SE457134B - Foerfarande och anlaeggning foer oeverfoerande av datagrupper - Google Patents

Description

_ 457 154 nästföljande ram bestämmes på grundval av det fastställda antalet oförvanskade och förvanskade tidsslitsarpa inom de föregående ramarna och att antalet tids- slitsar inom en ram överföres som en del av synkroniseringssignalen till under stationerna.

Vid användning av förfarandet enligt uppfinningen är antalet för under- stationerna tillgängliga tidsslitsar en funktion av den kontinuerligt uppdate- rade uppskattningen av antalet understationer som har ett datapaket klart för överföring. Härigenom uppnås att antalet tidsslitsar anpassas till behovet.

Denna s.k. "dynamiska ALOHA-strategi" gör anläggningen stabil och kan dessutom leda till förbättrad verkningsgrad eftersom antalet tidsslitsar per period kan vara mindre än det fasta antalet tidsslitsar per period som behövs enligt den kända s.k. "A L 0 H A- slitsstrategin".

Hänvisningar: 1. Leonard Kleinrock och Simon S.Lam.

"Packet Switching in'a Multiaccess Broadcast Channel: Performance Eval uation" .

IEEE Transactions on Communications, Vol. CDM-23,No 4,April 1975, sid. 410-423 2.. Simon S. Lam och Leonard Kleinrock: "Packet Switching in a Multiaccess Broadcast Channel: Dynamic control Procedures", IEEE Transactions on Communications, Vol.CDM-23,No.9, september 1975, sid. 891-904. 3. G. Fayolle et Al, "Stability och Control of Packet-switching Broad- cast Channels", Int. Meeting on Mini-Comp. and Data-Comm. Liege, Belgium, Jan. 1975, sid. 211-216. 4. Hiromi Okada et Al, "Analysis and Application of Eramed'A L 0 H A Channel in Satellite Packet-Switching Networks - F A D R A method" Electronics and Communications in Japan, Vol. 60 - B, No 8, 1977 sid. 72-80.

. Leonard Kleinrock and Y. Yemini, "An optimal Adaptive Scheme for Multiple Access Broadcast Communication", Conference Record 1978, International conference on Comminications, Vol. 1, sid. 7.2.1.- 7.2.5 6. John I. Capetanikis, "Tree algorithms for packet broadcast channels", IEEE Transactions on Information Theory, Vol. IT 25, No 5 sept. 1979. a 457 154 Uppfinningen och därmed sammahängande fördelar kommer att beskrivas närma- re nedan under hänvisning till ritningarna, där: fig_l visar en anläggning för överföring av datagrupper mellan en huvudstation och flera understationer; fig_§ visar ett flödesdiagram av de datorfunktioner som utföres i huvudstatio- nen för utförande av förfarandet enligt uppfinningen.

Den i fig 1 visade anläggningen för överföring av datagrupper innefattar en huvudstation A och ett antal fasta eller mobila understatíoner B1,B2,B3,...Bn som är utspridda över ett stort geografiskt område. Hu- vudstationen A innefattar en central dator 1 med en tillhörande klockkrets 2 samt kringutrustning i form av ett modem. Huvudstationeh innefattar dessutom två sändare-mottagare 4,5, som är anslutna till centraldatorn 1 via en krets av matrisomkopplare och nämnda modem 3. Understationerna B1,B2,B3,...,Bn är samtliga av samma uppbyggnad och varje understation innefattar t.ex. en da- tor som är ansluten till en sändare-mottagare via kringutrustning.

