DE60320111T2

DE60320111T2 - Verfahren zur Verwaltung von einem gemeinsamen Übertragungsmitt

Info

Publication number: DE60320111T2
Application number: DE60320111T
Authority: DE
Inventors: Christophe Mangin; Romain Rollet
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-11-06
Filing date: 2003-11-06
Publication date: 2009-05-20
Anticipated expiration: 2023-11-07
Also published as: EP1684474A3; EP1530326B1; CN1642050B; US7613203B2; DE60328726D1; DE60320111D1; JP4889215B2; EP1684474A2; CN1642050A; ATE391375T1; EP1530326A1; ATE438987T1; JP2005176322A; EP1684474B1; US20050111369A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft Kommunikationssysteme im Allgemeinen und ein, auf einem Zeitmultiplex/Zeitduplex-TDMA/TDD-(Time Division Multiple Access/Time Division Duplex)-System beruhendes Verfahren zur Verwaltung eines Übertragungsmittels, das einer Mehrzahl von Stationen in einem drahtlosen lokalen Netzwerk (WLAN) mit einem Zugangspunkt gemeinsam ist.
2. Stand der Technik
Im OSI-(Open System Interconnect)-Modell der ISO (Internationale Organisation für Normung) werden die Daten in Paketen zwischen Schichten ausgetauscht. Jedes in einer bestimmten Schicht empfangene Paket ist mit einer für diese Schicht spezifischen Reihe von Verschlüsselungsparametern verschlüsselt. Diese Parameter sollten durch Netzwerkverwaltungsmittel gegeben sein. Das OSI-Modell definiert eine Sicherungsschicht, die dafür zuständig ist, die physischen Ressourcen zwischen einer Mehrzahl von Stationen aufzuteilen. Sie besteht aus zwei Unterschichten, nämlich der Logical Link-(LL)-Unterschicht und der Medium Access Control-(MAC)-Unterschicht. In einem Zeitmultiplexsystem steuert die MAC-Unterschicht den einer bestimmten Station zum Senden zugewiesenen Zeitraum sowie die Verschlüsselungsparameter der Bitübertragungsschicht, um eine bessere Leistung für die auf dieser Station laufenden Anwendungen bereitzustellen. Die MAC-Unterschicht bearbeitet eine Reihe von MAC-Signalisierungsnachrichten, um einer Mehrzahl von Stationen die Teilnahme zu ermöglichen, um die physische Ressource zu teilen, wobei diese Reihe von Nachrichten von dem jeweils verwendeten MAC-Protokoll abhängt.
Die MAC-Protokolle sind geeignet, entweder ein dezentrales Zuweisungssystem, wie z. B. Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection (CSMA/CD), zu verwalten, das ein Konkurrenzzugriffsystem darstellt, oder ein zentrales Zuweisungssystem, wie beispielsweise TDMA.
Eine CSMA/CA-fähige Station hört zuerst das Medium ab und sendet nur dann Pakete, wenn das Medium unbesetzt ist. Wenn das Medium besetzt ist, versucht das Medium nach einer zufälligen Rückzugszeit erneut einen Zugriff. Um die Übertragung des Paktes sicherzustellen, wartet die Station für jedes gesendete übertragene Paket auf eine Bestätigung des Empfängers. Daraus folgt, dass das CSMA/CA-System Bereitschaftszeit und zufällige Rückzugsintervalle einführt, während derer das Medium unbenutzt bleibt, was auch dann zu einer Verschwendung von Übertragungsressourcen führt, wenn keine Kollision vorliegt. Zudem steigt die sich daraus ergebende Konkurrenz exponentiell mit der Anzahl der Stationen im Netzwerk. Außerdem bietet CSMA/CA keine Garantie hinsichtlich der Übertragungsverzögerung oder den Dienstgütebedingungen, da mit diesem Zugriffsystem kein System zur Reservierung von Bandbreite möglich ist. Darüber hinaus müssen die Stationen das Medium ständig abhören, da sie jederzeit eine Nachricht erhalten können. Tatsächlich entschlüsseln sie alle empfangenen Nachrichten, um die für eine andere Station vorgesehenen Nachrichten herauszufiltern. Diese Besonderheit führt dazu, dass manche Funktionen nur schwer umgesetzt werden können, z. B. die Energiesparfunktion, die im Zusammenhang von batteriebetriebenen drahtlosen Stationen wünschenswert sein kann.
Im Gegensatz dazu wird in einer MAC-Schicht, die auf einer zentralen Zuweisung von Netzwerkübertragungsressourcen, wie z. B. einem Zeitmultiplex/Zeitduplex-TDMA/TDD-Zugriffsystem, beruht, die Ressource in Zeitabschnitte unterteilt, die jeweils einer bestimmten Station zugewiesen werden, wobei die Zuweisung durch eine geeignete Netzwerkeinheit ausgeführt wird. Diese Art des Zugriffsystems ermöglicht die Durchsetzung einiger Dienstgütebedingungen, wie etwa ein Mindestdurchsatz oder eine Maximalverzögerung, und die Aktivierung erweiterter Energiesparfunktionen.
In einem solchen zentralen Zugriffsystem ist es jedoch schwierig, eine schnelle Reaktionsfähigkeit zwischen dem Zeitpunkt, an dem eine Station Übertragungsressour cen anfordert, und dem Zeitpunkt, zu dem der Station die Übertragungsressource tatsächlich zugewiesen wird, zu erreichen. Der Grund dafür ist die Komplexität des für die Erzielung eines zentralen Zuweisungssystems benötigten MAC-Protokolls, das einen wichtigen Signalisierungs-Overhead einführt. Diese Art von Zugriffsystem ist besser für zellulare Netzwerkarchitekturen geeignet, in denen die zentrale Zuweisungseinheit auch eine Netzübergangsfunktion zu einem externen Netz umfasst. Die Referenz US 2002/0141355 beschreibt ein solches zentrales Zugriffsystem in einem Netzwerk, das auf einer klassischen Funktelefonnetzwerkarchitektur beruht, in dem die tragbaren Vorrichtungen nicht direkt miteinander, sondern nur durch Basisstationen kommunizieren.
Dieses Zugriffsystem ist für die Verwaltung von Direktübertragung zwischen Stationen nicht wirklich geeignet.
Die Referenz WO/063806 beschreibt ein Verfahren zur Verwaltung eines Übertragungsmittels, das einer Reihe von Vorrichtungen in einem Netzwerk gemeinsam ist. Ein Zuordner ist für die Zuweisung eines Zeitintervalls zu einer bestimmten Vorrichtung im Netzwerk zuständig. Dieses System kann vorteilhaft für Direktübertragung zwischen Stationen des Netzwerks eingesetzt werden.
Ein weiteres Beispiel wird in der US 2002/141355 offenbart.
Die vorliegende Erfindung schlägt die Erhöhung der Flexibilität eines solchen Zugriffsystems vor.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Angesichts des voranstehend Genannten besteht Bedarf an einem TDMA/TDD-MAC-Protokoll, das durch Bereitstellung einer schnelleren Reaktionsfähigkeit Übertragungsverzögerung gewährleistet, während es gleichzeitig den Signalisierungs-Overhead verringert, insbesondere für Direktübertragung zwischen Stationen.
In einem ersten Aspekt schlägt die Erfindung ein Verfahren zur Verwaltung von einem Übertragungsmittel vor, das einer Menge von drahtlosen Netzwerkvorrichtungen, die eine Mehrzahl von Stationen und eine Funkressourcenverwaltungs-RRM-(Radio Ressource Management)-Einheit umfassen, gemeinsam ist, wobei das Verfahren auf einem Zeitteilungsplan beruht, der von der Funkressourcenverwaltungseinheit (RRM) ausgeführt wird, und folgende Schritte umfasst:

– Bereitstellen einer Reihe von Rahmenzeitintervallen FTIs (Frame Time Intervals),
– Unterteilen jedes Rahmenzeitintervalls in eine bestimmte Anzahl n von Zeitintervallen TI (Time Intervals) von denen jedes eine entsprechende Dauer (D) aufweist, wobei n eine bestimmte ganze Zahl ist, und
– Reservieren des Besitzes von zumindest einem Zeitintervall für eine Gruppe von Zeitintervallbesitzervorrichtungen (TOG) (group of TI owner devices), die aus der Menge von Vorrichtungen ausgewählt werden, wobei die TOG eine bestimmte Anzahl k von Übertragungsvorrichtungen umfasst, die während des Zeitintervalls über das Übertragungsmittel übertragen dürfen, und ein bestimmte Anzahl m von Empfangsvorrichtungen, die während des Zeitintervalls das Übertragungsmittel abhören, wobei m und k jeden streng positiven ganzzahligen Wert annehmen können, wobei ein Medium Access Control-(MAC-)Paket eines MAC-Protokolls während des für die Zeitintervallbesitzergruppe reservierten Zeitintervalls übertragen wird, wobei das MAC-Paket eine variable Länge aufweist und umfasst: sowohl einen oder mehrere Datenblöcke als auch zumindest ein Signalisierungsinformationselement, das Informationen umfasst, die zumindest eine Empfangsstation für jeden der Datenblöcke anzeigen.

