DE69829473T2

DE69829473T2 - Betriebsverfahren eines netzes mit mehreren stationen

Info

Publication number: DE69829473T2
Application number: DE69829473T
Authority: DE
Inventors: Sievert Mark LARSEN; David James LARSEN
Original assignee: Salbu Research and Development Pty Ltd
Current assignee: Salbu Research and Development Pty Ltd
Priority date: 1997-06-06
Filing date: 1998-06-05
Publication date: 2006-04-13
Anticipated expiration: 2018-06-06
Also published as: US6810428B1; DE69829473D1; CA2292516C; CZ295856B6; BR9810073A; AP1106A; EP0985296A2; IL133296A; PL337463A1; CN1271487A; HK1030118A1; CA2292516A1; IL133296A0; AU7781798A; AU760599B2; EP0985296B1; NO995957L; ID24678A; KR100515913B1; WO1998056140A3

Description

Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Kommunikationsnetzes mit einer Vielzahl von Stationen sowie ein Netz, bei dem das Verfahren zum Einsatz kommt.
Die Internationale Patentanmeldung WO96/19887 beschreibt ein Kommunikationsnetz, bei dem einzelne Stationen im Netz Nachrichten zu anderen Stationen senden können, indem Zwischenstationen benutzt werden, um die Nachrichtendaten in opportunistischer Weise weiterzuleiten.
Um in der Lage zu sein, eine neue Nachricht über eine aus mehreren möglichen Zwischenstationen ausgewählte Zwischenstation in das Netz zu senden, oder um eine Nachricht in gleicher Weise weiterzuleiten, muss jede Station zu jeder Zeit normalerweise in Kontakt mit mehreren anderen Stationen stehen.
Um den Betrieb eines derartigen Netzes zu optimieren, muss das Zusammenwirken der einzelnen Stationen gemäß vorbestimmter Kriterien geregelt sein, so dass Störungen oder Behinderungen zwischen den Stationen minimiert werden, während zugleich der Datendurchsatz bei minimaler Sendeleistung maximiert ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb eines Kommunikationsnetzes mit einer Vielzahl von Stationen zu schaffen, das die Konnektivität zwischen Stationen regelt, um den Betrieb des Netzes zu optimieren.
Die US 5,485,578 offenbart ein System zum Ermitteln der Topologie eines Netzes.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Erfindung schafft ein Verfahren zum Betrieb eines Kommunikationsnetzes gemäß Patentanspruch 1.
Die anderen Stationen, die die Prüfsignale von der gegebenen Station empfangen, können jeweils ihre eigenen Prüfsignale verändern, um Daten einzufügen, die die Qualität der Kommunikation zwischen einer gegebenen Station und ihnen selbst angeben, wobei die gegebene Station auf diese Daten reagiert, um mindestens einen Parameter ihrer Übertragungen derart abzuändern, dass sie optimal mit einer gewünschten Anzahl anderer Stationen im Netz kommunizieren kann, ohne unerwünschte Probleme oder Behinderungen zwischen Stationen hervorzurufen.
Die Prüfsignale von der gegebenen Station können Daten enthalten, die andere Stationen identifizieren, welche die ge gebene Station als zur Verfügung stehende Ziel- oder Zwischenstationen erkannt hat.
Die Prüfsignale können des Weiteren Daten enthalten, die die Qualität der Kommunikation zwischen der gegebenen Station und jeder anderen bekannten Station angeben.
Bei den Prüfsignalen kann es sich um Rundruf-Prüfsignale handeln, die an alle oder eine Vielzahl der anderen Stationen adressiert sind.
In den Prüfsignalen können zusätzlich adressierte Prüfsignale enthalten sein, die an mindestens eine andere Station gerichtet sind, mit der die Station, die die adressierten Prüfsignale sendet, kommunizieren möchte.
Die adressierten Prüfsignale werden vorzugsweise häufiger als die Rundruf-Prüfsignale übertragen.
Typischerweise enthalten die adressierten Prüfsignale Altersinformationen entsprechend dem Alter derjenigen Daten, die die Qualität der Kommunikation zwischen der gegebenen und jeder anderen erkannten Station angeben und die dazu bestimmt sind, von den Stationen, die die adressierten Prüfsignale empfangen, zur Auswahl anderer Stationen zur Kommunikation genutzt zu werden.
