-
Die
vorliegende Erfindung betrifft das Beibehalten der Bandbreite und
Erhöhen
des Nachrichtendurchsatzes in einem Datenpaketvermittlungs-Kommunikationsnetzwerk.
-
In
einem herkömmlichen
Datenpaketvermittlungsnetzwerk werden die zu übermittelnden Daten durch Anwendung
eines Verfahrens zur Einteilung oder Aufteilung größerer Datensätze in einzelnen Datenpaketen
in Abschnitte aufgeteilt, wie durch das ursprüngliche Protokoll der Übertragungsvorrichtung spezifiziert
ist. Jedes Paket enthält
in der Regel einen Paketkopf, eine Nutzinformation und einen Nachspann.
Der Paketkopf enthält
die Steuerinformationen, wie z.B. die Quelladresse und die Bestimmungsadresse,
Satzfolgenummern, Synchronisierbits und Paketlänge. Die Nutzinformationen
sind die zu übertragenden
Daten. Der Nachspann enthält
im allgemeinen Fehlererkennungs- und -korrekturbits.
-
Jedes
Paket hat eine Kenn-Nummer und jedes Paket trägt seine eigene Bestimmungsstationsadresse.
Jedes Paket ist unabhängig,
wobei Mehrfachpakete in einem Paketstrom das Netzwerk von der Quellstation
zur Bestimmungsstation häufig
auf unterschiedlichen Routen durchlaufen. Da die Pakete verschiedene
physikalische Wege unterschiedlicher Länge durchlaufen, können sie
verschieden lange Laufzeiten benötigen,
was als Latenzzeit bekannt ist. Aus diesen Gründen können die Pakete in einer anderen
Reihenfolge ankommen als sie in das Netzwerk eingespeist wurden.
Die Paketnummer ermöglicht
es der Bestimmungsstation, die Paketdaten wieder in der richtigen
Reihenfolge zusammenzusetzen, bevor sie der letztendlichen Bestimmungsanwendung
zugeführt
werden.
-
Die
Datenpaketvermittlung wurde ursprünglich entwickelt, um Bedienungsdialoge
zwischen asynchronen Rechnern zur Teilnehmerbetriebsanwendung für unterschiedliche
Latenzlängen
zu unterstützen
und eine hohe Ebene für
einen effizienten Digitalnetzwerkbetrieb zu ermöglichen. Isochrone Daten, wie
Echtzeit-Sprache und -Video sind andererseits stromorientiert und
höchst
intolerant gegenüber Latenz.
Aus diesen Gründen
wurden ursprünglich Datenpaketvermittlungsnetzwerke
als ungeeignet für solche
Anwendungen gehalten. Neuere Entwicklungen von Kommunikationssoftware
und komplexe Kompressionsalgorithmen haben die Brauchbarkeit der
Paketvermittlung für
solche Echtzeit-Anwendungen erhöht.
Das am meisten benutzte öffentliche
Paketvermittlungsnetzwerk ist das Internet.
-
Übertragungssteuerungsprotokoll
(Transmission Control Protocol – TCP)
und Internet-Protokoll (IP) sind die komplettesten und am meisten
akzeptierten Netzwerkprotokolle für ein Datenpaketvermittlungsnetzwerk.
Vor der Übertragung
von Daten hat das TCP die Aufgabe, die Nachricht in Pakete aufzuteilen,
die eine geeignete Größe für das Netzwerk
haben. TCP markiert die Pakete mit den Satzfolgenummern, die es
der Bestimmungsstation ermöglichten,
die Pakete wieder zur ursprünglichen Nachricht
zusammenzusetzen. TCP verifiziert auch die Genauigkeit der Daten
durch die Anwendung von Prüfsummen,
eine einfache mathematischen Rechnung, die auf die im Paket enthaltenen
Daten angewandt wird. Die Bestimmungsstation führt die gleiche Berechnung
an den eingegangenen Daten durch und vergleicht das Ergebnis mit
der Prüfsumme,
die mit dem Paket übertragen
wurde. Wenn die Ergebnisse übereinstimmen,
sendet die Bestimmungsstation eine Bestätigungsmeldung an die Quellstation.
Wenn die Quellstation keine TCP-Bestätigungsmeldung innerhalb einer
vorbestimmten Zeitspanne erhält, überträgt die Quellstation
das nichtbestätigte
Paket erneut, und dieser Prozess wird wiederholt, bis der Empfang
bestätigt
wird, wodurch die erfolgreiche Übertragung
gesichert ist. Verspätungen
bei den Bestätigungsmeldungen,
die die Quellstation erreichen, können bewirken, dass Nachrichtenübertragungspakete,
die bereits erfolgreich übertragen
wurden, unnötigerweise
mehrfach übertragen
werden.
-
IP
ist das Kurierprotokoll, das die Pakete grundsätzlich adressiert und abschickt.
IP versucht, jedes Paket auszuliefern, hat jedoch keine Einrichtung
zum erneuten Senden verlorener oder beschädigter Pakete. IP überlässt solche
Fehlerkorrekturen, falls erforderlich, Protokollen auf höherer Ebene,
wie z.B. TCP. Zusammen ist TCP/IP das am meisten akzeptierte Netzwerkprotokoll.
Virtuell bieten alle modernen Betriebssysteme TCP/IP-Unterstützung und die
größten Netzwerke
verlassen sich auf TCP/IP für ihren
gesamten Netzwerkverkehr.
-
TCP/IP
wurde ursprünglich
für verdrahtete Netzwerke
erfunden, ist jedoch jetzt auch als das erwünschte Protokoll für drahtlose
Netzwerke anerkannt. Jedoch bewirkt die drahtlose Umgebung zusätzliche
Schwierigkeiten, wie reduzierte Bandbreite, höhere Betriebskosten bei Funkübertragungen
und die Halbduplexnatur einiger drahtloser Systeme. Daraus ergibt sich,
dass herkömmliche
Verfahren für
die Meldungsverwaltung, die bei verdrahteten Netzwerken benutzt
werden, für
drahtlose Schaltungen möglicherweise
nicht ausreichend sind.
-
So
wurden z.B. bei verdrahteten Systemen zur Beibehaltung der Bandbreite
Zusammenfassungsverfahren benutzt. Diese herkömmlichen Techniken wurden auch
für Drahtlossysteme
benutzt. In einem Drahtlossystem hat jede Station mindestens ein
zugeordnetes Funkgerät
zum Übertragen
der Nachrichtenpakete von Station zu Station. Ein herkömmliches
Zusammenfassungsverfahren ist das Übertragen aller an die gleiche
Bestimmungsstation adressierter Pakete als einzige zusammengefasste Einheit.
Die Bestimmungsstation wird dann die Pakete auseinandernehmen und
die Meldung unter Verwendung herkömmlicher TCP-Methoden wieder
zusammensetzen. Durch Zusammenfassen von Nachrichtenpaketen als
Funktion der letztendlichen Bestimmungsstation kann es jedoch erforderlich
sein, Mehrfachübertragungen
an ein Funkgerät
zu machen, das von Mehrfachbestimmungsstationen gemeinsam benutzt
wird. Somit nehmen herkömmliche Zusammenfassungsmethoden
nicht den Vorteil des Umstands wahr, dass mehrere Bestimmungsstationen
ein gemeinsames Funkgerät
benutzen und eine höhere
Ebene der Zusammenfassung und des erhöhten Nachrichtendurchsatzes
zulassen.