In einem zweiten Aspekt schlägt die Erfindung ein Verfahren zur Verwaltung von einem Übertragungsmittel vor, das einer Menge von drahtlosen Netzwerkvorrichtungen, die eine Mehrzahl von Stationen und eine Funkressourcenverwaltungseinheit umfassen, gemeinsam ist, das auf einem Zeitteilungsplan beruht, der von der Funkressourcenverwaltungseinheit (RRM) ausgeführt wird, wobei die Reihe von Vorrichtungen zumindest eine Untermenge von Vorrichtungen umfasst, die eine Lokale Funkressourcenverwaltungs-L-RRM-(Local RRM)-Einheit umfassen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

– Bereitstellen einer Reihe von Rahmenzeitintervallen,
– Unterteilen jedes Rahmenzeitintervalls in eine bestimmte Anzahl n von Zeitintervallen von denen jedes eine entsprechende Dauer (D) aufweist, wobei n eine bestimmte ganze Zahl ist,
– Reservieren zumindest eines Zeitintervalls nur für die lokale Funkressourcenverwaltungseinheit
– Unterteilen des Zeitintervalls der lokalen Funkressourcenverwaltungseinheit in q lokale Zeitintervalle, von denen jedes eine entsprechende Dauer hat, wobei q eine bestimmte ganze Zahl ist, und
– Reservieren des Besitzes von zumindest einem lokalen Zeitintervall für eine Gruppe von Lokalzeitintervallbesitzervorrichtungen, die aus der Untermenge von Vorrichtungen ausgewählt sind, wobei die Lokalzeitintervallbesitzergruppen eine bestimmte Anzahl r von Übertragungsvorrichtungen umfasst, die während des lokalen Zeitintervalls über das Übertragungsmittel übertragen dürfen, und eine bestimmte Anzahl s von Empfangsvorrichtungen, die während des lokalen Zeitintervalls das Übertragungsmittel abhören, wobei r und s streng positive ganze Zahlen sind.