Die Prüfsignale können Leistungsgradienten-Informationen enthalten, die der Gesamt-Sendeleistung entsprechen, die jede erkannte Station benötigt, um andere erkannte Stationen zu erreichen, mit denen jede erkannte Station kommunizieren kann und die von der Station, die die Prüfsignale empfängt, zur Auswahl anderer Stationen zur Kommunikation genutzt werden können.
Das Verfahren kann ein Übertragen von Suchsignalen von der Ursprungsstation an eine Zielstation beinhalten, wobei die Suchsignale einer Vielzahl von Pfaden zum Ziel folgen, so dass auf diese Weise Leistungsgradienten-Informationen erzeugt werden, die Stationen des Netzes nutzen können, um einen Weg für die Datenübertragung von der Ursprungs- zur Zielstation auszuwählen.
Eine Leistungsgradienten-Nachricht kann von der Zielstation zu der Ursprungsstation gesendet werden, wobei die Leistungsgradienten-Nachricht Daten entsprechend der Gesamt-Sendeleistung enthält, die benötigt wird, um eine Datennachricht auf einem optimalen Weg von der Ursprungsstation zur Zielstation zu übertragen.
Vorzugsweise beinhalten alle Nachrichten, die durch das Netz geleitet werden, Leistungsgradienten-Informationen, die der Gesamt-Sendeleistung entsprechen, die die Nachricht benötigt, um alle jeweiligen Stationen auf ihren Weg durch das Netz zu erreichen, so dass eine optimierte Wegführung der Nachrichten durch das Netz ermöglicht wird.
Stationen, die Prüfsignale von der gegebenen Station empfangen, können der gegebenen Station durch Versenden von Antwortsignalen antworten, wobei die gegebene Station die Anzahl der Antwortsignale, die sie von verschiedenen Stationen empfängt, mit einem vorbestimmten Wert vergleicht und wobei sie mindestens einen Übertragungs-Parameter abändert, falls die Anzahl der Antwortsignale nicht mit dem zweiten Wert übereinstimmt, bis die Anzahl der von der gegebenen Station empfangenen Antwortsignale mit dem vorbestimmten Wert übereinstimmt.
Das Verfahren kann ein Definieren einer Vielzahl von Rufkanälen umfassen, wobei jeder Rufkanal außer dem ersten eine höhere Datenrate als der vorhergehende Rufkanal hat und wobei ein anderer Rufkanal gemäß des zweiten vorbestimmten Merkmals ausgewählt wird, der eine andere Datenrate als der vorhergehende Rufkanal hat, falls die Anzahl der Antwortsignale nicht mit dem vorbestimmten Wert übereinstimmt.
Das erste vorbestimmte Merkmal kann die Datenrate und/oder die Übertragungsleistung des Rufkanals beinhalten, wobei der Rufkanal nach der höchsten zur Verfügung stehenden Kanal-Datenrate und/oder der niedrigsten zur Verfügung stehenden Kanal-Übertragungsleistung gewählt wird.
Das zweite vorbestimmte Merkmal kann die Datenrate und/oder die Übertragungsleistung des Rufkanals beinhalten, wobei die unterschiedlichen Rufkanäle derart gewählt werden, dass sie eine zunehmend niedrigere Kanal-Datenrate und/oder eine zunehmend höhere Kanal-Übertragungsleistung haben.
Der vorbestimmte Wert, der mit der Anzahl der Antwortsignale verglichen wird, wird vorzugsweise derart berechnet, dass er einer gewünschten Anzahl von Nachbarstationen entspricht, die einer gegebenen Station als Zwischen- oder Zielstationen zur Verfügung steht, um es der gegebenen Station zu ermöglichen, optimal mit einer gewünschten Anzahl von anderen Stationen im Netz zu kommunizieren, ohne ungewünschte Störungen und Behinderungen zwischen Stationen hervorzurufen.
Das Verfahren kann ein Definieren einer Vielzahl von Datenkanälen umfassen, wobei jeder Datenkanal außer dem ersten einen höheren Datendurchsatz als der vorhergehende Datenkanal hat, wobei jede Station Daten zu ihren Nachbarstationen auf dem gewählten Datenkanal überträgt, nachdem die Verfügbarkeit dieser Nachbarstationen festgestellt wurde.
Die Datenkanäle können mit entsprechenden Rufkanälen korrespondieren, wobei ein Datenkanal, der für die Übertragung von Daten gewählt wird, mit dem gewählten Rufkanal korrespondiert.
Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens entspricht eine Vielzahl von Datenkanälen einem einzigen Rufkanal, wobei die Datenkanäle von den Stationen auf Aktivität überwacht werden und wobei eine Station, die Daten senden möchte, einen Datenkanal wählt, der als frei von Aktivität erkannt wurde, so dass die Verwendung von Datenkanälen zwischen Stationen optimiert wird.
Die von jeder Station auf den Rufkanälen gesendeten Prüfsignale enthalten vorzugsweise Informationen, die die Absicht einer die Prüfsignale sendenden gegebenen Station anzeigen, auf einen gewählten Kanal zu wechseln, der dann als aktiv gekennzeichnet wird, um es anderen Stationen zu ermöglichen, mit der gegebenen Station erfolgreich auf dem gewählten Datenkanal zu kommunizieren.
Die Prüfsignale können in regelmäßigen Abständen von Stationen gesendet werden, die versuchen, eine Verbindung mit anderen Stationen herzustellen, wobei andere Stationen, die die Prüfsignale empfangen, auf eine zufällige Anzahl an Prüfsignalen antworten, die gleich groß oder kleiner als die Anzahl der gesendeten Prüfsignale ist.
Das Verfahren beinhaltet vorzugsweise, dass an jeder Station das Zeitintervall zwischen dem Senden von Prüfsignalen durch einen Prüfsignal-Taktgeber gesteuert wird, wobei der Prüfsignal-Taktgeber ein Zeitintervall zwischen zwei auf einanderfolgenden Prüfsignalen festlegt, das länger als die Dauer eines Prüfsignals ist, und wobei Antwortsignale während der Zeit zwischen den aufeinanderfolgenden Prüfsignalen gesendet werden.
Das Zeitintervall zwischen dem Senden aufeinanderfolgender Prüfsignale kann an jeder Station in Abhängigkeit davon variiert werden, ob die Station Daten zu senden hat oder nicht, wobei der Prüfsignal-Taktgeber ein erstes relativ kurzes Zeitintervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden Prüfsignalen festlegt, wenn die Station Daten zu senden hat, und ein zweites relativ langes Intervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden Prüfsignalen, wenn die Station keine Daten zu senden hat.
Bestimmte wichtige Stationen können Prüfsignale senden, die sie kennzeichnende Daten enthalten, wobei andere Stationen, die diese Prüfsignale empfangen, im Gegenzug ihre eigenen Prüfsignale abändern, um die Daten einzubinden, die die wichtigen Stationen kennzeichnen, so dass auch von den wichtigen Stationen entfernte Stationen diese Daten erhalten.
Die bestimmten wichtigen Stationen können beispielsweise Netzzugangsstationen, Zertifizierungsstationen und zeitweilig Herkunfts- oder Zielstationen umfassen.
Das Verfahren kann beinhalten, dass aktualisierte Software für den Betrieb der Stationen durch Hochladen aktualisierter Software auf eine ausgewählte Station verteilt wird und dass Teile der aktualisierten Software zu anderen Stationen verteilt werden, bis jede andere Station die vollständige aktualisierte Software besitzt.
Die aktualisierte Software wird vorzugsweise in Aktualisierungsblöcken verteilt, die Versionsdaten und Blocknummern-Daten beinhalten, um es den Stationen zu ermöglichen, die aktualisierte Software aus einer Vielzahl von empfangenen Aktualisierungsblöcken zusammenzusetzen.
Vorzugsweise weist mindestens ein Block der aktualisierten Software Zeitdaten auf, die das Datum und die Zeit angeben, an dem bzw. bei der die aktualisierte Software benutzt werden muss.
Die Erfindung erstreckt sich auch auf ein Kommunikationsnetz gemäß Anspruch 30.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein schematisches Diagramm eines Kommunikationsnetzes mit einer Vielzahl von Stationen, das darstellt, wie eine Ursprungsstation Daten über eine Mehrzahl von Zwischenstationen an eine Zielstation übertragen kann;
2 ist ein Flussdiagramm zur Darstellung der Funktionsweise des erfindungsgemäßen Kanalanpassungs- und Prüfverfahrens;
3 ist ein Flussdiagramm zur Darstellung eines erfindungsgemäßen Software-Aktualisierungsmechanismus; und
4–7 sind Blockdiagramme von zur Implementierung der Erfindung geeigneter Hardware.
Beschreibung von Ausführungsformen
Das in der 1 schematisch dargestellte Netz weist eine Mehrzahl von Stationen auf, die jeweils ein Sende-/Empfangsgerät aufweisen, das in der Lage ist, Daten von anderen in Reichweite befindlichen Stationen zu empfangen und an diese zu übertragen. Ein Kommunikationsnetz dieser Art ist in der PCT-Patentanmeldung WO96/19887 beschrieben.