Den så långt beskrivna anläggningen är förut känd och användes för över- föring av datagrupper, vilka var och en innehåller ett enstaka meddelande och samtliga har samma längd. Närmare bestämt bildas varje grupp av ett förutbe- stämt antal identifierings- och kontrollbitar, ett förutbestämt antal infonma- tionsbitar och ett förutbestämt antal paritetsbitar. Paritetsbitarna i varje paket användes för en cyklisk felräkningskod. Anläggningen har tillgång till åtminstone två kanaler för radioöverföringen av datagrupperna, nämligen en första kanal för överföring av datagrupper från huvudstationen A till under- stationerna B1,B2,B3,....,Bn samt en andra kanal för överföringen av datagrupperna från understationerna B1,82,B3,...Bn till huvudstationen A. Dessa två överföringskanaler arbetar med samma bithastighet. Överföringen av datagrupperna från huvudstationen till understationerna innebär inga problem eftersom sändaren kan styras och användningen av ett buffertminne i centralda- torn i huvudstationen gör det möjligt att utsända datagrupperna till understa- tionerna i en förutbestämd följd, vilket exempelvis kan ske med hjälp av ett förutbestämt prioritetsschema, via den första kanalen. Üverföringen av data- grupperna från understationerna till huvudstationen är emellertid ej lika enkel eftersom dessa datagrupper ej kan ges rätt ordning utan ytterligare åtgärder för sammanhähgande överföring till huvudstationen via den andra kanalen. För detta ändamål utnyttjas i anläggningen det kända förfarandet med att huvudsta- tionen via den andra kanalen utsänder en synkroniseringssignal som vid mottag- ning i understationerna indikerar början av en period som är uppdelad i en följd av tidsslitsar av inbördes samma längd, varvid de understationer som har en datagrupp klar för sändning till huvudstationen utsänder denna grupp inom 457 154 4 en tidsslits som väljes slumpmässigt inom nämnda följd av tidsslitsar medan huvudstationen klassar tidsslitsarna som godkända eller förvanskade i beroende av om en oförvanskad eller förvanskad grupp mottages.

En datagrupp som utsändes av en understation kan mottagas i förvanskad fonn vid huvudstationen. Detta kan leda till fel av två slag, nämligen: (1) slumpmässigt uppträdande fel till följd av brus (2) fel till följd av interferens som kan inträffa då fler än en understation samtidigt väljer en och samma tidsslits.

Den andra typen av fel genom interferens kommer att uppträda speciellt då ett stort antal understationer försöker utnyttja den gemensamma överföringska- nalen samtidigt. Störningarna eller intrângen begränsar följaktligen antalet användare av den gemensamma överföringskanalen och anläggningens verkningsgrad.

Som beskrivits ingående ovan och i hänvisningen 3 kan denna verkningsgrads- minskning lätt leda till instabilitet i anläggningen, d.v.s. till totalt sam- manbrott i överföringsorganen.

Enligt uppfinningen kan detta instabilitetsproblem lösas på ett särskilt tilltalande sätt un man i huvudstationen anpassar antalet tidsslitsar under en nästföljande period på grundval av det detekterade antalet godkända och för- vanskade tidsslitsar under den föregående ramen och med hänsyn tagen till den villkorliga sannolikheten för att godkända och förvanskade tidsslitsar skall uppträda vid ett givet antal understationer som sänder inom en tidsslits.

Förfarandet enligt uppfinningen förhindrar inte bara ett instabilt till- stånd vid stor trafikmängd utan medför dessutom större verkningsgrad och för- bättrad effektivitet eftersom antalet tidsslitsar per period anpassas till det uppskattade behovet. I Förfarandet enligt uppfinningen har dessutom den fördelen att det kan im- plementeras på enkelt sätt. I Enligt ett föredraget utföringsexempel pâ anläggningen enligt uppfinningen är varje period uppdelad i ett antal efter varandra följande ramar medan an- passningen av antalet tidsslitsar ästadkommes genun att variera antalet tids- slitsar per ram och/eller antalet ramar per period.