Es ist wichtig, zu beachten, dass in der folgenden Beschreibung ein bestimmter Zeitraum für eine Gruppe von Vorrichtungen reserviert werden kann, d. h. wenn alle Vorrichtungen während des Zeitraums empfangen und senden können, und genauer kann ein bestimmter Zeitraum einer bestimmten Vorrichtung in der Gruppe von Vorrichtungen zugewiesen werden, d. h. wenn die bestimmte Vorrichtung während des Zeitraums senden kann.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung klarer. Diese erfolgt lediglich zum Zweck der Erläuterung und ist in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen zu lesen.
1 zeigt die Struktur der beiden nachfolgenden Rahmenzeitintervalle, die gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung für einige Stationen reservierte Zeitintervalle enthalten,
2 ist eine Ansicht eines beispielhaften Stapels von Protokollschichten, in dem die Übertragungsressource gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung verwaltet wird,
3 zeigt ein beispielhaftes MAC-Protokollformat, das gemäß dem MAC-Protokoll der Erfindung verwendet wird,
4 zeigt die erfindungsgemäße Verwendung des gemeinsam genutzten Mediums,
5 ähnelt 4 wobei manche Felder mit weiteren Details versehen sind,
6 zeigt eine beispielhafte Anwendung der Erfindung, in dem die MAC-Unterschicht mehrere Bildübertragungsschichten (PHY levels) verwaltet.
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die Erfindung ist in jedem drahtlosen lokalen Netzwerk einsetzbar, das eine Reihe drahtloser Netzwerkvorrichtungen umfasst, die eine Mehrzahl von Stationen umfassen. Dieses Netzwerk umfasst ferner eine Funkressourcenverwaltungseinheit. Die Funkressourcenverwaltungseinheit kann in einer der Vorrichtungen im Netzwerk eingebaut sein oder an einer anderen beliebigen Stelle im Netzwerk verteilt sein. Zum leichteren Verständnis ist die Funkressourcenverwaltungseinheit in der folgenden Beschreibung in einer bestimmten Station eingebaut. Die Mehrzahl von Stationen, die geeignet und befugt sind, Signalisierungen oder Datenpakete auszutauschen, wird als das Netzwerk bezeichnet.
In einem Ausführungsbeispiel wird die Erfindung auf eine MAC-Unterschicht in den Schichten des OSI-Modells angewandt. Anders ausgedrückt wird nun ein erfindungsgemäßes MAC-Protokoll beschrieben.
Das hier beschriebene MAC-Protokoll beruht auf einem zentralen Zuweisungssystem der Übertragungsressource und genauer auf einem TDMA/TDD-Zugriffsystem, und stützt sich auf eine Zeitunterteilung in Zeitabschnitte mit fester Größe, die im Folgen den Rahmenzeitintervalle genannt werden. Die folgende Beschreibung offenbart eine Struktur und eine Verwendung dieser Rahmenzeitintervalle in einem bestimmten Netzwerk, das durch die Funkressourcenverwaltungseinheit gemäß einen Ausführungsbeispiel der Erfindung verwaltet wird.
Die Funkressourcenverwaltungseinheit ist dafür zuständig, die Übertragungsressource für die Stationen zu reservieren. Um dieses Ziel zu erreichen, unterteilt die Funkressourcenverwaltungseinheit jedes Rahmenzeitintervall in bestimmte n Zeitintervalle von variabler Dauer (D) und gekennzeichnet Zeitintervall(i), für i = 0 bis n – 1. Die Anzahlen n und die Dauer (D)(i) werden durch die Funkressourcenverwaltungseinheit pro Rahmenzeitintervall bestimmt. Die Zeitintervalle werden chronologisch angeordnet, wobei Zeitintervall(0) das erste Zeitintervall in einem bestimmten Rahmenzeitintervall ist und Zeitintervall(n – 1) das letzte. Die Rahmenstruktur 11 in 1 stellt dieses Zeitteilungssystem dar, wobei Rahmenzeitintervall(0) 12 und Rahmenzeitintervall(1) beide in 4 Zeitintervalle unterteilt sind.
Die Funkressourcenverwaltungseinheit reserviert den Besitz jedes Zeitintervalls jedes Rahmenzeitintervalls für eine aus dem Netzwerk ausgewählte Gruppe von Zeitintervall(i)-Besitzervorrichtungen TOG(i) (group of TI owner device). Eine bestimmte Zeitintervallbesitzergruppe umfasst eine bestimmte Anzahl k von Übertragungsvorrichtungen, die während des Zeitintervalls(i) übertragen dürfen, und eine bestimmte Anzahl m von Empfangsstationen, die während des Zeitintervalls(i) das Medium abhören dürfen. In einer bevorzugten Ausführungsform bestimmt die Funkressourcenverwaltungseinheit dynamisch pro Rahmenzeitintervall die Werte von n und D(i) sowie die Anzahl m und k von Zeitintervallbesitzergruppen, wobei der Übertragungsbedarf aller Stationen des Netzwerks berücksichtigt werden, die durch eine Reihe von MAC-Signalisierungsnachrichten empfangen werden. Letztere werden hier nicht beschrieben.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden die vorab definierten Werte n und, für i = 0 bis n – 1, D(i), Zeitintervallbesitzergruppe(i) mit der jeweiligen Kennung für die m Empfangsstationen und die k Übertragungsstationen in einem speziellen Zeitintervall jedes Rahmenzeitintervalls angekündigt. Dieses spezielle Zeitintervall ist vorzugs weise Zeitintervall(0) mit einer variablen Länge, die von den vorab definierten Werten abhängt. Zeitintervall(0) wird von allen Stationen im Netzwerk verzeichnet, d. h. ihre jeweilige Zeitintervallbesitzergruppe(0) umfasst alle Stationen des Netzwerks. Zeitintervall(0) wird der Funkressourcenverwaltungseinheit am Anfang jedes Rahmenzeitintervalls zugewiesen und muss von allen Stationen entschlüsselt werden. Dies führt dazu, dass jede Station des Netzwerks die Struktur jedes Rahmenzeitintervalls kennt und zwar zu einem Zeitpunkt, der dem Anfang des Rahmenzeitintervalls entspricht. Insbesondere ist jede Station dank der Information der Zeitintervallbesitzergruppen in der Lage, für jedes Rahmenzeitintervall zu bestimmen, wenn es ihm erlaubt sein wird, zu senden, und wenn es Nachrichten empfangen soll. Anders ausgedrückt, vermeiden die Zeitintervallbesitzergruppen, dass alle Stationen das Medium während des gesamten Rahmenzeitintervalls abhören müssen, wenn sie nicht senden. Nur die Stationen, für die Nachrichten innerhalb eines bestimmten Zeitintervalls vorgesehen sind, müssen das Medium abhören, wogegen andere Stationen des Netzwerks sich während dieses Zeitintervalls in den Schlafmodus versetzen können. Daher kann der Stromverbrauch pro Zeitintervall gesenkt werden. Dieses besondere Zeitintervall wird von der Funkressourcenverwaltungseinheit verwendet, um nur Signalisierungsinformationen zu übertragen, daher wird Zeitintervall(0) als ein Signalisierungszeitintervall STI (Signalling TI) bezeichnet.
Ein anderes besonderes Zeitintervall kann als ein Konkurrenzzeitintervall (CTI – Contention TI) verwendet werden. Anders ausgedrückt kann unter Verwendung einer Reihe von einem oder mehreren Konkurrenzzeitintervallen ein unterteiltes ALOHA-Zugriffsystem umgesetzt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform haben alle Konkurrenzzeitintervall dieselbe Dauer, die durch die Verwaltung des Netzwerks definiert werden sollte, und eine bestimmte Zeitintervallbesitzergruppe, die alle Stationen des Netzwerks als Übertragungsstationen und die Funkressourcenverwaltungseinheit als vorzugsweise die einzige Empfangsstation definiert. Anders ausgedrückt dürfen alle Stationen alle Konkurrenzzeitintervalle verwenden, um mit der Funkressourcenverwaltungseinheit zu kommunizieren. Dieses Konkurrenzzeitintervall wird vorteilhaft dazu verwendet, um, beruhend auf der Menge von MAC-Signalisierungsnachrichten, zwischen einer Station und der Funkressourcenverwaltungseinheit anfänglichen Nachrichtenaustausch zu ermöglichen, um der Funkres sourcenverwaltungseinheit zu ermöglichen, dieser Station in einem oder mehreren der nächsten Rahmenzeitintervalle Übertragungsressource zuzuweisen. Es kann auch von Stationen verwendet werden, wenn ihnen kein Zeitintervall zugewiesen worden ist. Es kann jedoch Konkurrenz auftreten, wenn mehrere Stationen versuchen, auf dasselbe Konkurrenzzeitintervall zuzugreifen, was zu Fehler im Empfänger führt, den die Funkressourcenverwaltungseinheit darstellt. Folglich wird vorzugsweise durch die Funkressourcenverwaltungseinheit im nächsten Rahmenzeitintervall eine Bestätigung jedes Konkurrenzzeitintervalls zurückgeschickt und im Fall eines Übertragungsfehlers wird die Rückübertragung durch die Übertragungsstation nach Ablauf eines zufälligen Zeitraums ausgeführt, dies gemäß dem ALOHA-Zugriffsystem. Das Konkurrenzzeitintervall kann nur verwendet werden, um Signalisierungsnachrichten zu senden. Alle Konkurrenzzeitintervalle in einem bestimmten Rahmenzeitintervall werden in einem Konkurrenzzeitintervallblock zusammengefasst, um den Signalisierungs-Overhead zu verringern.
Mit Ausnahme der beiden speziellen, oben beschriebenen Zeitintervalle, nämlich Signalisierungszeitintervall und Konkurrenzzeitintervall, wird jedes so genannte normale Zeitintervall für eine Gruppe von Stationen reserviert, wird jedoch nur einer Station zugewiesen. Anders ausgedrückt darf in einer bevorzugten Ausführungsform während eines normalen Zeitintervalls nur eine Station übertragen.
1 stellt die Zeitintervalle für zwei aufeinander folgende Rahmenzeitintervalle mit ihrem jeweiligen Zeitintervallbesitzergruppen dar. In dem gezeigten Beispiel umfasst das Netzwerk drei Stationen, die als STA #1, STA #2 und STA #3 bezeichnet werden. Nun wird das erste Rahmenzeitintervall detailliert beschrieben, die Beschreibung des zweiten Rahmenzeitintervalls kann dann leicht abgeleitet werden. Das erste Rahmenzeitintervall (0) umfasst 4 Zeitintervalle (n = 4). Gemäß Zeitintervallbesitzergruppe(0) ist Signalisierungszeitintervall für alle Stationen reserviert. Die Funkressourcenverwaltungseinheit ist die einzige Übertragungsstation. Stationen STA #1, STA #2 und STA #3 sind Empfangsstationen. Gemäß Zeitintervallbesitzergruppe(1) ist Zeitintervall(1) für die Funkressourcenverwaltungseinheit und Station #1 reserviert, wobei die Funkressourcenverwaltungseinheit die Übertragungsstation und STA #1 die Empfangsstation ist. Gemäß Zeitintervallbesitzergruppe(2) ist Zeitintervall(2) für Station #2 als Übertragungsstation und für die Funkressourcenverwaltungseinheit und Station #2 als Empfangsstationen reserviert. Gemäß Zeitintervallbesitzergruppe(3) ist Zeitintervall(3) für Station #1 als Übertragungsstation und für die Funkressourcenverwaltungseinheit als Empfangsstation reserviert.
Wie oben beschrieben, werden Merkmale jedes Zeitintervalls(i), seine Position innerhalb des Rahmenzeitintervalls, zu dem es gehört, und seine Dauer D(i) dynamisch durch die Funkressourceneinheit bestimmt. Es ist zu beachten, dass die Dauer D(i) eines bestimmten Zeitintervalls(i) der Zeit entspricht, die erforderlich ist, um ein Bitübertragungs-PHY-Paket über das Medium zu senden. Folglich hängt die Berechnung von D(i) eines Zeitintervalls(i) erstens von der Größe des MAC-Pakets in Bits und zweitens vom Bitübertragungsverkapselungssystem ab, das weiter von den Bitübertragungsverschlüsselungsparametern abhängt und einen durch die Bitübertragungsschicht eingefügten Overhead ergibt. Eine Umrechnungsfunktion stellt die Dauer D(i) in der Bitübertragungsschicht des Zeitintervalls als eine Funktion einer Anzahl von Bits bereit, die der Größe des im Bitübertragungspaket eingekapselten MAC-Pakets entspricht. Die Funkressourcenverwaltungseinheit verwendet diese Umrechnungsfunktion durch den Bitübertragungsdienstzugangspunkt. 2 stellt die Entsprechung zwischen der Dauer D(i) des Zeitintervalls und der Größe eines MAC-Pakets dar, das vor der Übertragung über das Medium von der Bitübertragungsschicht eingekapselt wurde.
In einem bestimmten normalen Zeitintervall wird ein MAC-Paket durch die Übertragungsstation der entsprechenden Zeitintervallbesitzergruppe gesendet und steht zum Empfang durch alle anderen Stationen der entsprechenden Zeitintervallbesitzergruppe bereit. Auf der Seite der Empfangsstationen entschlüsselt die Bitübertragungsschicht während des gesamten Zeitintervalls Daten.
Das MAC-Paket kann unterschiedliche Teile umfassen, die mit jeweils unterschiedlichen Parametern in der MAC-Schicht bzw. der Bitübertragungsschicht entschlüsselt und gesendet werden können. Es ist ein vorgegebener Parametersatz bestimmt und implizit allen Stationen bekannt, so dass vom Empfänger keine zusätzliche Signalisierung benötigt wird, um die Daten zu entschlüsselt.
Ein bestimmtes Zeitintervall wird von den Stationen gemäß den folgenden Regeln verwendet:

– Signalisierung und/oder Datenstrom sind für in der jeweiligen Zeitintervallbesitzergruppe umfasste Empfangsstationen vorgesehen,
– wenn das bestimmte Zeitintervall ein Konkurrenzzeitintervall ist, umfasst es nur Signalisierungsinformationen,
– wenn das bestimmte Zeitintervall ein Signalisierungszeitintervall ist, ist es der Funkressourcenverwaltungseinheit zugewiesen und umfasst nur Signalisierungsinformationen, nämlich eine Beschreibung des jeweiligen Rahmenzeitintervalls.