Obwohl die vorstehend genannte Patentanmeldung ein Paketfunknetz beschreibt, sei betont, dass die Erfindung auf andere Netze anwendbar ist, in denen Benutzer-Stationen miteinander über im Netz befindliche Zwischenstationen kommunizieren können.
Netze der oben genannten Art können kommerziell verwendet werden, wobei es sich bei den Benutzern um Abonnenten handelt, denen ihre Benutzung des Netzes in Rechnung gestellt wird. Alternativ können Netze dieser Art durch Sicherheitskräfte, wie Polizei oder Militär, verwendet werden. Diese Anwendungen besitzen lediglich exemplarischen Charakter.
In der 1 ist eine Ursprungsstation A in der Lage, mit fünf "nahen" Stationen B–F zu kommunizieren, und überträgt Daten zu einer Zielstation O über Zwischenstationen B, I und M.
Um die Effizienz des Netzes zu maximieren, ist es wünschenswert, dass jede Station eine Mehrzahl von "Nachbar"-Stationen hat, mit denen sie kommunizieren kann, wenn die Station eine Nachricht senden oder empfangen muss. Wenn andererseits eine gegebene Station Daten zu einer ausgewählten Nachbarstation überträgt, ist es wünschenswert, dass die Übertragung minimale Interferenzen bei anderen Stationen hervorruft, da sonst die sich ergebenden Störungen zwi schen Stationen die Menge des Datendurchsatzes im Netz reduziert.
Unter Berücksichtigung der vorstehenden Gesichtspunkte setzt sich die vorliegende Erfindung das Ziel, den Betrieb jeder Station so einzustellen, dass sie jederzeit Daten an eine Anzahl von Nachbarstationen senden oder von diesen empfangen kann, was bei der höchstmöglichen Datenrate, jedoch bei der niedrigsten möglichen Sendeleistung geschehen soll, so dass Interferenzen mit anderen Stationen reduziert werden.
Ein Kommunikationsnetz der oben genannten Art umfasst viele Stationen, die versuchen, auf derselben Gruppe von Kanälen zu kommunizieren. Die Kanäle können über unterschiedliche Frequenzen, unterschiedliche Medien, unterschiedliche Codierung (z.B. unterschiedliche Ausbreitungscodes), unterschiedliche Antennen, unterschiedliche Zeitfenster usw. oder über eine beliebige Kombination der vorstehend aufgeführten Merkmale definiert werden. Um die Wiederverwendung von Kanälen zu optimieren, sieht die Erfindung vor, dass die Stationen versuchen, eine begrenzte Anzahl von unmittelbaren Nachbarn zu erhalten, typischerweise fünf Nachbarn. Ein Nachbar ist definiert als eine andere Station, mit der eine gegebene Station kommunizieren kann.
Eine Station kann die Zahl der von ihr gesehenen Nachbarn begrenzen, indem sie ihre Übertragungsfrequenz oder ihren Code (PN-Sequenz) ändert, ihre Datenrate erhöht und ihre Übertragungsleistung herabsetzt. Alle Stationen versammeln sich auf vorbestimmten Rufkanälen, auf denen sie durch Verwendung eines Prüfsignals andere Stationen finden, mit denen sie kommunizieren können. Sobald eine andere Station gefunden wurde und eine der Stationen zu sendende Daten hat, können sie anschließend auf einen weniger stark benutzten Datenkanal wechseln.
Das Vorhandensein einer Mehrzahl eng benachbarter Stationen führt dazu, dass diese hohe Datenraten und geringe Sendeleistungen verwenden. Die Stationen überprüfen gelegentlich die Rufkanäle mit geringer Datenrate, um entfernten Stationen zu helfen, die die höheren Datenraten nicht verwenden können. In derselben Weise überprüft eine auf einem Rufkanal mit niedriger Datenrate befindliche Station gelegentlich alle Datenraten oberhalb ihrer eigenen gegenwärtigen Datenrate, um mögliche Gruppen von Stationen mit hoher Datenrate aufzufinden.
Das Flussdiagramm der 2 zeigt, wie mehrere unterschiedliche erfindungsgemäße Kanalanpassungs-Zeitgeber in einer gegebenen Station arbeiten. Das Flussdiagramm zeigt, dass alle Zeitgeber der Reihe nach überprüft werden. Allerdings können andere Prozesse oder Ereignisse existieren, die alle zeitgleich überprüft werden. Die folgenden Abschnitte beschreiben die unterschiedlichen Kanäle und die zugeordneten Zeitgeber.