-
Das
Komprimieren der Nachrichten vor der Übertragung ist ein weiterer
allgemeiner Weg zum Beibehalten der verfügbaren Bandbreite, und damit der Übertragungszeit
und -kapazität.
In der Regel werden alle Nachrichtenpakete vor der Übertragung komprimiert,
um die Größe der einzelnen
Nachrichtenpakete zu reduzieren. Jedoch muss die Kompression eines
Pakets nicht unbedingt ein kleineres Nachrichtenpaket bewirken.
-
Einige
Nachrichtenpakete sind infolge der Natur der enthaltenen Daten,
wie z.B. einige JPEG und Video-Dateien, zum Komprimieren nicht gut
geeignet und werden in Wirklichkeit nach der Komprimierung größer. Somit
kann die Komprimierung aller Pakete zur Vergrößerung der Bandbreite führen, die für einige
Meldungen benötigt
wird.
-
Ferner
sind in einem herkömmlichen
drahtlosen TCP/IP-Umfeld die Funkgeräte nicht in der Lage, eine
von einer Empfangsstation her eingehende Bestätigungsmeldung zu identifizieren.
Zum Beispiel sendet eine Quellstation eine Übertragungswiederholungsmeldung
an das ihr zugeordnete Funkgerät zur
Neuübertragung,
wenn sie in einer vorgegebenen Zeitspanne keine Bestätigungsmeldung
von der Bestimmungsstation erhält.
Auch wenn das Funkgerät eine
Bestätigung
des erfolgreich übertragenen
Nachrichtenpakets erhält,
wird das Funkgerät
das Paket unnötigerweise
wiederholen infolge der Unfähigkeit des
Funkgeräts,
die Bestätigungsmeldung
zu identifizieren. Zusätzlich,
sobald die TCP-Wiederholungsmeldung von der Quellstation an das
Funkgerät
gesendet wurde, gibt es keinen Mechanismus, der verhindert, dass
das Funkgerät
das Paket erneut sendet, wenn die Quellstation die Bestätigungsmeldung später als
vorausgesehen, jedoch noch vor der erneuten Sendung durch das Funkgerät erhält.
-
In
einem herkömmlichen
Kommunikationsnetzwerk werden Meldungen im allgemeinen als Funktion
der Priorität
der Meldung abgeschickt. Im allgemeinen werden Meldungen hoher Priorität vor Meldungen
niedriger Priorität
abgeschickt; wobei das Ziel ist, die Anzahl der Meldungen zu maximieren,
die in der Prioritätsreihenfolge
gesendet werden. Dabei kann es geschehen, dass Meldungen geringerer
Priorität "auslaufen" oder ihre Lebensdauer
vor der Absendung "abgelaufen
ist", damit Meldungen
höherer Priorität gesendet
werden können,
und so eine Lücke in
der Kommunikation auftritt.
-
Ein
Kommunikationsnetzwerk, das nur in Funktion der Meldungs-Prioritäten sendet,
(eine "Schub"-Übertragungsmethode), führt zu übermäßigen "Leerlauf"-Zeiten für das Netzwerk
und verringert den Nachrichtendurchsatz im System. Wenn in einem "Schub"-Kommunikationssystem,
eine Hochprioritätsmeldung
angewählt
wird, überträgt das Quellfunkgerät die ausgewählte Meldung
vor der Auswahl der nächsthöheren Prioritätsmeldung
für die Übertragung.
Wenn das Bestimmungsfunkgerät
für die
ausgewählte
Meldung nicht aufnahmefähig
ist, wartet das Quellfunkgerät
im Leerlauf darauf, dass das Bestimmungsfunkgerät wieder aufnahmefähig wird. Diese
Leerlaufzeit reduziert den Nachrichtendurchsatz des Systems und
trägt zum
Ablaufen von Meldungen geringerer Priorität vor der Übertragung bei.
-
In
einigen Kommunikationssystemen kann die Leerlaufzeit verhindern,
dass Meldungen höherer Priorität, die während der
Wartezeit bis zum Freiwerden einer Bestimmungsstation eingegangen
sind, überhaupt
in Betracht gezogen werden. Andere Kommunikationssysteme werden
die Übertragung
einer Meldung abbrechen, wenn von der Quellstation eine Meldung
höherer
Priorität
eingeht, was dann zu weiteren Verzögerungen führt und auf diese Weise den
Nachrichtendurchsatz noch stärker
verringert.
-
In
einem Artikel "Hierarchical
Scheduling with adaptive weights for W-ATM" (Hierarchische Planung mit anpassungsfähiger Gewichtung
für W-ATM) von
Hui Huang et al., IEEE ATM Workshop, Proceedings, XX, XX, 24. Mai
1999, Seiten 337–342,
XP 002160060, wird ein hierarchisches Planungsschema vorgeschlagen,
das mit einem fairen Warteschlangen-Algorithmus gekoppelt ist, der feste
Gewichtungen und anpassbare Gewichtungen benutzt und der in einer
auf einen Rahmen beruhenden Weise arbeitet. In der W-ATM-Architektur
arbeitet die Basisstation als zentrale Steuereinheit, die zuständig ist für die Verkehrsverwaltung
von entfernt liegenden beweglichen Datenstationen. Der bekannte
Mechanismus kann eine geringere Zellübertragungsverzögerung und
eine höhere
Kanalnutzung ergeben.
-
Die
vorliegende Erfindung ist gerichtet auf die Lösung einiger der oben identifizierten
Probleme durch Vergrößern des
Nachrichtendurchsatzes oder der Kapazität eines Systems unter Bewahren
der Bandbreite und der Übertragungszeit.
In einem Aspekt zieht der Prioritätsmanager des Anwenders nicht
nur die Priorität
der zu übertragenden
Meldungen, sondern auch die Lebensdauer jeder Meldung in Betracht,
ob die Meldung als Sprache oder als Daten erfolgt, sowie die Verfügbarkeit
der Empfangsstation zum Empfangen.
-
In
einem anderen Aspekt fasst der Zusammenfassungsmanager des Anwenders
Pakete zusammen, die für
die gleichen Bestimmungsfunkgeräte
bestimmt sind, ungeachtet der Endbestimmungsstelle der Meldung,
und damit unter Erhöhung
des Zusammenfassungsprozentsatzes.
-
In
einem weiteren Aspekt zieht der Zusammenfassungsmanager auch in
Betracht, ob die Kompression die Größe der zusammengefassten Einheit reduziert
oder vergrößert, und
umgeht den Kompressionsalgorithmus, wenn sich eine ausreichende
Reduktion der Bandbreite nicht erzielen lässt.
-
In
noch einem anderen Aspekt vermindert der TCP-Filter des Anwelders
unnötige
Neuübertragungen
durch Verkürzen
der Verzögerungszeiten, die
der Erkennung eines bestätigten
Pakets zugeordnet werden.