Bei einem normalen Zeitintervall darf die jeweilige Übertragungsstation entweder Signalisierungspakete und/oder Datenpakete senden und genauer darf die Übertragungsstation pro Zeitintervall den Anteil von Signalisierung und Daten in einem bestimmten Zeitintervall dynamisch anpassen. Ein solches System verbessert die Reaktionsfähigkeit der MAC-Schicht während es die MAC-Signalisierung verringert, die allgemein durch ein zentrales Zugriffsystem hervorgerufen wird. Es ist zu beachten, dass mehrere Signalisierungs- und/oder Datenpakete in einem einzigen MAC-Paket zusammengefasst sind, selbst wenn diese Pakete für verschiedene, von der entsprechenden Zeitintervallbesitzergruppe umfasste Stationen vorgesehen sind. Daraus folgt, dass all diese Stationen dieses einzelne MAC-Paket empfangen, da die Bitübertragungsschicht sie gleichzeitig an sie alle sendet.
Nachdem das Zeitteilungssystem oben beschrieben wurde, stellen die folgenden Abschnitte detailliert ein beispielhaftes MAC-Protokoll dar, das auf einem neuen MAC-Paketformat beruht, das die Optimierung der Verwendung der oben definierten Rahmenzeitintervalle und Zeitintervalle ermöglicht.
3 stellt das allgemeine Format eines MAC-Pakets gemäß dem hier berücksichtigten Beispiel dar. Das MAC-Paket umfasst einen kurzen Header-Teil 31 und einen Signalisierungsteil 32 von variabler Länge. Beide Teil sind durch einen CRC-Code 33 geschützt und dem Signalisierungsteil angefügt. Der Header-Teil enthält eine Datenfeld 35, das die Länge des Signalisierungsteils 32 anzeigt. Außerdem kann das MAC-Paket einen Datenteil 34 von variabler Länge umfassen. Datenteil 34 enthält einen oder mehrere Datenblöcke 37, von denen jeder für eine bestimmte, zu der Zeitintervallbesitzergruppe gehörende Empfangsstation vorgesehen ist.
Der Signalisierungsteil 32 umfasst ein oder mehrere Signalisierungsinformationselemente (SIE) 36. In einem in einem Signalisierungszeitintervall übertragenen MAC-Paket sind die ersten n – 1 SIEs Zeitintervall-Descriptor-SIEs (TID-SIE). Sie enthalten, wie oben erklärt, die Beschreibung der nachfolgenden n – 1, im Rahmenzeitintervall umfassten Zeitintervalle. Jedes Zeitintervall-Descriptor-SIE umfasst die folgende Information:

– Kennung der Übertragungsstation,
– Position des Zeitintervalls innerhalb des Rahmenzeitintervalls,
– D(i), und
– Liste der Kennungen der Empfangsstationen.

Die folgenden SIEs können ein Konkurrenzzeitintervallblock-Descriptor-SIE im jeweiligen Rahmenzeitintervall und ein Konkurrenzzeitintervallblock-Bestätigungs-SIE sein, das der Bestätigung in Bezug auf den im vorhergehenden Rahmenzeitintervall umfassten Konkurrenzzeitintervallblock entspricht. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Konkurrenzzeitintervallblockbestätigung eine Bitmap, die eine Statusinformation über die in den Konkurrenzzeitintervallen des vorhergehenden Rahmenzeitintervalls gesendeten MAC-Pakete enthält. Wenn beispielsweise ein MAC-Paket im Konkurrenzzeitintervall mit Stellung i im Konkurrenzzeitintervallblock ordnungsgemäß empfangen wurde, wird das Bit mit Stellung i in der Bitmap der Konkurrenzzeitintervallblockbestätigung auf eins gesetzt. Wenn das MAC-Paket im Konkurrenzzeitintervall nicht ordnungsgemäß empfangen wurde oder wenn kein MAC-Paket während des Konkurrenzzeitintervalls übertragen wurde, wird das Bit in Stellung i zurückgestellt. Beim Empfang der Konkurrenzzeitintervallblockbestätigung prüft die Station das Bit, das dem Konkurrenzzeitintervall entspricht, das sie in dem vorhergehenden Rahmenzeitintervall verwendet hat, um zu bestimmen, ob das in diesem be stimmten Konkurrenzzeitintervall gesendete MAC-Paket ordnungsgemäß empfangen wurde. Falls nicht, kann die Station unter Verwendung eines späteren Konkurrenzzeitintervalls gemäß dem unterteilten ALOHA-Zugriffsystem eine neue Übertragung des MAC-Pakets versuchen. Die Konkurrenzzeitintervallblock-Descriptor-SIE umfasst die Anzahl von Konkurrenzzeitintervallen in dem Konkurrenzzeitintervallblock und die Position des letzteren. Wie oben erklärt wurde, wird ein Konkurrenzzeitintervall nicht verwendet, um einen Datenteil zu senden. Daher enthält ein während eines Konkurrenzzeitintervalls gesendetes MAC-Paket keinen Datenteil 34.
Was ein MAC-Paket betrifft, das einen Datenteil 34 enthält, ist die erste SIE eine Datenteil-Descriptor-SIE, die eine Beschreibung aller Datenblöcke des Datenteils umfasst. Die Datenteil-Descriptor-SIE ermöglicht einer bestimmten Station zu bestimmen, ob einer oder mehrere der Datenblöcke im Datenteil für sie selbst vorgesehen sind, und falls dies der Fall ist, ihre Position im MAC-Paket zu bestimmten. Datenteil-Descriptor-SIE umfasst ein Feld pro beschriebenem Datenblock. Jedes Feld umfasst die folgende Information:

– Liste der Kennungen der Empfangsstationen,
– Menge der für den Datenblock verwendeten Ressource (Größe)
– Satz von Bitübertragungsparametern, die für die Verschlüsselung des Datenblocks verwendet wurden,
– Satz von MAC-Parametern, die für die Verschlüsselung des Datenblocks verwendet wurden.