Prüf-Rufkanal
Jede Station überträgt in regelmäßigen Abständen (bestimmt durch einen Prüf-Zeitgeber) Prüfsignale, um andere Stationen zu finden. Sollte eine beliebige andere Station das Prüfsignal empfangen, wird sie in zufälliger Weise auf das Prüfsignal antworten. Die Zufallsantwort entspricht typischerweise einer Antwort für jeweils ein bis vier empfange Prüfsignale. Anders ausgedrückt heißt das, dass andere Stationen, die Prüfsignale empfangen, auf eine zufällige Anzahl von Prüfsignalen antworten, wobei die zufällige Anzahl kleiner oder gleich der Anzahl der übertragenen Prüfsignale ist. Dies vermeidet Behinderungen mit anderen eng benachbarten Stationen.
Die von dem Prüf-Zeitgeber festgelegte Zeit zwischen Prüfsignalen wird dazu benutzt, nach jeweils ein bis vier Prüfsignalen auf die anderen Stationen zu antworten. Da die Zeit zwischen den Prüfsignalen länger als die Dauer des Prüfsignals ist, kann eine antwortende Station mit einem kleinen Datenpaket antworten, das auch Daten enthält. Allerdings darf die maximale Länge des Antwortpakets nicht länger sein als das normale Intervall des Prüf-Zeitgebers.
Jede Station variiert den Prüf-Zeitgeber zwischen Prüfsignal-Übertragungen geringfügig, um Kollisionen mit anderen Stationen zu vermeiden. Sollte eine beliebige Station damit beginnen, die Übertragung einer anderen Station zu empfangen, wird sie den Überprüfungs-Zeitgeber mit einem neuen Intervall laden.
Wenn eine Station zu sendende Daten hat, überträgt sie Prüfsignale mit einem Intervall, das proportional zu der von ihr verwendeten Datenrate ist (Prüf-Zeitgeber 1). Wenn jedoch eine Station keine zu sendenden Daten hat, verwendet sie ein typischerweise fünfmal längeres Intervall (Prüf-Zeitgeber 2) als dasjenige, das verwendet wird, wenn sie Daten hat. Dies lässt Stationen mit zu sendenden Daten mehr Kommunikationsmöglichkeiten. Da andere Stationen ihren Prüf-Zeitgeber jedes mal zurücksetzen, wenn eine Übertragung detektiert wird, kann es vorkommen, dass sie niemals ein Prüfsignal senden, wenn sie keine zu sendenden Daten haben. Aus diesem Grund sendet jede Station gezwungenermaßen ein Prüfsignal nach einer Zeit, die wenigstens der fünffachen Länge des normalen Intervalls entspricht.
Eine Station mit zu sendenden Daten sendet Prüfsignale fünfmal öfter als eine Station ohne Daten. Die Station ohne Daten setzt ihren Prüf-Zeitgeber jedes Mal zurück, wenn sie das Prüfsignal der anderen Station hört. Da die Station ohne Daten ein längeres Intervall verwendet, wird sie niemals die Gelegenheit bekommen zu übertragen. Daher setzt die Station ohne Daten ihren Prüf-Zeitgeber jedes Mal zurück, wenn sie die andere Station hört, es sei denn, die Zeit ihrer letzten Übertragung liegt länger zurück als das Intervall des Prüf-Zeitgebers 2, wobei sie in diesem Fall ihren Prüf-Zeitgeber auf das Intervall des Prüf-Zeitgebers 1 zurücksetzt: Die Station mit Daten verwendet ebenfalls ein Intervall, das dem Prüf-Zeitgeber 1 entspricht, so dass die Station ohne Daten die Gelegenheit bekommt, ein Prüfsignal auszusenden. Nach dem Aussenden des Prüfungssignals kehrt sie zur Verwendung eines Zeitintervalls des Prüf-Zeitgebers 2 zurück.
Das von der Station ohne Daten ausgesendete Prüfsignal ist an alle Stationen adressiert (Rundruf-Prüfsignal). Daher kann jede beliebige Station antworten. Wenn jedoch eine Station zu sendende Daten hat, wird sie ihre Rundruf-Prüfsignale mit Prüfsignalen abwechseln, die an Stationen adressiert sind, für die sie Daten hat (adressierte Prüfsignale). Die adressierten Prüfsignale gehen sequenziell durch alle IDs, für die eine Station Daten hat. Nur die durch das adressierte Prüfsignal angesprochene Station kann antworten. Da keine andere Station antworten wird, antwortet die angesprochene Station immer sofort.