-
Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine neue Methode und
System zur Zusammenfassung von Nachrichtenpaketen in einem Funknetzwerk
bereitzustellen und damit den Nachrichtendurchsatz durch das Netzwerk
zu vergrößern.
-
Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine neue Methode
und System zum Übertragen
von Nachrichtenpaketen als Funktion der Verfügbarkeit des Bestimmungsfunkgeräts und zum Prioritätensetzen
der Übertragung
von Nachrichten als Funktion der Dringlichkeit der Nachrichtenpakete vorzusehen.
-
Die
vorliegende Erfindung beinhaltet ein Verfahren zur Erhöhung des
Nachrichtendurchsatzes in einem Funknetzwerk mit den Verfahrensschritten:
- a) Erstellen einer Nachrichtenwarteschlange
aus Nachrichtenpaketen in einer Übertragungsordnung
in einem Quellfunkgerät,
wobei jedem Nachrichtenpaket ein Bestimmungsfunkgerät zugeordnet
ist;
- b) Erstellen einer Funkwarteschlange der den Nachrichtenpaketen
in der Nachrichtenwarteschlange zugeordneten Bestimmungsfunkgeräten in einer
Ordnung, welche eine Funktion der Anordnung der Nachrichten in der
Nachrichtenwarteschlange ist;
- c) Überwachen
aller übrigen
Funkgeräte
in dem Funknetzwerk eines Quellfunkgerätes, um die Verfügbarkeit
jedes Funkgerätes
für den
Empfang einer Übertragung
festzustellen;
- d) Auswahl des an höchsten
Stelle rangierenden verfügbaren
Bestimmungsfunkgerätes
der Funkwarteschlange;
- e) Auswahl der Nachrichtenwarteschlange entsprechend dem ausgewählten Bestimmungsfunkgerät; und
- f) Übertragen
der ausgewählten
Nachrichten, wobei ein niedriger in der Nachrichtenwarteschlange rangierendes
Nachrichtenpaket von einem höher in
der Nachrichtenwarteschlange rangierenden Nachrichtenpaket übertragen
wird, wenn das der höheren
Nachricht zugeordnete Bestimmungsfunkgerät nicht verfügbar ist.
-
Die
Erfindung umfasst ferner ein Funknetzwerk mit Einrichtungen zur
Erhöhung
des Nachrichtendurchsatzes im Funknetzwerk, umfassend:
Eine
Nachrichtenwarteschlange mit Nachrichtenpaketen in einer Übertragungsordnung
an Bestimmungsfunkgeräte;
eine
Funkwarteschlange mit Bestimmungsfunkgeräten entsprechend der Nachrichten
in der Nachrichtenwarteschlange, wobei die Bestimmungsfunkgeräte entsprechend
der Anordnung der Nachrichten in der Nachrichtenwarteschlange geordnet
sind;
Vorrichtungen zum Überwachen
der Verfügbarkeit der
Bestimmungsfunkgeräte
in der Funkwarteschlange;
Vorrichtungen zum Auswählen der
verfügbaren
Bestimmungsfunkgeräte
aus der Funkwarteschlange;
Vorrichtungen zum Auswählen der
Nachrichten in der Nachrichtenwarteschlange, welche für ausgewählte Bestimmungsstationen
adressiert sind; und
Vorrichtungen zum Übertragen der ausgewählten Nachrichten
an ausgewählte
Bestimmungsstationen, wobei die Nachrichten als Funktion des höchstrangierenden
zur Verfügung
stehenden Bestimmungsfunkgerätes übertragen
werden.
-
Jetzt
wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen
beispielhaft beschrieben, in denen
-
1 eine
schematische Darstellung der Elemente eines Telekommunikationssystem
auf hoher Ebene ist.
-
2 ist
eine schematische Darstellung der Elemente einer Datenstation und
eines Funkgeräts der 1.
-
3 ist
eine schematische Darstellung der Elemente eines Telekommunikationssystems
auf hoher Ebene.
-
4 ist
eine bildliche Darstellung der Nachrichtenwarteschlange und der
Funkwarteschlange der 2.
-
1 zeigt
ein herkömmliches
Kommunikationsnetzwerk zum Übertragen
von Nachrichtenpaketen gemäß den Verfahren
der vorliegenden Erfindung. Die Funkgeräte 200 des in 1 gezeigten Typs
arbeiten als Mini-LANS (lokale Datennetze) über das drahtlose Medium. Die
Funkgeräte 200 können eine
Vielzahl von Teilnetzen enthalten und sind in der Lage, Daten und
Sprache zu senden und zu empfangen. Jedes der Funkgeräte des Teilnetzes
ist über eine
Ethernet-Verbindung 110 mit Stationen 100 verbunden,
um die Daten zu verwalten. Eine Vielzahl von Funkgeräten 200 kann
auch über
Ethernet-Verbindungen 110 und
auch mit einem Router verbunden sein, der Zugriff auf Stationen 100 und
eine feste Netzwerk-Haupttrasse
vorsieht.
-
Das
Kommunikationssystem in 1 kann gewerbliche Standardprotokolle
anwenden, wie z.B. das Internet-Protokoll (IP) oder das User Datagram Protocol
(Anwender-Datagramm-Protokoll – UDP) zum
Verkehr zwischen Funkgeräten
und Datenstationen.
-
Die
gesamte Software kann in den Funkgeräten 200 resident sein,
abgesehen von der zur Konfiguration der Funkgeräte benutzten Software. Jedes Funkgerät kann durch
Herunterladen der Software zum Definieren und Konfigurieren der
Betriebsparameter konfiguriert werden, wie z.B. Teilnetz- Glieder und Teilnetz-Parameter.
Teilnetz-Zugehörigkeit
erstellt ein Teilnetz, benennt Funkgeräte, teilt dem Teilnetz benannte
Funkgeräte
zu und sieht für
jedes Funkgerät
eine eindeutige Funknetzwerkadresse oder -teilnetzadresse vor. Die
Teilnetz-Parameter konfigurieren die Betriebsparameter für jedes
Teilnetz.
-
Unter
Bezugnahme auf 2 kann eine Station 100 im
Netzwerk der 1 ein Personal-Computer, ein
Laptop oder eine sonstige Vorrichtung 'ab Lager' sein, die in der Lage ist, Standard-Kommunikationsdateien
und Protokolle einschließlich
Electronic Mail (e-Mail) 101, Datei-Übertragung 102, Einfache Mail-Übertragungsdatei
(Simple Mail Transfer File – SMTF) 103,
Post Office Protocol (POP) 104, Dateiübertragungsprotokoll (File
Transfer Protocol – FTP) 105, Übertragungssteuerprotokoll
(Transmission Control Protocol – TCP) 106,
User Datagram Protocol (UDP) 107 und Internet-Protocol
(IP) 108 auszuführen.
-
Eine
Station 100 kann über
eine Ethernet-Verbindung 110 an ein Funkgerät 200 im
Netzwerk der 1 gekoppelt sein, um mit dem
Funkgerät 200 über die
IP-Schaltung 203 zu kommunizieren, Die IP-Schaltung 203 routes
die Nachrichtenpakete zum TCP-Filter 204. Der TCP Filter 204 vergleicht
die empfangenen Nachrichten mit den Nachrichten in der Nachrichten-Warteschlange 205 und
verwirft die empfangene Nachricht, wenn es sich um ein Duplikat einer
in der Warteschlange gespeicherten Nachricht handelt. Nachrichtenpakete
vom TCP-Filter 204 werden in der Nachrichten-Warteschlange 205 gespeichert.
-
Nachrichten-Anwendungen 202,
wie z.B. Global Positioning Satellite (GPS) Nachrichten und Umsetzer-Nachrichtenübertragung
kann auch auf die Nchrichten-Warteschlange 205 angewandt
werden.
-
Die
Funkgerät-Warteschlange
führt eine
Liste der Bestimmungsfunkgeräte,
die den Nachrichten in der Nachrichtenwarteschlange zugeordnet sind. Der
Prioritätsmanager 206 ist
zuständig
zum Aufstellen der Rangfolge der Nachrichtenpakete in der Nachrichtenwarteschlange 205 durch
Führen
einer Datenbank über
den Verfügbarkeitsstatus
aller Funkgeräte
im Netzwerk oder im Teilnetz, Aufstellen der Rangfolge der Funkgerätadressen
in der Funkgerätwarteschlange 208 und
Auswählen
eines verfügbaren
Bestimmungsfunkgeräts
zur Übertragung.
-
Der
Paketzusammenfasser 207 fasst einzelne Nachrichtenpakete,
die für
das gleiche Bestimmungsfunkgerät
bestimmt sind, zu einer zusammengesetzten Einheit zusammen. Der
Paketzusammenfasser 207 kann dann die zusammengefasste
Einheit komprimieren und verschlüsseln.
-
Die
gewählte
Bestimmungsstation zum Übertragen
geht vom Prioritätsmanager 206 zum
Kanalzugriff 209 über.
Das Kanalzugriffsmodul 209 kann verschiedene herkömmliche
Verfahren benutzen, um das Funkgerät 200 mit einen Übertragungskanal
auszurüsten.
-
Der
Kanalzugriff spricht die Datentreiber 220 und das Smart-Modem 222 an.
Die zusammengefasste Einheit wird dann an die Datentreiber 220 und an
das Smart-Modem 222 gesendet zwecks Übertragung auf die angewählten Bestimmungsfunkgeräte.
-
Nehmen
wir jetzt Bezug auf 3; eine Station 100 im
Netzwerk der 1 kann über das Ethernet mit einem
oder mehreren Funkgeräten 200 verbunden
sein und ein Funkgerät
kann über
das Ethernet mit einer oder mehreren Stationen verbunden sein. Z.B.
kann ein Funkgerät 201 über die Ethernetverbindung 110 mit
zwei Stationen 120 und 130 verbunden sein. Jedem
Funkgerät
und jeder Station kann eine eindeutige Adresse zwecks Übermitteln der
Nachrichtenpakete innerhalb des Verbindungsnetzwerks zugeordnet
sein.
-
In
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird die herkömmliche IP-Teilnetzmaskierung
zum Routen der Datenpakete im System benutzt. Einer Station kann
eine IP-Adresse zugeordnet sein während Einzelanwendungen innerhalb
einer Station einem IP-Port zugeordnet sein können. Ebenso kann einem Funkgerät eine IP-Adresse
zugeordnet sein oder es kann durch eine eindeutige physikalische
Adresse identifiziert sein (Teilnetz 2, Funkgerät 3). Zum Beispiel können die
niedrigsten drei IP-Adressenzeichen der Bestimmungsstation für die eindeutige
Funkgerät-Netzwerkadresse
oder für die
Funkgerät-Teilnetzadresse
des Bestimmungsfunkgeräts
benutzt werden.
-
Im
Betrieb kann eine Station ein Nachrichtenpaket durch das ihr zugeordnete
Funkgerät
an jede beliebige andere Station senden. Wenn z.B. das Kommunikationsnetzwerk
der 3 unter Verwendung von TCP als zuständiges Transportprotokoll
arbeitet, kann eine Quellstation 100 ein TCP/IP-Nachrichtenpaket
zur Übertragung
an eine Bestimmungsstation 120 durch das der Quellstation
zugeordnete Quellfunkgerät 200 senden.
Das Quellfunkgerät 200 überträgt das Nachrichtenpaket
an das Bestimmungsfunkgerät 201,
das der Bestimmungsstation 120 zugeordnet ist. Bei Eingang
des Nachrichtenpakets schickt das Bestimmungsfunkgerät 201 das Nachrichtenpaket über die
Ethernetverbindung 110 oder durch sonstige herkömmliche
Mittel an die Bestimmungsstation 120. Sobald die Bestimmungsstation 120 das
Nachrichtenpaket erhält,
sendet sie eine TCP/IP-Bestätigungsmeldung
an das Bestimmungsfunkgerät 201 zur Übermittlung
an die Quellstation 100 durch das zugeordnete Quellfunkgerät 200. Wenn
die Quellstation 100 die TCP-Bestätigung nicht innerhalb einer
vorgegebenen Zeitspanne empfängt, sendet
die Quellstation 100 eine TCP-Wiederholungssendemeldung
an das Quellfunkgerät 200 zur erneuten Übertragung
des Nachrichtenpakets an die Bestimmungsstation 120.
-
Die
Kommunikationssystemarchitektur der vorliegenden Erfindung ist konstruiert
zum Maximieren des Fassungsvermögens
mit Paketzusammenfassung, Kompression, TCP-Meldungsfiltern und Meldungsprioritätstechniken.
Zusätzlich
reduziert die Architektur die durch unnötige Eintastung in die Funkgeräte verursachten
Kosten und minimiert den elektronischen Raumbedarf durch Reduzieren
der Anzahl und die Länge
der Übertragungen,
die zum Übertragen
des IP-Pakets erforderlich sind.
-
Die
vorliegende Erfindung benutzt eine Anzahl von eindeutigen Methoden
zum Erhöhen
des Nachrichtendurchsatzes des Kommunikationssystems bei gleichzeitiger
Reduzierung der Anzahl von Übertragungen,
die erforderlich sind, um die gleiche Anzahl Nachrichtenpakete in
einem herkömmlichen Kommunikationssystem
weitersenden zu können. Der
Nachrichtendurchsatz erhöht
sich durch die Anwendung eines Prioritätsmanagers, der die Weitersendung
von Meldungen innerhalb ihrer Lebensdauer maximiert und die Leerlaufzeit
des Wartens auf ein verfügbares
Bestimmungsfunkgerät
verkürzt.
Die Anzahl der Übertragungen
wird reduziert durch eine neuartige Meldungszusammenfassung und
durch die Anwendung eines neuartigen TCP-Filters, der unnötige Wiederholungsübertragungen
eliminiert.
-
Die
hier geoffenbarten Systeme und Methoden sind anwendbar sowohl für Freiraumkommunikationen,
d.i. Funkgeräte,
Mikrowelle, Satellit, drahtlose LANs, Mobilfunk und optischen Funk,
als auch für verdrahtete
Verbindungen, obwohl die Vorteile der Erfindung des Anmelders für drahtlose
Anwendungen günstiger
sein können,
wo die Beibehaltung der Bandbreite von signifikanter Bedeutung ist.