Die MAC- und Bitübertragungsverschlüsselung kann pro Datenblock angepasst werden.
Die Merkmale des Datenblocks werden durch die Übertragungsstation bestimmt und in der Datenteil-Descriptor-SIE des Signalisierungsteils gesendet, der dem jeweiligen Datenteil vorangeht.
Natürlich können manche Funktionen der Sicherungsschicht andere, durch eine besondere Art von Kennung gekennzeichnete SIEs erzeugen, die für alle in der Zeitintervallbesitzergruppe umfassten Stationen vorgesehen sein können.
Jede Empfangsstation einer bestimmten Zeitintervallbesitzergruppe entschlüsselt den Signalisierungsteil des empfangenen MAC-Pakets und führt ein CRC-Prüfverfahren durch. Wenn die CRC-Prüfung fehlschlägt, wird das gesamte MAC-Paket verworfen. Wenn die CRC-Prüfung erfolgreich ist, werden SIEs gemäß ihrer Typenkennung gedeutet.
Der Inhalt der Datenblöcke wird in der vorliegenden Beschreibung nicht beschrieben.
4 stellt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar, bei dem ein Rahmenzeitintervall in 4 Zeitintervalle unterteilt wird: Signalisierungszeitintervall, Zeitintervall(1), Zeitintervall(2) und einen Konkurrenzzeitintervallblock.
Ein Signalisierungszeitintervall umfasst, wie oben beschrieben, die Beschreibung des jeweiligen Rahmenzeitintervalls. Das erste Zeitintervall-Descriptor-SIE 41 beschreibt ein Zeitintervall(1) mit seiner jeweiligen Zeitintervallbesitzergruppe(1), die die Station #1 als die Sendestation und die Funkressourcenverwaltungseinheit als die Empfangsstation umfasst. Das zweite Zeitintervall-Descriptor-SIE 42 entspricht der Beschreibung von Zeitintervall(2) und enthält Zeitintervallbesitzergruppe(2) mit Station #2 als Übertragungsstation und der Funkressourcenverwaltungseinheit und Station #1 als Empfangsstationen. Das Signalisierungszeitintervall umfasst ferner ein Konkurrenzzeitintervallblock-Descriptor-SIE 43, das die Beschreibung des Konkurrenzzeitintervallblocks umfasst und das Konkurrenzzeitintervallblock-Bestätigungs-SIE 44, das der Bestätigung des Konkurrenzzeitintervallblocks des vorhergehenden Rahmenzeitintervalls entspricht.
Zudem zeigt 4 das von der Station #1 an die Funkressourcenverwaltungseinheit gesendete MAC-Paket. Dieses MAC-Paket enthält ein Datenteil-Descriptor-SIE 45, gefolgt von einem CRC-Code 46, wobei dieses Datenteil-Descriptor-SIE den Datenblock #1 47 mit den jeweiligen Empfangsstationen beschreibt.
Zeitintervall(2) ist der Übertragungsstation #2 zugewiesen, die es verwendet, um einen Datenblock #1 48 an die Funkressourcenverwaltungseinheit und einen Datenblock #2 49 an Station #1 zu senden. Das erste SIE des MAC-Pakets ist, wie oben erklärt, ein Datenteil-Descriptor-SIE, das Datenblöcke #1 und #2 beschreibt. Station #2 verwendet Zeitintervall(2) auch, um zusätzliche Signalisierungsnachrichten-SIE #2 und SIE #3 zu senden. Hier wird Zeitintervall(2) vorteilhaft durch Senden von Signalisierung und Daten an zwei verschiedene Stationen im selben MAC-Paket während desselben Zeitintervalls verwendet.
Der Konkurrenzzeitintervallblock, der von allen Stationen im Netzwerk verwendet werden könnte, wird hier nur von Station #3 verwendet, um SIE #3 zu senden. SIE #3 wird natürlich, wie alle während eines Konkurrenzzeitintervalls gesendeten Pakete, an die Funkressourcenverwaltungseinheit gesendet.
Nun wurde voranstehend ein MAC-Protokoll beschrieben, das an das Zeitteilungssystem einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angepasst ist. Der nächste Abschnitt offenbart eine Protokollerweiterung desselben, das wieder auf der Anwendung der Idee der Erfindung beruht, mit einem Zeitintervall zusätzlich zu einem Rahmenzeitintervall. Tatsächlich kann die Rahmenzeitintervallstruktur rekursiv innerhalb eines Zeitintervalls wiederholt werden, um die Flexibilität weiter zu verbessern. Zur Erleichterung des Verständnisses führt der folgende Abschnitt diese Protokollerweiterung detailliert aus.
Diese Protokollerweiterung setzt voraus, dass das Netzwerk zumindest eine Station mit einer lokalen Funkressourcenverwaltungs-L-RRM-(Local RMM-)Einheit umfasst. In diesem Fall weist die Funkressourcenverwaltungseinheit der lokalen Funkressourcenverwaltungseinheit ein normales Zeitintervall zu, wobei die entsprechende Zeitintervallbesitzergruppe nur die lokale Funkressourcenverwaltungseinheit umfasst. Daraus folgt, dass die Funkressourcenverwaltungseinheit die Funkressourcenverwaltung an die lokale Funkressourcenverwaltungseinheit dezentralisiert. Diese lokale Funkressourcenverwaltungseinheit unterteilt das Zeitintervall in mehrere lokale Zeitintervalle (local Tls), die als lokales Zeitintervall(i) bezeichnet werden. Die lokale Funk ressourcenverwaltungseinheit verwaltet ein so genanntes lokales Netzwerk von Stationen und kann lokales Zeitintervall(i) für Stationen dieses lokalen Netzwerks dynamisch gemäß ihren Bedürfnissen reservieren. Am Anfang ihres zugewiesenen Zeitintervalls sendet sie ein lokales Zeitintervall(0). Lokales Zeitintervall(0) umfasst die Beschreibung der nachfolgenden, im selben Zeitintervall der lokalen Funkressourcenverwaltungseinheit umfassten lokalen Zeitintervalle, die für Lokalzeitintervallbesitzergruppen (Local TOG – L-TOG) reserviert sind, und wird als Signalisierungslokalzeitintervall (SL-TI – Signalling L-TI) bezeichnet. Das Format und der Inhalt von Signalisierungslokalzeitintervall ähneln dem Format und dem Inhalt von Signalisierungszeitintervall, mit der Ausnahme, dass das Signalisierungslokalzeitintervall im Gegensatz zum Signalisierungszeitintervall im Rahmenzeitintervall einen Datenteil enthalten kann. Die von einer Lokalzeitintervallbesitzergruppe umfassten Stationen verwenden das Signalisierungslokalzeitintervall auf dieselbe Weise, wie die von der Zeitintervallbesitzergruppe umfassten Stationen das Zeitintervall verwenden.
In dieser Protokollerweiterung, ist das für die lokale Funkressourcenverwaltungseinheit reservierte Zeitintervall, das als Zeitintervall der lokalen Funkressourcenverwaltungseinheit bezeichnet wird, besonders in dem Sinne, das es verwendet werden kann, um mehrere MAC-Pakete zu übertragen. Genauer enthält das Zeitintervall zumindest Signalisierungslokalzeitintervall und ein MAC-Paket pro reserviertem lokalem Zeitintervall. Alle vom lokalen Netzwerk, das von der lokalen Funkressourcenverwaltungseinheit verwaltet wird, umfassten Stationen entschlüsseln Signalisierungszeitintervall, um ein für ihre lokale Funkressourcenverwaltungseinheit reserviertes Zeitintervall zu identifizieren. Die einem solchen Zeitintervall entsprechende Zeitintervallbesitzergruppe umfasst nur die lokale Funkressourcenverwaltungseinheit. Dann entschlüsseln diese Stationen das von der lokalen Funkressourcenverwaltungseinheit gesendete Signalisierungslokalzeitintervall, um die Position der jeweiligen lokalen Zeitintervalle zu bestimmen. Abhängig von den Lokalzeitintervallbesitzergruppen dürfen die Stationen MAC-Pakete (Signalisierungs- oder Datenpakete) senden oder sie hören das Medium ab, um MAC-Pakete zu empfangen, die von anderen Stationen des von der lokalen Funkressourcenverwaltungseinheit gesteuerten lokalen Netzwerks gesendet werden.
Während eines lokalen Zeitintervalls gesendete MAC-Pakete weisen dasselbe Format auf wie während eines Zeitintervalls gesendete und in 3 dargestellte MAC-Pakete. Der Signalisierungsteil 32 umfasst ein oder mehrere SIEs auf dieselbe Weise, wie in dem oben beschriebenen Verfahren. Daher werden die lokalen Zeitintervalle im Lokalzeitintervall-Descriptor-SIE beschrieben, das in dem Signalisierungslokalzeitintervall des Zeitintervalls der lokalen Funkressourcenverwaltungseinheit enthalten ist.
Da ein Rahmenzeitintervall ein oder mehrere Konkurrenzzeitintervalle umfassen kann, die in einem Konkurrenzzeitintervallblock zusammengefasst sein können, kann ein Zeitintervall der lokalen Funkressourcenverwaltungseinheit ein oder mehrere Konkurrenzlokalzeitintervalle umfassen, die in einem Konkurrenzlokalzeitintervallblock zusammengefasst sein können, der durch ein Konkurrenzlokalzeitintervallblock-Descriptor-SIE beschrieben werden, das in dem Signalisierungslokalzeitintervall des entsprechenden Zeitintervalls der lokalen Funkressourcenverwaltungseinheit umfasst ist. Das Signalisierungslokalzeitintervall kann auch ein Konkurrenzlokalzeitintervallblock-Bestätigungs-SIE (Local-CBA-SIE – L-CBA-SIE) umfassen.
5 stellt diese Protokollerweiterung dar. Signalisierungszeitintervall des bestimmten Rahmenzeitintervalls beschreibt zwei Zeitintervalle, von denen das erste, Zeitintervall(1), für Station STA #1 reserviert ist und das zweite, Zeitintervall(2), für Station STA #2 reserviert ist. Station STA #1 sendet während des Zeitintervalls(1) ein MAC-Paket, das einen Datenblock umfasst. Station STA #2 verwendet das Zeitintervall(2) als ein Zeitintervall 54 der lokalen Funkressourcenverwaltungseinheit. Dieses Zeitintervall der lokalen Funkressourcenverwaltungseinheit umfasst Signalisierungslokalzeitintervall 51, lokales Zeitintervall(1) 52 und lokales Zeitintervall(2) 53. Signalisierungslokalzeitintervall 51 umfasst zwei lokale Zeitintervall-Descriptor-SIEs, die der Beschreibung von lokalem Zeitintervall(1) 52 und lokalem Zeitintervall(2) 53 entsprechen, wobei lokales Zeitintervall(1) 52 für die Station STA #16 und lokales Zeitintervall(2) für Station STA #17 reserviert ist. Signalisierungslokalzeitintervall 51 umfasst ferner einen Datenteil mit seinem entsprechenden Datenteil-Descriptor-SIE. Die Station STA #16 verwendet das lokale Zeitintervall(1) 52, um ein MAC-Datenpaket an die Station STA #17 zu übertragen. Die Station STA #17 verwendet das lokale Zeitin tervall(2) 53, um ein MAC-Datenpaket an die Station STA #2 (d. h. die lokale Funkressourcenverwaltungseinheit) zu übertragen.
Dieses Erweiterungsprotokoll stellt durch Dezentralisierung eines Teils des Zuweisungsverfahrens an eine oder mehrere lokale Funkressourcenverwaltungseinheiten mehr Flexibilität bereit. Diese Lösung kann nützlich sein, um zusätzliche Dienste in ein modulares Netzwerk zu integrieren und dabei gleichzeitig die ursprüngliche Architektur zu erhalten. Die lokale Funkressourcenverwaltungseinheit kann auf die Verarbeitung von Datenströmen spezialisiert sein, die von einer bestimmten Anwendung erzeugt werden. Die Zuweisung sollte aus folgenden Gründen dezentralisiert sein:

– eine Station ist eine Anwendungsvermittlungsstelle und die Ressourcenzuweisung wird von dieser Vermittlungsstelle aus effizienter durchgeführt als von der Funkressourcenverwaltungseinheit aus.
– manche Stationen sind aus physikalischen Gründen nicht geeignet, um Pakete an die Funkressourcenverwaltungseinheit zu senden,
– eine Gruppe von Stationen setzt eine andere Bitübertragungsschicht ein, als die der Funkressourcenverwaltungseinheit und benötigt für ihre Kommunikation ein reserviertes Zeitintervall, da sie dasselbe Funkfrequenzband verwendet.

6 stellt dar, wie die Protokollerweiterung an eine Bitübertragungsschicht angepasst werden kann, die Übertragungsressource auf mehreren simultanen Kanälen bereitstellt. In diesem Fall verwaltet die Funkressourcenverwaltungseinheit von allen Kanälen bereitstellte Ressource und teilt sie unter allen Stationen auf. Es wird vorausgesetzt, dass die Rahmenzeitintervalle aller Kanäle synchronisiert sind und dass die Funkressourcenverwaltungseinheit am Anfang jedes Rahmenzeitintervalls auf jedem Kanal ein Signalisierungszeitintervall sendet. Auf einem bestimmten Kanal gesendetes Signalisierungszeitintervall beschreibt die nur diesem Kanal zugewiesenen Zeitintervalle. Das Format des Signalisierungszeitintervalls und die Verwendung der Zeitintervalle in jedem Kanal durch die Station bleiben ähnlich wie im Basisprotokoll.
Für jede Station ist eine Untermenge von Kanälen definiert. In einer bevorzugten Ausführungsform wird diese Untermenge von Kanälen durch Informationen definiert, die während eines Anfangsverfahrens ausgetauscht werden, das über einen voreingestellten Kanal zwischen den Stationen und der Funkressourcenverwaltungseinheit ausgeführt wird. 6 zeigt ein Beispiel in dem:

– die Kanaluntermenge von Station STA #1 den Kanal #0, den Kanal #1 und den Kanal #n umfasst,
– die Kanaluntermenge von Station STA #2 den Kanal #0 umfasst,
– die Kanaluntermenge von Station STA #3 den Kanal #0 umfasst,
– die Kanaluntermenge von Station STA #4 den Kanal #1 und #n umfasst,
– die Kanaluntermenge von Station STA #5 den Kanal #n umfasst.

Die Funkressourcenverwaltungseinheit führt die Ressourcenzuweisung für eine bestimmte Station auf allen Kanälen jeder Untermenge aus. Folglich sind die Stationen gezwungen, gleichzeitig Signalisierungszeitintervall auf jedem Kanal ihrer entsprechenden Untermenge zu entschlüsseln. Gemäß ihren jeweiligen Fähigkeiten kann eine bestimmte Station gleichzeitig in mehreren Zeitintervallbesitzergruppen umfasst sein, die zu Zeitintervallen gehören, die auf verschiedenen Kanälen zugewiesenen sind, wie in 6 gezeigt.
In dem Beispiel gemäß 6 gilt für das gegebene Rahmenzeitintervall:

– Kanal #0 ist für Stationen STA #1, STA #2 und STA #3 reserviert. Der Signalisierungszeitintervall definiert 3 Zeitintervalle und eine Konkurrenzzeitintervallblockbestätigung. Das erste Zeitintervall weist eine Zeitintervallbesitzergruppe(1) mit Station STA #1 als die Übertragungsstation und der Funkressourcenverwaltungseinheit als die Empfangsstation auf, das zweite hat eine Zeitintervallbesitzergruppe(2) mit Station STA #2 als die Übertragungsstation und der Funkressourcenverwaltungseinheit und Station STA #1 als Empfangsstation. Das dritte Zeitintervall ist ein Konkurrenzzeitintervallblock. Zeitintervall(1) wird von Station STA #1 verwendet, um einen Datenblock an die Funkressourcenverwaltungseinheit zu senden. Zeitintervall(2) wird von Station STA #2 verwendet, um einen ersten Datenblock #1 an die Funkressourcenverwal tungseinheit und einen zweiten Datenblock an Station STA #2 zu senden. Hier ist unbedingt zu beachten, dass die Datenblöcke #1 und #2, wie bereits beschrieben, im selben MAC-Paket gesendet werden, das auf der Bitübertragungsschicht zeitgleich gesendet wird. Der Konkurrenzzeitintervallblock enthält nur zwei Konkurrenzzeitintervalle, von denen nur eines von Station STA #3 verwendet wird,
– Kanal #1 ist für Station STA #1 und Station STA #4 reserviert. Signalisierungszeitintervall beschreibt Zeitintervall(1), das eine Zeitintervallbesitzergruppe(1) aufweist, die Station STA #4 als die Übertragungsstation und die Funkressourcenverwaltungseinheit und Station STA #1 als Empfangsstation umfasst. Zeitintervall(1) wird von Station STA #1 verwendet, um einen Datenblock an die Funkressourcenverwaltungseinheit und einen weiteren Datenblock an Station STA #1 zu senden, wobei diese Datenblöcke im selben MAC-Paket enthalten sind,
– Kanal #n ist für die Stationen STA #1, STA #4 und STA #5 reserviert. Signalisierungszeitintervall beschreibt Zeitintervall(1), das eine Zeitintervallbesitzergruppe(1) aufweist, die Station STA #4 als die Übertragungsstation und Station STA #1 und die Funkressourcenverwaltungseinheit als die Empfangsstationen umfasst. Station #4 verwendet Zeitintervall(1), um einen Datenblock an Station STA #1 zu senden. Zeitintervall(2) wird mit Zeitintervallbesitzergruppe(2) beschrieben, die Station #5 als die Übertragungsstation umfasst. Es wird von Station #5 verwendet, um drei SIEs an die Funkressourcenverwaltungseinheit zu senden.