I detta utförande indikerar den av huvudstationen utsända synkronise- ringssignalen början av varje ram vid mottagning i understationen. Närmare be- stämt innefattar då synkroniseringssignalen ett talvärde i kodad form och anger antalet tidsslitsar inom den ifrågavarande ramen. Antalet tidsslitsar per ram och/eller antalet ramar per period är variabelt och bestämmes i huvudsta- tionen i beroende av det uppskattade behovet. Detta kan åstadkommas på enkelt sätt enär det enda som behövs är att i centraldatorn I behandla enligt ett 5A fl 457 134 förutbestämt program informationen om huruvida grupperna som mottages i huvud- stationen är förvanskade eller ej. Programmet alstrar en algoritn vars flödes- diagram är visat i fig 2 och vilken grundar sig på två nivåer av âterkopplings- information. På nivån 1 sker i beroende av detekteringen av grupper som över- föres i oförvanslad eller förvanskad form en uppskattning av i vilken mån an- talet grupper som är klara för överföring till huvudstationen ökar eller mins- kar. Denna nivå-1-information definierar antalet tidslitsar i den första ramen av perioden. På nivån 2 sker en förnyad uppskattning av antalet grupper som är klara för överföring till huvudstationen utifrân resultatet av den föregående ramen. Nivå-2-informationen är bestämmande för antalet tidsslitsar i den föl- jande ramen och för avgörandet om huruvida en ny ram måste tilläggas eller ej till den aktuella perioden.

De i flödesdiagrammet i fig 2 använda beteckningarna har följande inne- börd: Variabler: ik den uppskattade ökningen per tidsenhet av antalet understationer som kommer att ha en grupp klar för överföring. 9 det uppskattade antalet grupper som är klara för överföring till huvudstationen. t förfluten tid efter den sista överföringsperioden. i ramnummer. ai antalet tidsslitsar i ramen i. ti starttidpunkt för ramen i. si antalet tidsslitsar i vilka en ostörd grupp överföras inom ramen i. gi antalet tidsslitsar i vilka förvanskade grupper överföras inuu rmæni. .

Yi (t1,s1,g1,t2,s2,q2,...tí,si,g¿) tidigare informa- tion om ramarna.

Funktioner och konstanter: fl uppskatta J\ utgående från yi. Detta kan tillgå på exempelvis f" jande sätt: Å Å :fe-o sig /Üi ' *1-100) fz uppskatta på grundval av si,gi,ai och tidigare ?-värde.

Detta kan exempelvis tillgå enligt det följande i* = gimgi + :Pasi - si, där bgí = 1,81 + 0,56 ?/ai betecknar det empiriska förväntansvärdet för antalet under- stationer som sänder samtidigt inom en tidsslits under förutsätt- ning att tidsslitsen innehåller en förvanskad grupp, varvid bs¿= = 0,95 + 0,21 g/ai betecknar det empiriska förväntansvärdet för iisv 134 ß antalet understationer som sänder samtidigt inom en tidsslits under förutsättning att tidsslitsen innehåller en oförvanskad grupp, medan si betecknar antalet tidsslitsar inom vilka en oförvanskad grupp överförts inom ramen i. g fastställ antalet tidsslitsar inom nästföljande ram vilket exempel- vis kan :ingå eniigt föijanae: ai = max (Lim: (12)). 1 ange lägsta gränsvärdet för r, varvid ingen ny ram påbörjas under r detta värde. Gränsvärdet kan exempelvis vara lr = 0.5. sänd- en utmatningsfunktion som medför utsändning av talet som defini- erar antalet tidsslitsar ai inom ramen i som en del av synkronise- ringssignalen. - observe- en inmatningsfunktion som ur de mottagna grupperna härleder antalet ra grupper si som överförts oförvanskade och antalet grupper gi som överförts i förvanskad form samt härleder starttidpunkten ti för ramen nummer i från tidstyrningsklockan.

Det inses att uppfinningen på intet sätt är begränsad till de ovan be- skrivna utföringsexemplen och att det istället, alltefter användningssättet för anläggningen, som alternativ det är tänkbart med ett utförande där överförings- perioden ej är uppdelad i ett antal konsekutiva ramar, och att sålunda det för uppfinningen grundläggande får anses vara anpassningen av antalet tidsslitsar under varje överföringsperiod.