Rufkanal-Anpassung
Nach dem ersten Einschalten beginnt eine Station mit der Prüfung bei der niedrigsten Übertragungsleistung und der schnellsten Datenrate (höchster Rufkanal). Dies geschieht, um Interferenzen mit anderen Stationen zu vermeiden, die sich in enger Nachbarschaft befinden könnten.
Jedes Mal, wenn eine unterschiedliche Station auf das Prüfsignal antwortet, wird die antwortende Station als ein Nachbar gezählt. Wenn die notwendige Anzahl an Nachbarn nicht innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls (gesetzt durch einen Anpassungs-Zeitgeber) erreicht ist, wird die Station ihre Prüfsignal-Übertragungsleistung um 10 dB anheben. Sie wird ihre Prüfsignal-Übertragungsleistung weiter erhöhen, bis sie die erforderliche Zahl an Nachbarn erreicht. Wenn sie die maximale Übertragungsleistung erreicht, bevor die erforderliche Anzahl an Nachbarn erreicht ist, fällt die Station zur nächsten Datenrate zurück (vorheriger Rufkanal), bleibt jedoch bei der maximalen Übertragungsleistung. Sie wird dann ihre Datenrate weiter absenken, bis sie die erforderliche Anzahl an Nachbarn erreicht. Wenn die erforderliche Anzahl an Nachbarn niemals erreicht wird, bleibt sie bei der niedrigsten Datenrate und der maximalen Übertragungsleistung.
Jedes Mal wenn die Station den Rufkanal wechselt, setzt sie den Anpassungs-Zeitgeber zurück. Der Anpassungs-Zeitgeber wird auch dann jedes Mal zurückgesetzt, wenn sie ihre Übertragungsleistung ändert.
In einem Netz aus mobilen Stationen sind die Stationen ständig in Bewegung, so dass sich die Anzahl an Nachbarn ständig verändert. Wenn die Anzahl an Nachbarn die erforderliche Anzahl übersteigt, beginnt eine Station, ihre Datenrate zu vergrößern (nächster Rufkanal). Sie erhöht ihre Datenrate weiter, bis sie die erforderliche Anzahl an Nachbarn nicht länger übersteigt. Wenn sie die maximale Datenrate erreicht, beginnt sie, ihre Prüfsignal-Übertragungsleistung um 10 dB zu senken, bis sie entweder die minimale Übertragungsleistung erreicht oder die erforderliche Anzahl an Nachbarn nicht länger übersteigt.
Jedes Mal, wenn eine Station ihre Datenrate ändert, wechselt sie auf einen anderen Rufkanal. Dies geschieht, um zu verhindern, dass die niedrigeren Datenraten mit den höheren Datenraten interferieren.
Datenkanal
Wenn eine Station einer anderen Station auf einem Rufkanal antwortet, wird sie die Länge ihrer Datenpakete auf das Intervall des Prüf-Zeitgebers begrenzen. Dies geschieht, um zu verhindern, dass andere Stationen ihre Antwort mit Prüfsignalen überdecken. Wenn die antwortende Station mehr zu sendende Daten besitzt, als in ein schmales Paket passen, zeigt sie in den Kopfdaten des Pakets an, dass die andere Station auf einen speziellen Datenkanal wechseln muss.
Für jeden Rufkanal kann eine Anzahl von Datenkanälen definiert sein. Diejenige Station, die um den Wechsel nachsucht, wählt zufällig einen der verfügbaren Datenkanäle aus. Wenn die andere Station die Anfrage empfängt, wird sie umgehend auf diesen Datenkanal wechseln, auf dem die beiden Stationen fortgesetzt kommunizieren, bis keine von ihnen zu sendende Daten besitzt oder bis die maximale Zeit zum Verbleiben auf dem Datenkanal abläuft (festgelegt durch einen Daten-Zeitgeber).
Wenn eine Station auf den Datenkanal wechselt, lädt sie den Daten-Zeitgeber. Sie verbleibt solange auf dem Datenkanal, wie der Daten-Zeitgeber dies erlaubt. Wenn der Daten-Zeitgeber abläuft, wechseln die Stationen zurück auf den Rufkanal und beginnen erneut mit dem Senden von Prüfsignalen.