Aus dem vorangehenden wird deutlich, dass, obwohl zur Erläuterung spezielle erfindungsgemäße Ausführungsformen beschrieben wurden, viele Modifikationen vorgenommen werden können, ohne den Geltungsbereich der Erfindung zu verlassen. Folglich ist die Erfindung nur durch die beigefügten Ansprüche begrenzt.

Claims

Verfahren zur Verwaltung von einem Übertragungsmittel, das einer Menge von drahtlosen Netzwerkvorrichtungen, die eine Mehrzahl von Stationen und eine Funkressourcenverwaltungs-RRM-(Radio Resource Management)-einheit umfassen, gemeinsam ist, wobei das Verfahren auf einem Zeitteilungsplan beruht, der von der Funkressourcenverwaltungseinheit (RRM) ausgeführt wird, und folgende Schritte umfasst: – Bereitstellen einer Reihe von Rahmenzeitintervallen FTIs (Frame Time Intervals) (12), – Unterteilen jedes Rahmenzeitintervalls (12) in eine bestimmte Anzahl n von Zeitintervallen TI (Time Intervals) (13), von denen jedes eine entsprechende Dauer (D) aufweist, wobei n eine bestimmte ganze Zahl ist, und – Reservieren des Besitzes von zumindest einem Zeitintervall (13) für eine Gruppe von Zeitintervallbesitzervorrichtungen TOG (group of TI owner devices) (14), die aus der Menge von Vorrichtungen ausgewählt werden, wobei die Zeitintervallbesitzergruppe (14) eine bestimmte Anzahl k von Übertragungsvorrichtungen umfasst, die während des Zeitintervalls (13) über das Übertragungsmittel übertragen dürfen, und ein bestimmte Anzahl m von Empfangsvorrichtungen, die während des Zeitintervalls das Übertragungsmittel abhören, wobei m und k jeden streng positiven ganzzahligen Wert annehmen können, wobei ein Medium Access Control-(MAC)-Paket eines MAC-Protokolls während des für die Zeitintervallbesitzergruppe reservierten Zeitintervalls übertragen wird, wobei das MAC-Paket eine variable Länge aufweist und umfasst: – sowohl einen oder mehrere Datenblöcke (48, 49) als auch – zumindest ein Signalisierungsinformationselement (SIE), das Informationen umfasst, die zumindest eine Empfangsstation für jeden der Datenblöcke anzeigen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Anzahl n von Zeitintervallen (13) in einem Rahmenzeitintervall (12) und die entsprechende Länge und Zeitintervallbesitzergruppe (14) jedes der n Zeitintervalle durch die Funkressourcenverwaltungseinheit pro Rahmenzeitintervall (12) dynamisch bestimmt werden.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Funkressourcenverwaltungseinheit die Anzahl der Zeitintervalle (13) und die entsprechende Dauer und Zeitintervallbesitzergruppe (14) jedes der n Zeitintervalle auf der Grundlage der von den jeweiligen Stationen empfangenen Informationen bestimmt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Funkressourcenverwaltungseinheit in zumindest einer der Mehrzahl von Stationen ausgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei alle Rahmenzeitintervalle (12) die gleiche Dauer aufweisen.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zumindest eines der Zeitintervalle (13) ein Konkurrenzzeitintervall (CTI – Contention TI) ist, und wobei die Zeitintervallbesitzergruppe (14) des Konkurrenzzeitintervalls die Mehrzahl von Stationen als Übertragungsvorrichtungen und die Funkressourcenverwaltungseinheit als Empfangsvorrichtung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei alle Konkurrenzzeitintervalle (12) die gleiche Dauer aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei zumindest ein Rahmenzeitintervall (12) mehrere Konkurrenzzeitintervalle umfasst, die in einen Konkurrenzzeitintervallblock zusammengefasst werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das erste Zeitintervall (13) zumindest eines Rahmenzeitintervalls (12) ein Signalisierungszeitintervall ist, und wobei die Zeitintervallbesitzergruppe (14) des Signalisierungszeitintervalls die Funkressourcenverwaltungseinheit als Übertragungsvorrichtung und die Mehrzahl von Stationen als Empfangsvorrichtungen aufweist, und wobei das Signalisierungszeitintervall eine Beschreibung der n – 1 folgenden Zeitintervalle umfasst.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das im Signalisierungszeitintervall übertragene MAC-Paket Zeitintervall-Descriptor-SIEs (TID-SIE – TI Descriptor SIEs) enthält (41), wobei jede Zeitintervall-Descriptor-SIE jeweils eines der n – 1 folgenden Zeitintervalle beschreibt, und zwar seine Dauer, seine Position im Rahmenzeitintervall und über jeweilige Kennungen der k Übertragungsvorrichtungen und entsprechende Kennungen der m Empfangsvorrichtungen seine Zeitintervallbesitzergruppe.
Verfahren nach Anspruch 8 und 10, wobei das MAC-Paket, das im Signalisierungszeitintervall eines einen Konkurrenzzeitintervallblock enthaltenden Rahmenzeitintervalls übertragen wird, eine Konkurrenzzeitinverallblock-Descriptor-SIE (CBD-SIE – CTI Block Descriptor SIE) (43) zum Beschreiben des Konkurrenzzeitintervallblocks umfasst, wobei die Konkurrenzzeitintervallblock-Descriptor-SIE die Position des Konkurrenzzeitintervallblocks in dem Rahmenzeitintervall und die Anzahl der Konkurrenzzeitintervalle in dem Konkurrenzzeitintervallblock umfasst.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das im Signalisierungszeitintervall übertragene MAC-Paket ferner eine Konkurrenzzeitintervallblock-Bestätigungs-Descriptor-SIE (CBA-SIE – CTI Block Acknowledgement Descriptor SIE) (44) umfasst, wobei die Konkurrenzzeitintervallblock-Bestätigungs-Descriptor-SIE eine Bestätigung des Konkurrenzzeitintervallblocks im vorherigen Rahmenzeitintervall durch die zu jedem Konkurrenzzeitintervall gehörende Funkressourcenverwaltungseinheit enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei das MAC-Paket ferner einen Datenteil (34) mit einer entsprechenden speziellen Datenteil-Descriptor-SIE (DPD-SIE – Data Part Descriptor SIE) umfasst, wobei der Datenteil (34) einen oder mehrere Datenblöcke (37) umfasst, wobei jeder der Datenblöcke (37), für zumindest eine Empfangsvorrichtung der Zeitintervallbesitzergruppe des Zeitintervalls vorgesehen ist, wobei die Vorrichtung über in der Datenteil-Descriptor-SIE umfasste Informationen bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei jeder der Datenblöcke (37) mit unterschiedlichen Verschlüsselungsparametern in der MAC-Schicht und/oder der Bitübertragungsschicht (PHY level) verschlüsselt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei das MAC-Paket einen CRC-Code (33) umfasst, der auf dem Signalisierungsteil berechnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, wobei die Funkressourcenverwaltungseinheit auf der Grundlage der Größe des MAC-Pakets, das während des Zeitintervalls übertragen werden wird, die Dauer eines Zeitintervalls bestimmt.