-
Unter
Bezugnahme auf 2 maximiert der Prioritätsmanager 206 die
Anzahl der Meldungspakete, die durch Herstellung einer Rangfolge
der Meldungen in der Meldungswarteschlange als Funktion der Lebensdauer
der Meldung vor dem Ablauf weitergesendet wurden, und durch Übermitteln
der Meldungen als Funktion der Verfügbarkeit der Bestimmungsfunkgeräte zum Empfang.
-
Jedem
Meldungspaket zugeordnet ist eine Lebensdauer und eine Priorität (in der
Regel zugewiesen durch den Urheber der Meldung) sowie ein Bezugszeitstempel
entsprechend dem Empfang der Meldung in der Meldungswarteschlange 205.
-
Der
Prioritätsmanager 206 weist
jeder Meldung eine Dringlichkeit als Funktion der Lebensdauer und
der Priorität
der Meldung zu, dabei zieht er die Bezugszeit und die laufende Zeit
in Betracht. Die Meldungspakete werden dann in der Meldungswartschlange
als Funktion der Dringlichkeit angeordnet, wobei die Meldung mit
der höchsten
Dringlichkeit ganz oben rangiert.
-
Jedes
Meldungspaket in der Meldungswarteschlange 205 ist an eine
Bestimmungsstation adressiert und jede Bestimmungsstation hat ein
oder mehrere Bestimmungsfunkgeräte
zum Empfang der übertragenen
Meldung. Der Prioritätsmanager
unterhält
eine Funkwarteschlange 208 der Adressen der Bestimmungsfunkgeräte, die
den Meldungspaketen in der Meldungswarteschlange 205 zugeordnet
sind. Die Liste der Funkadressen in der Funkwarteschlange 205 rangieren
als Funktion der Dringlichkeit der Meldungspakete, die für jedes Funkgerät bestimmt sind,
wobei die am höchsten
rangierende Funksendung der dringlichsten Meldung entspricht.
-
Eine
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung benutzt eine "Zug"-Übertragungsmethode statt
einer "Schub"-Übertragungsmethode,
um den Durchsatz der über
das Netzwerk übertragenen
Meldungspakete zu maximieren, d.h. ein Quellfunkgerät überträgt Meldungspakete
als Funktion der Verfügbarkeit
des Bestimmungsfunkgeräts
für die
Meldungspakete. Wenn kein Bestimmungsfunkgerät des höchstrangierenden Meldungspakets
verfügbar
ist, wird das nächsthochrangige
verfügbare
Bestimmungsfunkgerät
angewählt
und seine entsprechenden Nachrichtenpakete werden übertragen.
Somit können
die übertragenen
Meldungspakete niedriger eingestuft sein als einige der Meldungspakete,
die in der Warteschlange verbleiben.
-
Der
Prioritätsmanager
verfolgt den Status aller Bestimmungsfunkgeräte im Kommunikationsnetzwerk
oder -teilnetzwerk und behält
den Verfügbarkeitsstatus
jedes Funkgeräts
in einer Datenbank. Der Prioritätsmanager
wählt dann
das am höchsten
rangierende Bestimmungsfunkgerät
aus der Funkgerätwarteschlange 208,
das in der Prioritätsmanager-Datenbank als verfügbar identifiziert
ist, und überträgt alle
Meldungspakete, die für
das angewählte
Bestimmungsfunkgerät
bestimmt sind.
-
Nach
jeder Übertragung
setzt der Prioritätsmanager 206 die
Meldungswarteschlange 205 auf den neuesten Stand, um der
restlichen Lebensdauer für
jedes Meldungspaket Rechnung zu tragen, und ordnet die Rangfolge
der in der Meldungswarteschlange 205 verbleibenden Meldungspakete
sowie der in der Funkgerätwarteschlange 208 verbleibenden
Bestimmungsfunkgeräte
neu.
-
Der
Prioritätsmanager
eliminiert die Zeit, die verloren wurde beim Schalten auf ein vorher
nicht verfügbares,
höher in
der Warteschlange stehendes Funkgerät, das verfügbar wurde nachdem ein tiefer
in der Warteschlange stehendes Funkgerät zur Übertragung angewählt worden
war. Sobald ein Bestimmungsfunkgerät angewählt ist, werden die Meldungen
für das
angewählte
Funkgerät übertragen,
ohne Rücksicht
auf den Verfügbarkeitsstatus
der übrigen Funkgeräte in der
Funkgerätwarteschlange.
Die Entscheidung, die Übertragung über das
niedriger eingestufte Funkgerät
nicht abzubrechen, führt
zum Eliminieren der verlorenen Zeit, die durch das Schalten von
einer verfügbaren
Funkstation auf eine höherstehende
Funkstation, die jetzt freigeworden ist, verloren geht.
-
Der
Betrieb des Prioritätsmanagers 206 kann
unter Bezugnahme auf 3 und 4 beschrieben
werden. Die Meldungen in der Meldungswarteschlange 205 behalten
ihre Dringlichkeitsstufe bei. Wie in 4 gezeigt
wird, ist z.B. das Meldungspaket A für Funkgerät 201 bestimmt, hat
eine Priorität 10
(hoch), eine Lebensdauer von 10 Sek., und ist mit der höchsten Dringlichkeit
n in die Meldungswarteschlange 205 eingestuft. Das Meldungspaket
B ist für Funkgerät 202 oder 203 bestimmt,
hat eine Priorität 2
(niedrig), eine Lebensdauer von 60 Sek., und ist mit der zweithöchsten Dringlichkeit
in die Meldungswarteschlange 205 eingestuft. Das Meldungspaket
C ist bestimmt für
Funkgerät 205,
hat eine Priorität
2, eine Lebensdauer von neunzig Sekunden und ist mit der dritthöchsten Dringlichkeit
eingestuft. Das Meldungspaket D ist bestimmt für Funkgerät 202 oder 203,
hat eine Priorität
7, eine Lebensdauer von neunzig Sekunden und ist mit der vierthöchsten Dringlichkeit
eingestuft. Meldung E ist bestimmt für Funkgerät 201, hat eine Priorität 10, eine
Lebensdauer von 90 Sek. und ist mit der fünfthöchsten Dringlichkeit eingestuft.
-
Der
Prioritätsmanager 206 führt eine
Liste der Bestimmungsfunkgeräte
für Meldungspakete A–E in der
Funkgerätwarteschlange 208.
Die Funkgerätwarteschlange 208 legt
die Ranghöhe
der Bestimmungsfunkgeräte,
denen die Meldungen A–E
zugeordnet sind, in der Meldungswarteschlange 205 als Funktion
der Dringlichkeit der Meldungen A–E fest. Zum Beispiel, Funkgerät 201 ist
das Bestimmungsfunkgerät
der Meldung A und liegt daher mit dem höchsten Rang in der Funkwarteschlange
(obwohl Meldung E, die ebenfalls für Funkgerät 201 bestimmt ist,
als letzte rangiert). Funkgeräte 202 und 203 sind
die Bestimmungsfunkgeräte
der Meldungen B und D und haben den zweiten und den dritten Rang in
der Warteschlange. (In diesem Fall ist die entsprechende Ranghöhe der Funkgeräte 202 und 203 nicht bedeutsam,
weil beide Funkgeräte
mit der als zweite rangierenden Meldung B assoziiert sind). Das
Funkgerät 205 ist
das Bestimmungsfunkgerät
der Meldung C und rangiert auf dem vierten Platz in der Funkgerätwarteschlange.
-
Der
Prioritätsmanager 206 führt eine
Datenbank über
den Verfügbarkeitsstatus
der Funkstationen 201, 202, 203 und 205.
Wenn der Prioritätsmanager
bestimmt, dass das Funkgerät 203 die
am höchsten
rangierende verfügbare
Funkstation ist, würden
die Meldungspakete B und D von der Meldungswarteschlange 205 abgezogen
und auf das Funkgerät 203 zum
Weitersenden an ihre entsprechenden Bestimmungsstationen übertragen
werden. Die Meldungswarteschlange 205 würde dann die in der Meldungswarteschlange 205 verbleibenden
Meldungen A, C und E auf Stand bringen und die Bestimmungsfunkgeräte für die in
der Funkgerätwarteschlange 206 verbleibenden
Meldungen A, E und C neu bewerten.
-
Die
beschriebenen Funkgeräte
haben die Fähigkeit
der Übertragung
von entweder Sprache oder Daten, und somit hat der Prioritätsmanager 206 der
vorliegenden Erfindung die Fähigkeit,
sicherzustellen, dass Sprachmeldungen eine höhere Dringlichkeit zugeordnet
wird und diese somit mit Vorrang gegenüber Datenmeldungen übertragen
werden. Zum Beispiel, jeder beliebigen Sprachmeldung, die beim Quellfunkgerät von einer
Quellstation her empfangen wird, kann eine höhere Priorität und eine
kurze Lebensdauer zugewiesen werden, so dass die bestimmte Dringlichkeit
größer ist
als die jeder Datenmeldung. Damit kann der Prioritätsmanager 206 so programmiert
werden, dass er immer ein Sprachmeldungspaket höher in eine Meldungswarteschlange 205 einstuft
als ein Datenpaket.
-
Die
Meldungswarteschlangen und die Funkwarteschlangen verteilen sich über das
Funknetzwerk, d.h. jedes Funkgerät
behält
seine eigenen Warteschlangen, und somit kann der Prioritätsmanager in
jedem Funkgerät
die Meldungsübertragungsreihenfolge
unabhängig
verwalten und kann sich gleichzeitige Übertragungen zunutze machen
durch Anwenden herkömmlicher
Zusammenfassungsmethoden, die zu einem erhöhten Meldungsdurchsatz im Kommunikationsnetzwerk
führen.
-
Paketzusammenfassung
ist ein wichtiger Punkt infolge der Bandbreiten-Randbedingungen und
der Halbduplexnatur einiger Drahtlossysteme. In einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird eine eindeutige Paketzusammenfassungsmethode
benutzt, um die Anzahl der zur Übertragung
der Nachrichtenpakete erforderlichen Übertragungen in der Meldungswarteschlange
zu reduzieren. Das Reduzieren der Anzahl Übertragungen führt zur
Reduzierung der erforderlichen Bandbreite und reduziert die Betriebskosten
des Systems.
-
Zusätzlich ist
die Reduktion der Anzahl Übertragungen
von überragender
Bedeutung in einer Umgebung, die verletzlich ist gegenüber der
elektronischen Überwachung.
Die verminderte Anzahl der Übertragungen
trägt zu
einer Reduktion in der elektronischen Signatur des Funkgeräts bei.
-
Sobald
unter Bezugnahme auf 2 das höchstrangige verfügbare Bestimmungsfunkgerät vom Prioritätsmanager 206 festgelegt
ist, wird ein zusammengefasstes Paket gebildet. Meldungspakete, die
für das
gleiche Funkgerät
bestimmt sind, werden vom Paketzusammenfassungsmanager 207 zu
einer einzigen Einheit zusammengefasst.
-
In
herkömmlichen
Zusammenfassungsmethoden werden zusammengefasste Einheiten als Funktion
der letzten Bestimmungsstation der Meldungspakete ausgebildet ohne
Rücksicht
auf Zwischenpunkte, wie z.B. Bestimmungsfunkgeräte. Im Gegensatz dazu bestimmt
die vorliegende Erfindung gemeinsame Zwischenübertragungspunkte zwischen
Meldungspaketen, d.h. Bestimmungsfunkgeräten, damit dadurch ermöglicht wird,
dass Meldungspakete zusammengefasst werden, auch wenn sie nicht
für die
gleiche Endbestimmungsstation bestimmt sind. Diese verbesserte Zusammenfassungsmethode
erhöht
die Anzahl der Meldungspakete, die zur Zusammenfassung in eine einzige
Einheit zur Verfügung
stehen.
-
Zum
Beispiel ist unter Bezugnahme auf 3 und 4 die
Meldung A an Station 120 adressiert, und Meldung E ist
an Station 130 adressiert. Station 120 und Station 130 benutzen
das gleiche Bestimmungsfunkgerät 201.
Wenn Funkgerät 201 das
höchste
verfügbare
Funkgerät
ist, werden alle für
Funkgerät 201 bestimmten
Meldungen, im vorliegenden Beispiel Meldungen A und E, vom Prioritätsmanager 206 aus
der Meldungswarteschlange 205 gezogen und zum Paketzusammenfasser 207 gesendet.
Der Paketzusammenfasser 207 fasst die Meldungen A und E
unter Benutzung herkömmlicher Zusammenfassungsmethoden
in eine zusammengefasste Einheit zum Übertragen als eine einzige
Einheit an das Bestimmungsfunkgerät 201 zusammen.
-
Die
empfangenden Funkgeräte
prüfen
die Bestimmungs-Teilnetzadressen
der zusammengefassten Einheit und ignorieren die Einheit, wenn sie nicht
selbst das Ziel ist. Das Bestimmungsfunkgerät kann Fehlerberichtigungen
und eine Prüfsummenüberprüfung unter
Anwendung herkömmlicher
Methoden vornehmen. Wenn die Prüfsumme
stimmt, werden die Nutzinformationsdaten in einzelne Meldungspakete
umformatiert und zu der externen Datenschnittstelle zur Auslieferung
an die richtige Bestimmungsstation und -ports geroutet.
-
Der
vorliegende Zusammenfassungsmanager hat verschiedene Vorzüge gegenüber dem
Stand der Technik. Erstens, die Meldungspakete sind zusammengefasst
als Funktion des Bestimmungsfunkgeräts, ungeachtet der letzten
Stations- oder Portadresse. Durch Zusammenfassung von Meldungspaketen
auf der Grundlage der Bestimmungsfunkgerätadresse sind weniger Übertragungen
erforderlich, als wenn die Pakete auf der Grundlage von Stationsadressen
oder Portadressen zusammengefasst worden wären, wie in der Regel bekannt
ist.