Kanalüberprüfung
Für jeden Rufkanal gibt es einen vorangehenden und einen nächsten Rufkanal, ausgenommen der Rufkanal niedrigster Datenrate, der nur einen nächsten Rufkanal besetzt, und der Rufkanal höchster Datenrate, der nur einen vorhergehenden Rufkanal benutzt. In dem Maße, in dem die Anzahl an Nachbarn in einem Bereich zunimmt, wechseln die Stationen zu Rufkanälen mit höherer Datenrate. Allerdings haben solche Stationen, die weiter von dem Bereich entfernt sind, nicht so viele Nachbarn und verbleiben daher auf den Rufkanälen mit niedriger Datenrate. Damit die Stationen in Verbindung bleiben, müssen sie die vorangehenden und nächsten Rufkanäle in regelmäßigen Abständen überprüfen.
Ein Prüf-Zeitgeber wird gesetzt, wenn sich eine Station zum ersten Mal auf einem Rufkanal befindet. Die Periode des Prüf-Zeitgebers ist proportional zu der Datenrate jedes Rufkanals (Prüf-Zeitgeber 1). Wenn der Prüf-Zeitgeber abläuft, stellt die Station zunächst fest, ob sie gerade überprüft oder ob sie die Überprüfung noch vornehmen muss. Im Falle einer laufenden Überprüfung würde sie von dem überprüften Rufkanal auf den vorherigen Rufkanal zurückfallen. Wurde jedoch keine Überprüfung durchgeführt, würde die Station in den höchsten Rufkanal springen. Dieser Kanal wird der gegenwärtige Überprüfungs-Kanal.
Wenn eine Station auf einen Überprüfungs-Kanal gelangt, setzt sie den Prüf-Zeitgeber zurück. Die Periode des Prüf-Zeitgebers (Prüf-Zeitgeber 2) ist ein viel kürzeres Intervall, als dasjenige, das beim Erreichen eines Rufkanals benutzt wurde. Nachdem der Prüf-Zeitgeber abläuft, schaltet die Station abwärts auf den vorherigen Rufkanal. Dieser wird dann der neue Überprüfungs-Kanal.
Die Station fährt in dieser Weise fort, bis sie den ursprünglichen Rufkanal erreicht. Zu diesem Zeitpunkt fällt sie auf einen Kanal zurück, der um einen Kanal unterhalb des Rufkanals liegt. Wenn kein vorhergehender Rufkanal existiert, beendet sie die Überprüfung und setzt den Prüf-Zeitgeber auf den längeren Wert zurück (Prüf-Zeitgeber 1). Wenn ein Rufkanal existiert, würde das normale Überprüfungs-Verfahren wiederholt werden. Nach dieser letzten Überprüfung wechselt sie zurück auf den ursprünglichen Rufkanal.
Dies bedeutet, dass eine Station periodisch alle Rufkanäle oberhalb ihres gegenwärtigen Rufkanals und einen Kanal unterhalb ihres gegenwärtigen Rufkanals überprüft. Es erfordert eine geringe zeitliche Dauer, die oberen Kanäle zu überprüfen, da sie typischerweise bei einer zehnfach schnelleren Rate als der gegenwärtige Kanal arbeiten. Jedoch ist es zeitaufwendig, die Rufkanäle unterhalb des gegenwärtigen Rufkanals zu überprüfen, und aus diesem Grund überprüft die Station nur eine Ebene abwärts.
Das Überprüfen der Rufkanäle trägt nicht nur dazu bei, dass Stationen auf unterschiedlichen Rufkanälen in Kontakt bleiben, es hilft auch Stationen auf unteren Rufkanälen, mehr Nachbarn zu sehen und sich dadurch nach oben zu den höheren Rufkanalgängen zu bewegen.
Zeitgeber-Multiplikationsfaktoren
Für jeden Rufkanal ist die Datenrate typischerweise zehnmal höher als für den vorhergehenden Rufkanal. Ausgehend von der Datenrate des Rufkanals kann die Dauer aller Zeitgeber unter Verwendung von Multiplikationsfaktoren berechnet werden. Die absoluten Werte der Faktoren sind unten angegeben, wobei jedoch darauf hingewiesen wird, dass diese Werte beispielhaft angegeben sind und in signifikanter Weise variieren können. Darüber hinaus können die korrekten Werte dynamisch in dem Maße verändert werden, in dem sich das Verkehrsaufkommen im Netz und die Anzahl der Stationen ändern.