Vidare framhâlles att blocket BGNP i fig 2 anger början av en period, blocken BGNF början av en ram, blocket NDF slutet av en ram och NDP slutet av en period.

Claims (4)

7 457 134 Patentkrav.

1. förfarande för överföring av datagrupper från ett antal understa- tioner till en huvudstation genom en gemensam kanal, varvid huvudstation- en utsänder en synkroniseringssignal, som indikerar början av en ram, vilken är indelad i en följd av tidsslitsar av inbördes lika längd, medan de understationer som har en datagrupp klar för sändning till huvudsta- tionen sänder denna grupp till huvudstationen inom en tidsslits som väl- jes slumpmässigt ur följden av tidsslitsar, varvid huvudstationen räknar antalet tidsslitsar som är oförvanskade respektive förvanskade i beroende av om en oförvanskad eller förvanskad grupp mottages, k ä n n e t e cuk - n a t av att i huvudstationen antalet tidsslitsar inom nästföljande ram bestämmes på grundval av det fastställda antalet oförvanskade och förvan- skade tidsslitsar inom de föregående ramarna och att antalet tidsslitsar inom en ram överföres som en del av synkroniseringssignalen till under- stationerna.

2. Förfarande enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a t av att hänsyn tages till de villkorliga sannolikheterna för oförvanskade och förvanskade tidsslitsar vid givet antal understationer, varvid nämnda an- tal tidsslitsar väljes i beroende av det empiriska förväntansvärdet en- enligt /\ r = gi . bgi + si . bsi - si därïš betecknar det uppskattade antalet grupper som är klara för överfö-_ ring till huvudstationen, gi representerar antalet slitsar inom vilka en förvanskad grupp har överförts inom ramen i, si betecknar antalet slitsar inom vilka en oförvanskad grupp har överförts inom ramen i, bgi betecknar det empiriska förväntansvärdet för antalet understationer som sänder samtidigt inom en tidsslits under förutsättning att tidsslitsen innehåller en förvanskad grupp, och där bsi betecknar det empiriska förväntansvärdet för antalet understationer som sänder samtidigt inom en tidsslits under förutsättning att tidsslitsen innehåller en oförvanskad QIUPP.

3. Förfarande enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a t av att ramarna är sammanförda i perioder, vilka var och en innefattar en följd av ramar, och att understationerna erhåller sådan styrning att de var och en sänder inom en period endast om de har en grupp klar vid periodens början. l457 154 8

4. Anläggning för utförande av förfarandet enligt patentkravet 1 för överföring av datagrupper från ett antal understationer till en huvud- station via en gemensam kanal, varvid huvudstationen innefattar en cen- traldator, som är ansluten till åtminstone en sändare-mottagare, genom vilken en synkroniseringssignal överföres via en andra kanal till åtmins- tone en sândare-mottagare, som finns i varje understation och är ansluten till en dator, varvid mottagandet av synkroniseringssignalen i under- stationerna anger början av en ram, vilken är indelad i en följd av tids- slitsar av inbördes lika längd, medan de understationer som har en data- grupp klar för sändning till huvudstationen sänder denna datagrupp i en tidsslits som väljes slumpmässigt ur följden av tidsslitsar, k ä n n eh- t e c k n a d av att centraldatorn i huvudstationen är anordnad att, som en funktion av detekteringen av datagrupper som överförts oförvanskade och förvanskade, göra en uppskattning av i vilken grad antalet datagrup- per som är klara för överföring till huvudstationen ökar eller minskar, vilken uppskattning är bestämmande för antalet tidsslitsar i den första ramen i en period innehållande en följd av ramar, och att centraldatorn är anordnad att göra en förnyad uppskattning av antalet datagrupper som är klara för överföring till huvudstationen utifrån resultatet av den fö- regående ramen, varvid denna förnyade uppskattning är bestämmande för an- talet tidsslitsar i den följande ramen och för avgörandet om huruvida en ny ram mäste tilläggas eller ej till den aktuella perioden, N f.) in