-
Zweitens,
die Meldungspakete für
ein Bestimmungsfunkgerät
werden nicht zusammengefasst, bis bestimmt wird, dass das Bestimmungsfunkgerät verfügbar ist.
Durch Warten bis eine verfügbare Bestimmungsstation
identifiziert ist, werden die am spätesten eingegebenen Meldungspakete
in der Meldungswarteschlange für
die Zusammenfassung in Betracht gezogen, und auf diese Weise stehen
mehr Daten zur Zusammenfassung zur Verfügung. Das reduziert die Anzahl
der Übertragungen
und somit die erforderliche Bandbreite, die sonst nötig sein
könnte. Zusätzlich beinhaltet
die Zusammenfassungseinheit das letzte Meldungspaket, das an das
Bestimmungsfunkgerät
gerichtet ist.
-
Viele
herkömmliche
Zusammenfassungsmanager fassen Meldungspakte vor der Bestimmung zusammen,
ob das Bestimmungsfunkgerät
d.i. der Knoten verfügbar
ist. Die zusammengefasste Einheit kann dann im Leerlauf stehen,
während
sie darauf wartet, dass das Bestimmungsfunkgerät d.i. der Knoten verfügbar wird,
während
erst kürzlich
in die Meldungswarteschlange eingeführte Meldungen für das angewählte Bestimmungsfunkgerät für die Zusammenfassung
mit der eben zusammengefassten Einheit nicht in Betracht gezogen
werden.
-
In
einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann eine eindeutige Kompressionsmethode
benutzt werden, nachdem die Meldungspakete zusammengefasst wurden.
Die Kompression nach der Zusammenfassung kann ferner die Anzahl
der Übertragungen
reduzieren, die zum etwaigen Weitersenden aller Meldungspakete in
der Meldungswarteschlange noch erforderlich sind.
-
Nachdem
die zusammengefasste Einheit gebildet ist, bestimmt der Zusammenfassungsmanager 207,
ob eine Kompression der zusammengefassten Einheit erwünscht ist.
Der Paketzusammenfassungsmanager 207 komprimiert die zusammengefasste Einheit
und vergleicht die Größe der komprimierten Einheit
mit der Größe der nichtkomprimierten
Einheit. Wenn die Größe der komprimierten
Einheit größer ist als
die der nichtkomprimierten Einheit, dann ist eine Kompression unerwünscht, und
die zusammengefasste Einheit wird ohne Kompression übertragen.
In der Regel ergeben Dateien, wie z.B. JPEG-Dateien und Bildströme, beim
Komprimieren längere
Dateien und daher ist eine Kompression nicht erwünscht.
-
Die
Methode zum Zusammenfassen der Meldungspakete erst nach der Festlegung,
ob die Bestimmungsstation verfügbar
ist, wirkt sich für
die Kompressionswirksamkeit der vorliegenden Erfindung positiv aus.
Mit der Zunahme der Menge der komprimierten Daten nimmt auch die
Kompressionswirkung der Kompressionsmethode zu. Wie bereits beschrieben
hat die Zusammenfassungsmethode der vorliegenden Erfindung die Tendenz
zum Vergrößern der
Meldungspakete, die für
die Zusammenfassung und somit auch für die Kompression verfügbar sind,
was somit dahin tendieren würde,
die Kompressionswirksamkeit der vorliegenden Methode zu erhöhen, unter
weiterer Reduktion der Bandbreite, die sonst erforderlich wäre.
-
Der
Paketzusammenfassungsmanager 207 kann die zusammengefasste
Meldung vor der Übertragung
auch verschlüsseln.
Die Verschlüsselung kann
durchgeführt
werden durch Verwendung einer wohlbekannten Verschlüsselungstechnik,
deren Einzelheiten dem Fachmann wohlbekannt sind und daher in der
vorliegenden Anmeldung nicht besonders besprochen werden. Solche
Verschlüsselungsmethoden
können
symmetrische Verschlüsselung
und öffentliche
Verschlüsselung
umfassen.
-
Die
Verschlüsselung
findet erst nach der Kompression statt, denn sobald die Daten verschlüsselt sind,
erschwert die Zufallsordnung der Daten die Kompression mit herkömmlichen
Kompressionstechniken.
-
Daher
werden viele Meldungspakete, die von einer Station zu einer anderen
gesendet werden, als eine einzelne zusammengefasste Einheit anstatt des üblichen
Einzelpakets per Übertragung
von einer Station zur nächsten übertragen,
unter Vermeidung signifikanter Bandbreitenverschwendung und starker Reduktion
der Anzahl der Übertragungen,
die zum Übertragen
der Meldungspakete erforderlich wären.
-
Das
Bestimmungsfunkgerät
kann auch eine automatische Erfassungsmethode benutzen, um festzustellen,
ob die empfangene Einheit komprimiert ist. Wenn zum Beispiel die übertragene
Einheit nicht komprimiert ist, wie oben besprochen, ist es wichtig für das Bestimmungsfunkgerät, die Einheit
als nichtkomprimiert zu identifizieren, so dass der Dekomprimierungsalgorithmus,
der im Bestimmungsfunkgerät resident
ist, übergangen
werden kann. Ein solches Verfahren zum Bestimmen, ob die empfangene
Einheit komprimiert ist, wäre
z.B. das Suchen eines Komprimierungsidentifikators, der im Kopfblock
der Einheit lokalisiert ist.
-
In
einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird ein TCP-Filter benutzt zum Verhindern
der Übertragungswiederholung
bereits erfolgreich übertragener
Meldungspakete.
-
In
einem herkömmlichen
Kommunikationsnetzwerk kann TCP als zuverlässiges Transportprotokoll zum
Bestätigen
von IP Paketen benutzt werden, die bei einer Bestimmungsstation
erfolgreich eingegangen sind. Das TCP-System wird dann alle nichtbestätigten Daten
erneut senden, die es empfangen hat, wenn die Quellstation keine
zeitgerechte Bestätigung
von einer Bestimmungsstation als Mittel für eine bestätigte Weitersendung erhält, Funk-TCP-Systeme
auf dem Stand der Technik werden häufig unnötigerweise Pakete wegen inhärenter Verzögerungen
bei der zeitgerechten Bestätigung aufgrund
des Halbduplexbetriebs und der geringen Bandbreite der drahtlosen
Verbindung erneut über die
Funknetzwerke senden.
-
Im
vorliegenden Funksystem reduziert sich der Funkverkehr durch Eliminieren
der unnötig
erneut gesendeten TCP-Pakete durch Reduzieren der Zeit, die das
Kommunikationsnetzwerk zum Identifizieren einer Meldepaketbestätigung braucht.
-
Nehmen
wir Bezug auf 3: Ein Quellfunkgerät 200 unterhält eine
Meldungswarteschlange für alle
Meldungspakete, die von der Quellstation 100 her eingegangen
sind, zur Übertragung
an eine Bestimmungsstation 130. Wenn eine zusammengefasste
Einheit von der Quellfunkstation 200 übermittelt wird, werden die
Meldungspakete der Einheit aus der Meldungswarteschlange herausgezogen.
Wenn die Bestimmungsstation 130 ein Meldungspaket erhält, das
an sie adressiert ist, sendet die Empfangsstation 130 eine
Bestätigungsmeldung
an die Quellstation 100, die den Empfang des Meldungspakets
bestätigt. Wenn
die Quellstation 100 keine Empfangsbestätigung in einem vorgegebenen
Zeitabstand erhält, sendet
die Quellstation 100 eine TCP-Sendung an das Quellfunkgerät 200.
Die erneute Übertragung wird
gespeichert in der Meldungswarteschlange der Quellfunkstation 200 zur
erneuten Sendung an die Bestimmungsstation 130.
-
Die
Funkgeräte
der vorliegenden Erfindung sind in der Lage, die empfangenen Bestätigungsmeldungen
zu identifizieren und beseitigen damit die Notwendigkeit für einen
Proxy und vermeiden den Zeitverzug, der durch Wartenmüssen auf
die Bestätigungsmeldung
beim Erreichen der Quellstation entsteht.
-
In
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung werden unnötige Neuübertragungen vermieden durch
Anwendung der "Peeking"-(Direktlese)-Technik.
Ein Quellfunkgerät
blickt direkt in die empfangenen Meldungen, um eine Bestätigungsmeldung
zu definieren, die von einer Bestimmungsstation her eingegangen
ist. Sobald eine Bestätigungsmeldung
identifiziert ist, kann das Quellfunkgerät die eingegangene Bestätigungsmeldung
mit den Meldungen in der Meldungswarteschlange des Quellfunkgeräts vergleichen,
um festzulegen, ob eine entsprechende TCP-Wiederübertragungsmeldung von der
Quellstation her eingegangen ist. Wenn eine Empfangsbestätigungsmeldung
mit der TCP-Neuübertragungs meldung
in der Meldungswarteschlange des Quellfunkgeräts übereinstimmt, wird die TCP-Neuübertragungsmeldung
aus der Meldungswarteschlange herausgenommen und gestrichen. Somit
verhindert die "Peeking"-Technik der vorliegenden
Erfindung die wiederholte Übertragung
von Meldungen, auch wenn die Bestätigungsmeldung bei der Quellstation
nicht eingegangen ist.
-
Zum
Festlegen, ob die Bestätigungsmeldung der
TCP-Neuübertragungsmeldung
entspricht, kann der TCP-Filter 204 im Quellfunkgerät 200 die
Satzfolgenummer, die Zieladresse, die Quelladresse, den Bestimmungs-Port,
den Herkunfts-Port und die TCP-Steuerbits der Meldungen vergleichen.
Alternativ kann jeder sonstige Meldungsidentifikator verglichen
werden, der zur Identifizierung einer TCP-Neuübertragungsmeldung entsprechend
der eingegangenen Bestätigungsmeldung
beiträgt.
-
Der
Betrieb des TCP-Filters wird unter Bezugnahme auf 4 beschrieben.
So wird z.B. Paket B von einer Quellstation 100 durch das
Quellfunkgerät 200 zum Übertragen
auf ein Empfangsfunkgerät 203 zur
Weitersendung auf eine Bestimmungsstation 140 gesendet.
Station 100 wartet auf den Empfang einer TCP-Bestätigungsmeldung
von der Bestimmungsstation 140. Wenn die Bestätigungsmeldung bei
der Quellstation 100 während
einer vorbestimmten Zeitspanne nicht eingeht, sendet die Quellstation 100 eine
TCP-Neusendemeldung für
das Meldungspaket B zum Quellfunkgerät 200. Das Quellfunkgerät 200 lagert
die TCP-Neusendemeldung in ihrer Warteschlange zur Neuübermittlung
an das Bestimmungsfunkgerät 203 und
kann die Prioritätsverwaltung
und die bereits oben beschriebenen Verdichtungs- und Kompressionstechniken
benutzen.
-
Das
Quellfunkgerät 200 "peekt" in alle Meldungen,
die es von anderen Funkgeräten
her empfangen hat, und vergleicht die empfangenen Meldungen mit
den Meldungen in seiner Meldungswarteschlange 205, um festzustellen,
ob eine eingegangene Bestätigungsmeldung
mit einer TCP-Nachsendemeldung übereinstimmt.
Wenn z.B. Bestimmungsfunkgerät 203 eine
TCP-Bestätigungsmeldung
von Station 140 zum Quellfunkgerät 200 zwecks Auslieferung
an Quellstation 100 nachsendet, blickt das Quellfunkgerät 200 in
die Bestätigungsmeldung, identifiziert
die Bestätigungsmeldung
als übereinstimmend
mit der TCP-Nachsendemeldung in seiner Meldungswarteschlange, und
löscht
die TCP-Nachsendemeldung.
-
Wenn
das Quellfunkgerät 200 keine TCP-Bestätigungsmeldung
bekommt, bevor es Zeit zum Übermitteln
der TCP-Nachsendemeldung
wird, wird das Meldungspaket B an den Bestimmungsort nachgesandt.
-
Die
vorliegende Erfindung steigert den Meldungsdurchsatz oder das Fassungsvermögen eines Kommunikationssystems
während
sie Bandbreite und Übertragungszeit
beibehält.
-
Der
Prioritätsmanager
zieht nicht nur die Priorität
der zu übermittelnden
Meldungen in Betracht, sondern auch die Lebensdauer jeder Meldung,
unabhängig
davon, ob die Meldung aus Sprache oder Daten besteht, sowie die
Verfügbarkeit
des Bestimmungsfunkgeräts
für den
Empfang.
-
Der
Zusammenfassungsmanager des Anmelders fasst Pakete zusammen, die
für das
gleiche Bestimmungsfunkgerät
bestimmt sind, ungeachtet der Bestimmungsstation der Meldungen,
und erhöht damit
den Prozentsatz der Zusammenfassung.
-
Der
Zusammenfassungsmanager des Anmelders beachtet auch, ob eine Kompression
die Größe der zusammengefassten
Einheit reduziert oder erhöht,
und umgeht den Kompressions algorithmus, wenn keine ausreichende
Reduktion der Bandbreite erzielt wird.
-
Der
TCP-Filter des Anmelders reduziert unnötige Neuübermittlungen durch Reduzieren
der Verzögerungen
im Zusammenhang mit der Erkennung eines bestätigten Pakets.
-
Ein
System und Verfahren zur Steigerung des Nachrichtendurchsatzes in
einem Kommunikationssystem unter Verwendung der Prioritätsverwaltung,
Zusammenfassung und Kompression, TCP-Neuübertragung, Filtern und Zieh-Übertragung. Der
Prioritätsmanager
ordnet die Meldungen in einer Meldungswarteschlange als Funktion
der Priorität und
Lebensdauer jeder einzelnen Meldung. Der Zusammenfasser fasst Meldungen
zu Einheiten zusammen, die an das gleiche Bestimmungsfunkgerät gerichtet
sind. Der TCP-Filter verhütet
die Neuübertragung
von bereits erfolgreich empfangenen Meldungen. Die Meldungen werden
als Funktion der Verfügbarkeit
der Bestimmungsfunkgeräte
für den
Empfang übertragen.