Zusätzliche Anmerkungen zur Kanalbenutzung
Die folgenden Randbedingungen/Optionen werden typischerweise in einem Netz implementiert, das das erfindungsgemäße Verfahren verwendet:

– Eine Station darf niemals bei einer Datenrate kommunizieren, die unterhalb der Datenrate des gegenwärtigen Kanals liegt, jedoch kann sie bei einer höheren Datenrate kommunizieren, wenn die Bandbreite dies zulässt:
– Eine Station wird niemals einer anderen Station antworten, deren empfangenes Signal-Rausch-Verhältnis unter den erforderlichen Pegel abfällt. Wenn jedoch kein vorheriger Kanal existiert, auf den zurückgefallen werden könnte, antwortet sie. Wenn sich die Station beispielsweise auf einem 80 kbps-Kanal befindet, wird sie nicht auf eine Station antworten, deren empfangenes Signal-Rausch-Verhältnis schlecht ist. Dies zwingt die andere Station dazu, auf 8 kbps zurückzufallen. Wenn sie sich bereits bei 8 kbps befindet, gibt es keinen anderen Kanal, auf den zurückgefallen werden könnte, und sie wird daher antworten.
– Beim Umschalten von Kanälen muss eine Station vor dem Aussenden von Prüfsignalen immer die Dauer des Prüf-Zeitgebers abwarten, so dass ihre Prüfsignale nicht mit Übertragungen von anderen Stationen kollidieren.
– Beim Antworten auf eine Station ist die Länge des Pakets immer kleiner als die Verzögerung des Prüf-Zeitgebers, um zu verhindern, das versteckte Stationen Antwortpakete zerstören. Wenn Station A auf ein Prüfsignal von Station B auf dem Rufkanal antwortet, ist die Länge des Antwortpakets in Zeiteinheiten gemessen kürzer als das Intervall des Prüf-Zeitgebers 1. Auf diese Weise soll verhindert werden, das eine dritte Station C in das Antwortpaket hinein überträgt. Dies kann passieren, wenn Station A und Station C einander hören, aber Station B und Station C einander nicht hören können. Station C würde hier ihr Prüfintervall zurücksetzen, wenn sie das Aussenden eines Prüfsignals durch die Station A detektiert. Da sie Station B nicht hören kann, wird sie ihr Prüfintervall nicht zurücksetzen, wenn Station B antwortet. Daher würde sie ein Prüfsignal aussenden, nachdem der Prüf- Zeitgeber abläuft. Das Prüfsignal von Station C würde das Antwortpaket von Station B beeinflussen, wenn dieses länger wäre als der Prüf-Zeitgeber. Wenn jedoch das Antwortpaket kürzer ist, würde es die Station A ohne Beeinflussung erreichen, bevor Station C ein Prüfsignal aussendet.
– Wenn eine Station mehr zu sendende Daten hat, als innerhalb des Prüf-Zeitgeber-Intervalls gesendet werden können, sendet die Station, was ihr möglich ist, und verlangt ein Wechseln der anderen Station auf einen Datenkanal. Daher sollten zwei Stationen nicht mehr als drei "overs" (d.h. auf einander folgende Antwort-Übertragungen) auf dem Rufkanal austauschen. Z.B. Station 1 Tx-Prüfsignal → Station 2 Tx-Daten → Station 1 Tx-Daten (entweder Station 1 Tx-Daten oder Station 2 Tx-Daten verlangt einen Datenkanal, wenn noch mehr zu übertragende Daten vorliegen).
– Das Prüf-Zeitgeber-Intervall bleibt nicht immer gleich, sondern wird additiv mit einem zufälligen Änderungswert versehen (typischerweise 50% der Dauer des Zeitgeber-Intervalls). Dies verhindert, dass eine Anzahl von Stationen jeweils zeitgleich überträgt und auf diese Weise die anderen niemals empfängt. Beispielsweise variiert der Prüfzeitgeber bei 8 kbps (mit Daten in der Tx-Warteschlange) typischerweise zwischen 300 und 450 Millisekunden).
– Wenn eine Station keine zu sendenden Daten hat, wird sie versuchen, fünf Nachbarn zu akquirieren. Wenn sie jedoch Daten hat, kann sie beschließen zu versuchen, mehr Nachbarn zu akquirieren (typischerweise 15). Es sei betont, dass die Station Prüfsignale bei einer schnelleren Rate senden und daher umso wahrscheinlicher mehr Nachbarn akquirieren würde. