnet werden, wenn der zuordnende Benutzer Zugriff auf die Ressourcengruppe hat, zu der die Ressource gehört.
Im Prinzip heißt dies, dass beim Fehlschlagen beziehungsweise nicht Vorliegen einer dieser Bedingungen die Übertragung nicht aufgebaut werden kann. Jedoch wird ein Me- chanismus zur "sanften" Entscheidungsfindung erforderlich. Beispielsweise erfolgt eine Übertragung mit 8-PSK falls 16 QAM nicht verfügbar ist an all den Orten in dem Netzwerk, und in einigen Fällen werden Übertragungen wahrscheinlich machbar sein, falls kein Empfangsgerät an einigen wenigen, nicht wichtigen Orten verfügbar ist.
Der Betreiber erhält die Informationen während des Bu- chens, ob alle Nicht-IP Empfänger (zum Beispiel DVB Empfänger) oder lediglich ein Teil davon verfügbar sind. Er entscheidet dann, ob er die Übertragung bucht, obwohl nicht alle DVB Empfänger verfügbar sind.
Für eine erfolgreiche Übertragung muss auch die zu über- tragende Datei (der Verkehrsbeitrag) verfügbar sein. Konflikte mit dem Buchen existieren, falls beispielsweise ein Empfänger beschädigt ist und die erneute Übertragung vieler Pakete anfordert, was wiederum die Übertragung sehr stark verlängert. Eine Erfassung des Endes der Über- tragung wäre erforderlich, was jedoch Verzögerungen beim Start nachfolgender Übertragungen bedingt.
Das System verwendet auch Ressourcenpools, wobei eine Ress'ource entweder ein Sendegerät oder ' ein Empfangsgerät darstellt, um Totzeiten beziehungsweise Blockierungen bei Buchungen zu vermeiden. Zum Zeitpunkt einer Buchung ist nur die Information erforderlich, ob eine Ressource verfügbar ist oder nicht, jedoch nicht bereits die Zuweisung der Ressource. Zuweisung einer spezifischen Einrichtung erfolgt erst beim Start der Übertragung.
Figur 9 zeigt ein Beispiel einer .Situation ohne Ressourcenpools, wo keine Reservierung beziehungsweise Buchung machbar ist: Empfangsgerät 1 ist reserviert von 09:00 Uhr bis 10:00 Uhr und zwischen 11:00 Uhr und 12:00 ühr, Empfangsgerät 2 ist reserviert von 08:30 Uhr bis 09:30 Uhr und zwischen 10:30 Uhr und 11:30.
Eine neue Reservierung betreffend die am oberen Rand der Figur 9 gezeigte Übertragungsanforderung zwischen 09:45 Uhr und 10:45 Uhr ist nicht möglich mit fester Zuweisung der Geräte, da beide Geräte während einer gewissen Zeit während der angeforderten Übertragung in Betrieb sind; sie wäre es jedoch mit Ressourcenpools. Mit Ressourcenpools kann die Übertragung zwischen 09:45 Uhr und 11:45 Uhr mit Empfangsgerät 2 erfolgen und die Übertragung zwischen 10:30 Uhr und 12:00 Uhr kann für Empfangsgerät 1 gebucht werden. Dies ist machbar, wenn identische Geräte aus einem Ressourcenpool gebucht werden können. (Das heißt, die beiden Empfänger können auf den gleichen Frequenzen etc. empfangen) .
Ohne einen Ressourcenpool wäre eine manuelle Intervention erforderlich, um die Verwendung von Gerät 1 anstatt von Gerät 2 und umgekehrt zu erlauben. Die Steuerungseinheit, weiß, wie viele Gerätesätze verfügbar sind (an einer Sende- beziehungsweise Empfangsstation) und weist den spe- ziellen Satz des Gerätes unmittelbar vor dem Start der Übertragung zu, nicht jedoch zum Zeitpunkt des Buchens.
Eine Vorbedingung für Ressourcenpools ist die Verwendung identischer Geräte in jedem Pool. Ein Pool kann ebenfalls aus nur einem Gerätesatz bestehen. Die Systemsteuerung zählt die Anzahl freier Sätze von Geräten in jedem Pool und unterscheidet nicht zwischen den Gerätesätzen um eine begrenzte Komplexität zu erhalten. Derartige Ressourcenpools sind implementiert sowohl für Empfangsgeräte als auch für Sendegeräte.
Dabei sind die folgenden Grundfunktionen erforderlich, um eine neue Übertragung mit einem einfachen Algorithmus zu starten: - eine nächste Übertragung wird zu einem Zeitpunkt ausgewählt, der durch den Betreiber eingegeben ist, - ein Aufwärtsstreckenmodulator und Empfangsmodulatoren werden freigeschaltet, jeweilige Frequenzen (und Bandbreite) des freien Trägers werden verwendet und diese Pa- rameter werden beispielsweise mittels SNMP dem Uplink beziehungsweise Sendegerät und Empfangsgerät mitgeteilt.
Eine kurze Wartezeit wird implementiert, bis die Funkstrecke verfügbar ist, der Start der Übertragung wird initiiert, die Übertragung zu einer durch den Betreiber bestimmten Zeit beendet, der Sendemodulator und der Empfangmodulator werden gesperrt, diese Parameter werden' beispielsweise mit SNMP dem Sende- und Empfangsgerät it- geteilt, beispielsweise eine Mail oder eine andere Information, die die Buchungsbestätigung enthält, wird dem Kunden zugesandt, der die Übertragung gebucht hat.
Wie vorangehend beschrieben bietet die erfindungsgemäße Lösung und das Steuerungsverfahren zur Verwaltung der Ü- bertragungskapazität einer Relaisstation eines Übertragungssystems ergänzend oder alternativ zum bestehendem System der Nicht-IP (DVB) Übertragung von Nicht-IP (z.B. MPEG) kodierten Beiträgen (bspw. mittels des bekannten Systems) folgende Dienste:
Es kann alleine oder in Kombination mit . dem bekannten System eingesetzt werden. Je nachdem, mit welchem Format- und/oder Kodierungsstandard, Filmbeiträge, Interviews usw. als zu übertragender Verkehr angeliefert werden, ist dafür eine Übertragung direkt über DVB (mittels dem bekannten System) wie oben beschrieben, möglich, oder aber über die auf dem Internetprotokoll IP beruhenden Übertragungswege bzw. TDMA möglich.
Eine Übertragung über das auf dem Internetprotokoll beruhende Teilsystem bietet dem Anwender folgende Vorteile. Das IP basierte Teilsystem beruht auf Internetprotokoll. Das heißt, anders als beim "reinen" MPEG über DVB kann ein Beitrag auf der Senderseite über ein lokales Rechner- netz automatisch an die Sendestation herangeführt werden und entsprechend kann er auf der Empfängerseite über ein lokales Rechnernetz automatisch weitergeleitet werden. Dafür werden Standardprotokolle und Standardverfahren eingesetzt. Derartige lokale Rechnernetze können beispielsweise ein Intranet (firmenspezifisch) oder aber auch das Internet sein. Das System ist somit kompatibel zur zukünftig zu erwartenden Technik, da das Internetprotokoll auch im Medienbereich sich immer weiter verbrei- tet .
Weiterhin wird nicht nur ein Echtzeit bzw. ein Livemodus unterstützt (bei dem ein Beitrag unmittelbar direkt übertragen wird) , sondern es kann auch ein zeitversetztes Senden ermöglichender Modus unterstützt werden. Bei diesem legt der Erzeuger eines Beitrags diesen als Datei auf einem Server bzw. Datenspeicher ab und gibt ein Zeitfenster an, innerhalb dessen der Beitrag übertragen werden soll.
Im Unterschied zur Live-Übertragung muss also nicht ab einem bestimmten Zeitpunkt übertragen werden, sondern das System sucht sich einen Zeitraum, innerhalb dessen es freie Übertragungskapazität hat und schickt dann den Bei- trag über die Relaisstation/den Satelliten zu der oder den Empfangsstationen. Bei der oder den Empfangsstationen wird der Beitrag dann wiederum auf einem Server / Datenspeicher abgelegt, wo er zur weiteren Verwendung durch die Fernsehanstalt/das Studio bereitsteht.
Das erfindungsgemäße System unterscheidet dabei anhand des Volumens eines Beitrags (Dauer und Bandbreite) , ob der Beitrag über einen breiten DVB Link übertragen werden soll. In diesem Fall wird der Beitrag über einen IP/DVB Gateway aus dem IP Format in das DVB Format umgewandelt und mit einer Übertragungsbandbreite von beispielsweise 16 Mbit/sek. (oder 24 Mbit/sek. ) in kurzer Zeit übertragen.
Falls es sich andererseits um einen kürzeren Beitrag handelt und er zum Beispiel mit einer geringeren Bandbreite kodiert ist, wird erfindungsgemäß ein alternativer Übertragungsweg genutzt, nämlich über eine TDMA Übertragungsstrecke. Diese Übertragungsstrecke bzw. dieser Übertra- gungsmodus greift dabei auch auf den Satelliten als Relaisstation zurück. Die TDMA Übertragung ergänzt dabei die DVB Übertragung, indem sie für geringe bis mittlere Datenraten sofort Übertragungskapazitäten bereitstellt und eine besonders effiziente Zuteilung der Satelliten- bandbreite bietet. Sie kann von den Anwendern auch als firmeneigenes standortübergreifendes Telefonie und Datennetz genutzt werden (Stichwort „voice over IP", VoIP) .
Innerhalb des erfindungsgemäß zusätzlich oder alternativ zu dem bekannten System bereitgestellten Netzwerk gibt es in der Regel mehr als eine Sendestation und der Austausch von Beiträgen zwischen den verschiedenen Sendestations- standorten wird unterstützt. Zu diesem Zweck ist eine spezielle Koordinationsfunktion bereitgestellt, die den konkurrierenden Zugriff der verschiedenen Sendestationen auf die Relaisstation (den Satelliten) so regelt, dass es zu keinen gleichzeitigen Übertragungen auf demselben Slot kommt und andererseits alle zeitversetzten Übertragungsanforderungen der verschiedenen Standorte möglichst rasch und effizient erfüllt werden.
Zusammenfassend ist erfindungsgemäß eine Kombination der Übertragungstechniken IP/DVB sowie TDMA, beide über Satellit bereitgestellt, wobei eine Vielzahl von Sendesta- tionen und Empfangsstationen bzw. Sende-/Empfangssta- tionen, die jeweils beide Techniken kombiniert enthalten bereitgestellt sind. Eine automatische Steuerungseinheit koordiniert und steuert den Zugriff der konkurrierenden IP/DVB Sendestationen auf die Satellitenkapazität und die Empfangseinrichtungen, und koordiniert weiterhin eine automatische Bandbreitenzuteilung auf dem TDMA Übertragungssystem. Sendestationen enthalten Server, auf denen Beiträge (zum Beispiel Interviews Reportagen, Filme) für eine Übertragung bereitgestellt werden. Der "Besitzer" der Beiträge gibt die für die Übertragung innerhalb eines von ihm festgelegten Zeitfensters frei und das System entscheidet, wann ein solcher Beitrag übertragen wird und mit welcher der im Netz verfügbaren Techniken er übertragen wird (IP/DVB oder' TDMA) . Zum Zweck der IP/DVB Über- tragung können die Sendestationen über IP/DVB Gateways verfügen, die den IP Datenstrom zur Satellitenübertragung in DVB Format umwandeln.
Die Steuerungseinheit verwaltet (z. B. in einer Daten- bank) eine Liste der zum Übertragen anstehenden Beiträge (des zu übertragenden Verkehrs) der verschiedenen Standorte, zusammen mit den Zeitfenster-Vorgaben der Besitzer der jeweiligen Beiträge. Anhand dieser Informationen und der jeweiligen Belegung/Verfügbarkeit der für eine Über- tragung benötigten Ressourcen (Slot auf dem Satelliten, Übertragungseinrichtung auch auf der Empfangsseite) bringt es die einzelnen Beiträge in eine „passende" Reihenfolge. Es stößt die Übertragung entsprechend an und überträgt zeitversetzt die Beiträge auf den Servern der Sendestationen über das jeweilige Teilsystem (IP/DVB oder TDMA) über Satellit und stellt die Beiträge auf den Servern der Empfangsstationen bereit.
Aus der vorangehenden ausführlichen Beschreibung der Er- findung ergibt sich somit, dass die Steuerungseinheit si- cherstellt, dass zu jeder Zeit nur eine Sendestation auf einem Schlitz (Frequenz und Bandbreite) sendet, dass Verkehr nicht unterbrochen wird, wenn es nicht angemessen ist, dass sowohl Sende- als auch Empfangsstationen be- rücksichtigt werden, bevor auf eine andere Frequenz umgeschaltet wird, oder eine andere Sendestation aktiviert wird. Weiterhin kann die Steuerungseinheit dergestalt implementiert werden, dass eine manuelle Intervention, Unterbrechung, Priorisierung möglich ist, wenn es durch den Benutzer bzw. Netzwerkverwalter erforderlich ist.
In Verbindung damit arbeitet die Steuerungseinheit zumindest mit nachfolgenden Prioritäten: Priorität 1: Manuelle Interventionen bzw. Eingriffe kön- nen alles unterbrechen;
Priorität 2: Liveübertragungen bzw. Echtzeitverkehr: kann nicht unterbrochen werden durch Verkehr gleicher o- der niedrigerer Priorität; kann sich über den vereinbarten Endzeitpunkt hinaus erstrecken, ohne eine Bestätigung zu erfordern; Verkehr, der in Konflikt damit stünde, wird neu koordiniert;
Priorität 3: zeitversetzte Übertragungen: belegen die verfügbare Bandbreite; werden sobald wie möglich übertragen; werden automatisch koordiniert oder erneut koordi- niert; werden innerhalb des benutzer- bzw. kundenspezifizierten und angegebenen Zeitrahmens übertragen; werden im Fall von Unterbrechungen erfolgreich beendet.
Weiterhin kann der Netzwerkverwalter oder aber auch ein Agent (vergleiche Figur 4) neue (kodierte) Inhalte bzw. Beiträge, die im Fall der Übertragung Verkehr darstellen, für spätere Übertragung laden bzw. speichern und verfügbare Inhalte überprüfen, definieren, dass gewisse dieser Inhalte weitergeleitet werden sollen, und zwar innerhalb eines Zeitfensters, mit einer definierten Bitrate, zu ei- ner speziellen Gruppe von Empfängern, mit oder ohne Verschlüsselung, mit oder ohne Bestätigung einer erfolgreichen Übertragung, und Festlegen, wer für die Übertragung zu zahlen hat. Weiterhin kann er festlegen, dass ein Echtzeitverkehr übertragen werden soll, und zwar innerhalb eines Zeitfensters, mit einer definierten Bitrate, zu einer Gruppe von Empfängern, mit oder ohne Verschlüsselung.
Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung ein Steuerungsverfahren zur Verwaltung der Übertragungskapazität von zumindest einer Relaisstation eines Übertragungssystems, eine entsprechende Steuerungseinheit, eine entsprechend angepasste Sendestation, Empfangsstation und Relaisstation, wobei das Steuerungsverfahren die Schritte umfasst: Koordinieren (S53; Fig. 7) des Übertragens des zu übertragenden Verkehrs unter Berücksichtigung bereits zuvor koordinierten Verkehrs innerhalb eines für die Ü- bertragung des zu übertragenden Verkehrs zulässigen spe- zifizierten Zeitfensters und Frequenzbereichs, wobei sich der zu koordinierende Verkehr aus Verkehrsbeiträgen zusammensetzt, deren Verkehrsvolumen sich durch die Dauer des Verkehrsbeitrags und der erforderlichen Bandbreite des Verkehrsbeitrags bestimmt, und wobei das Koordinieren derart erfolgt, dass innerhalb der durch das zulässige spezifizierte Zeitfensters und den zulässigen Frequenzbereich definierten Fläche eines Frequenz-Zeit-Diagramms die Fläche der Verkehrsbeiträge maximiert wird.

Claims

Patentansprüc e
1. Steuerungsverf hren zur Verwaltung der Übertragungskapazität von zumindest einer Relaisstation eines Übertragungssystems, wobei das Übertragungssystem (Fig. 3) zudem aus zumindest zwei Sendestationen (Fig.4), zumindest einer Empfangsstation, und einer die zumindest eine Sendestation, die zumindest eine Relaisstation und die zumindest eine Empfangsstation koordinierenden Steuerungseinheit (CTRL) besteht, wobei eine jeweilige Sendestation (Fig. 4) ausgestaltet ist, um zumindest eine Verkehrsart (IP) zur Übertragung bereitzustellen, eine jeweilige Empfangsstation ausgestaltet ist, um diese zumindest eine Verkehrsart zu empfangen, und eine jeweilige Relaisstation ausgestaltet ist, um diese zumindest eine Verkehrsart von der Sendestation zu der Empfangsstation weiterzuleiten, und wobei die diese koordinierende Steuerungseinheit ausgestaltet ist, um die folgenden Schritte auszuführen: Erfassen (S51, S21) des von den zumindest zwei Sen- destationen zu übertragenden Verkehrs, und
Koordinieren (S53; Fig. 7) des Übertragens des zu ü- bertragenden Verkehrs unter Berücksichtigung bereits zuvor koordinierten Verkehrs innerhalb eines für die Übertragung des zu übertragenden Verkehrs zulässigen spezifi- zierten Zeitfensters und Frequenzbereichs, wobei sich der zu koordinierende Verkehr aus Verkehrsbeiträgen zusammensetzt, deren Verkehrsvolumen sich durch die Dauer des Verkehrsbeitrags und der erforderlichen Bandbreite des Verkehrsbeitrags bestimmt, und wobei das Koordinieren derart erfolgt, dass innerhalb der durch das zulässige spezifizierte Zeitfensters und den zulässigen Frequenzbereich definierten Fläche eines Frequenz-Zeit-Diagramms die Fläche der Verkehrsbeiträge maximiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, zudem mit den Schritten:
Unterscheiden (S22, S24) der Verkehrsarten bei dem zu übertragenden Verkehr,
Festlegen (S23, S25, S26) der Übertragungsart für den jeweiligen Verkehr in Abhängigkeit der unterschiedenen Verkehrsart,
Übertragen des Verkehrs in der festgelegten Übertragungsart von der jeweiligen zumindest einen Sendestation über die zumindest eine Relaisstation zu der jeweiligen zumindest einen Empfangsstation.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Unterscheiden anhand einer die Verkehrsart des jeweiligen Verkehrs bezeichnenden Kennung erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Unterscheiden anhand einer die Verkehrsart des jeweiligen Verkehrs bezeichnenden Eingangsschnittstelle erfolgt, an der der Verkehr eingeht.
5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Koordinieren der Verkehrsbeiträge anhand der Priorität der Verkehrsbeiträge erfolgt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei durch einen Betreiber manuell eingegebene Verkehrsbeiträge vor Echtzeitbeiträgen priorisiert sind, welche wiederum Priorität gegenüber zeitversetzten Beiträgen ge- niessen.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei innerhalb der zeitversetzten Beiträgen eine grössenmäßige Priorisierung erfolgt, sodaß innerhalb der zeitversetzten Beiträgen die größten zu übertragenden Verkehrsbeiträge zuerst koordiniert werden.
8. Verfahren nach' Anspruch 6, wobei die durch einen Betreiber manuell eingegebenen Verkehrsbeiträge und die Echtzeitbeiträge innerhalb der Flä- ehe eines Frequenz-Zeit-Diagramms eine feste Teilfläche belegen während die zeitversetzten Beiträge innerhalb der Fläche des Frequenz-Zeit-Diagramms verschiebbar sind.
9. Steuerungseinheit zur Verwaltung der Übertragungskapazität von zumindest einer Relaisstation eines Übertragungssystems, wobei das ÜbertragungsSystem zudem aus zumindest zwein Sendestationen, und zumindest einer Empfangsstation, besteht, wobei eine jeweilige Sendestation ausgestaltet ist, um zumindest eine Verkehrsart zur Übertragung bereitzustellen, eine jeweilige Empfangsstation ausgestaltet ist, um diese zumindest eine Verkehrsart zu empfangen, und eine jeweilige Relaisstation ausgestaltet ist, um diese zumindest eine Verkehrsarten von der Sendestation zu der Empfangsstation weiterzuleiten, und wobei die Steuerungseinheit aufweist: Erfassungsmittel (S51, S21) zur Erfassung des zu ü- bertragenden Verkehrs,
Koordinationsmittel zum Koordinieren (S53; Fig. 7) des Übertragens des zu übertragenden Verkehrs unter Berücksichtigung bereits zuvor koordinierten Verkehrs innerhalb eines für die Übertragung des zu übertragenden Verkehrs zulässigen spezifizierten Zeitfensters und Frequenzbereichs, wobei sich der zu koordinierende Verkehr aus Verkehrsbeiträgen zusammensetzt, deren Verkehrsvolümen sich durch die Dauer des Verkehrsbeitrags und der erforderli- chen Bandbreite des Verkehrsbeitrags bestimmt, und wobei das Koordinieren derart erfolgt, dass innerhalb der durch das zulässige spezifizierte Zeitfensters und den zulässigen Frequenzbereich definierten Fläche eines Frequenz-Zeit-Diagramms die Fläche der Verkehrsbeiträge ma- ximiert wird; und
Steuermittel, die ansprechend auf eine Ausgabe der Koordinationsmittel das koordinierte Übertragen des Verkehrs von der jeweiligen zumindest einen Sendestation ü- ber die zumindest eine Relaisstation zu der jeweiligen zumindest einen Empfangsstation steuern.
.
10. Steuerungseinheit nach Anspruch 9, zudem mit:
Unterscheidungsmitteln zum Unterscheiden (S22, S24) der Verkehrsarten bei dem zu übertragenden Verkehr, Bestimmungsmitteln zum Festlegen (S23, S25, S26) der Übertragungsart für den jeweiligen Verkehr in Abhängigkeit der unterschiedenen Verkehrsart.
11. Steuerungseinheit nach Anspruch 10, wobei die Unter- scheidungsmittel angepasst sind, um das Unterscheiden anhand einer die Verkehrsart des jeweiligen Verkehrs bezeichnenden Kennung vorzunehmen.
12. Steuerungseinheit nach Anspruch 10, wobei die ünter- scheidungsmittel angepasst sind, um das Unterscheiden anhand einer die Verkehrsart des jeweiligen Verkehrs bezeichnenden Eingangsschnittstelle vorzunehmen, an der der Verkehr eingeht.
13. Steuerungseinheit nach Anspruch 9, wobei die Koordinierungsmittel das Koordinieren der Verkehrsbeiträge anhand der' Priorität der Verkehrsbeiträge vornehmen.
14. Steuerungseinheit nach Anspruch 13, wobei durch einen Betreiber manuell eingegebene Verkehrsbeiträge vor Echtzeitbeiträgen priorisiert sind, welche wiederum Priorität gegenüber zeitversetzten Beiträgen ge- niessen.
15. Steuerungseinheit nach Anspruch 14, wobei innerhalb der zeitversetzten Beiträgen eine grössen- mäßige Priorisierung erfolgt, sodaß innerhalb der zeitversetzten Beiträgen die größten zu übertragenden Ver- kehrsbeiträge zuerst koordiniert werden.
16. Steuerungseinheit nach Anspruch 14, wobei die durch einen Betreiber manuell eingegebenen Verkehrsbeiträge und die Echtzeitbeiträge innerhalb der Flä- ehe eines Frequenz-Zeit-Diagramms eine feste Teilfläche belegen während die zeitversetzten Beiträge innerhalb der Fläche des Frequenz-Zeit-Diagramms verschiebbar sind.
17. Übertragungssystem, mit zumindest einer Relaisstation; zumindest zwei Sendestationen (Fig.4), zumindest einer Empfangsstation, wobei eine jeweilige Sendestation (Fig. 4) ausgestaltet ist, um zumindest eine Verkehrsart (IP) zur Übertragung bereitzustellen, eine jeweilige Empfangsstation ausgestaltet ist, um diese zumindest eine Verkehrsart zu empfangen, und eine jeweilige Relaisstation ausgestaltet ist, um diese zumindest eine Verkehrsart von der Sendestation zu der Empfangsstation weiterzuleiten, und einer die zumindest eine Sendestation, die zumindest eine Relaisstation und die zumindest eine Empfangsstation koordinierenden Steuerungseinheit (CTRL) gemäß einem der Ansprüche 9 bis 16.
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