Verfahren nach Anspruch 6 und einem der Ansprüche 10 bis 16, wobei nur ein MAC-Paket, das ausschließlich den Signalisierungsteil umfasst, während eines Zeitintervalls übertragen wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zumindest eine Vorrichtung mehrere Bitübertragungsschichtkanäle verwaltet, und wobei die Funkressourcenverwaltungseinheit durch Anwendung der folgenden Schritte Zeitintervalle über die Bitübertragungsschichtkanäle reserviert: – Reservieren jedes Bitübertragungsschichtkanals für eine Untergruppe von Stationen, die gemäß den Bitübertragungsschichtkanälen, die sie unterstützen können, ausgewählt werden, – Anwenden des Verfahrens für jeden Bitübertragungsschichtkanal.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Menge von Vorrichtungen zumindest eine Untermenge von Vorrichtungen umfasst, die eine lokale Funkressourcenverwaltungs-(L-RRM – Local RRM)-einheit umfassen, wobei das Verfahren nach den Schritten des Unterteilens jedes Zeitintervalls die folgenden Schritte umfasst: – Reservieren zumindest eines Zeitintervalls nur für die lokale Funkressourcenverwaltungseinheit (L-RRM TI) (54), – Unterteilen des Zeitintervalls der lokalen Funkressourcenverwaltungseinheit (54) in q lokale Zeitintervalle (L-Tls – Local Tls) (51, 52, 53), von denen jedes eine entsprechende Dauer hat, wobei q eine bestimmte ganze Zahl ist, und – Reservieren des Besitzes von zumindest einem lokalen Zeitintervall für eine Gruppe von Lokalzeitintervallbesitzervorrichtungen (L-TOG – group of L-TI owner devices), die aus der Untermenge von Vorrichtungen ausgewählt sind, wobei die Lokalzeitintervallbesitzergruppen eine bestimmte Anzahl r von Übertragungsvorrichtungen umfasst, die während des lokalen Zeitintervalls über das Übertragungsmittel übertragen dürfen, und eine bestimmte Anzahl s von Empfangsvorrichtungen, die während des lokalen Zeitintervalls das Übertragungsmittel abhören, wobei r und s streng positive ganze Zahlen sind.
Verfahren nach Anspruch 19, ferner umfassend die Schritte: – Reservieren des Besitzes von zumindest einem Zeitintervall für eine Gruppe von Zeitintervallbesitzervorrichtungen, die aus der Menge von Vorrichtungen ausgewählt sind, wobei die Zeitintervallbesitzergruppe eine bestimmte Anzahl k von Übertragungsvorrichtungen umfasst, die während des Zeitintervalls über das Übertragungsmittel übertragen dürfen, und ein bestimmte Anzahl m von Empfangsvorrichtungen, die während des Zeitintervalls das Übertragungsmittel abhören, wobei m und k streng positive ganze Zahlen sind.
Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, wobei die Anzahl q von lokalen Zeitintervallen in einem bestimmten Zeitintervall einer lokalen Funkressourcenverwaltungseinheit (54) und die entsprechende Dauer und Lokalzeitintervallbesitzergruppe jedes der q lokalen Zeitintervalle durch die lokale Funkressourcenverwaltungseinheit dynamisch bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21, wobei die lokale Funkressourcenverwaltungseinheit die Anzahl q der lokalen Zeitintervalle und die entsprechende Dauer und Lokalzeitintervallbesitzergruppe (14) jedes der q lokalen Zeitintervalle auf der Grundlage der von den jeweiligen Stationen empfangenen Informationen bestimmt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 22, wobei zumindest eines der lokalen Zeitintervalle ein lokales Konkurrenzzeitintervall (L-CTI – Lokal Contention) ist, und wobei die Lokalzeitintervallbesitzergruppe (14) des lokalen Zeitintervalls die Untermenge von Vorrichtungen als Übertragungsvorrichtungen und die lokale Funkressourcenverwaltungseinheit als Empfangsvorrichtung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 23, wobei alle lokalen Konkurrenzzeitintervalle die gleiche Dauer aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei zumindest ein Zeitintervall der lokalen Funkressourcenverwaltungseinheit mehrere lokale Konkurrenzzeitintervalle umfasst, die in einen lokalen Konkurrenzzeitintervallblock zusammengefasst werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 25, wobei das erste lokale Zeitintervall in dem Zeitintervall der lokalen Funkressourcenverwaltungseinheit ein Signalisierungslokalzeitintervall (SL-TI – Signalling L-TI) (51) ist, und wobei die Lokalzeitintervallbesitzergruppe die lokale Funkressourcenverwaltungseinheit als Übertragungsvorrichtung und die Untermenge von Vorrichtungen als Empfangsvorrichtungen aufweist, und wobei das Signalisierungslokalzeitintervall eine Beschreibung der q – 1 folgenden lokalen Zeitintervalle umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 26, wobei ein MAC-Paket eines MAC-Protokolls während eines bestimmten lokalen Zeitintervalls in einem beliebigen Zeitintervall der lokalen Funkressourcenverwaltungseinheit übertragen wird, wobei jedes MAC-Paket eine variable Länge aufweist und einen Signalisierungsteil umfasst, der umfasst: – einen MAC-Paket-Header (31), – ein Signalisierungslängenfeld (35), das Informationen enthält, die die Länge des Signalisierungsteils beschreiben, – eine bestimmte Anzahl p von Signalisierungsinformationselementen (SIE) (36) von variabler Länge, wobei p eine ganze Zahl ist, die von jedem MAC-Paket abhängt.
Verfahren nach Anspruch 27, wobei das im Signalisierungslokalzeitintervall übertragene MAC-Paket Lokalzeitintervall-Descriptor-SIEs enthält (41), wobei jede Lokalzeitintervall-Descriptor-SIE jeweils eines der q – 1 folgenden lokalen Zeitintervalle beschreibt, und zwar seine Dauer, seine Position im Zeitintervall der lokalen Funkressourcenverwaltungseinheit und über jeweilige Kennungen der r Übertragungsvorrichtungen und entsprechende Kennungen der s Empfangsvorrichtungen seine Lokalzeitintervallbesitzergruppe.
Verfahren nach Anspruch 25 oder 27, wobei das MAC-Paket, das im Signalisierungslokalzeitintervall eines einen Konkurrenzlokalzeitintervallblock enthaltenden Zeitintervalls der lokalen Funkressourcenverwaltungseinheit übertragen wird, eine Konkurrenzlokalzeitintervallblock-Descriptor-SIE (L-CBD-SIE – L-CTI Block Descriptor Sie) zum Beschreiben des Konkurrenzlokalzeitintervallblocks umfasst, wobei die Konkurrenzlokalzeitintervallblock-Descriptor-SIE die Position des Konkurrenzlokalzeitintervallblocks in dem Zeitintervall der lokalen Funkressourcenverwaltungseinheit und die Anzahl der Konkurrenzlokalzeitintervalle in dem Konkurrenzlokalzeitintervallblock umfasst.
Verfahren nach Anspruch 29, wobei das im Signalisierungslokalzeitintervall übertragene MAC-Paket ferner eine Konkurrenzlokalzeitintervallblock-Bestätigungs-Descriptor-SIE (44) umfasst, wobei die Konkurrenzlokalzeitintervallblock-Bestätigungs-Descriptor-SIE eine Bestätigung des Konkurrenzlokalzeitintervallblocks im vorherigen Zeitintervall der lokalen Funkressourcenverwaltungseinheit durch die zu jedem Konkurrenzlokalzeitintervall gehörende lokale Funkressourcenverwaltungseinheit enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 30, wobei das MAC-Paket ferner einen Datenteil (34) mit einer entsprechenden speziellen Datenteil-Descriptor-SIE (DPD-SIE – Data Part Descriptor SIE) umfasst, wobei der Datenteil (34) einen oder mehrere Datenblöcke (37) umfasst, wobei jeder der Datenblöcke (37) für zumindest eine Empfangsvorrichtung der Lokalzeitintervallbesitzergruppe des lokalen Zeitintervalls, einschließlich des Signalisierungslokalzeitintervalls, vorgesehen ist, wobei die Vorrichtung über in der Datenteil-Descriptor-SIE enthaltene Informationen bestimmt wird, wobei jeder der Datenblöcke (37) in der MAC-Schicht und/oder der Bitübertragungsschicht mit unterschiedlichen Verschlüsselungsparametern verschlüsselt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 31, wobei das MAC-Paket einen CRC-Code (33) umfasst, der auf dem Signalisierungsteil berechnet wird.
Verfahren nach einem Ansprüche 19 bis 32, wobei zumindest eine Vorrichtung mehrere Bitübertragungsschichtkanäle verwaltet, und wobei die lokale Funkressourcenverwaltungseinheit durch Anwendung der folgenden Schritte lokale Zeitintervalle über Bitübertragungsschichtkanäle reserviert: – Reservieren jedes Bitübertragungsschichtkanals für eine Untergruppe von Stationen, die gemäß den Bitübertragungsschichtkanälen, die sie unterstützen können, ausgewählt werden. – Anwenden des Verfahrens auf jedem Bitübertragungsschichtkanal.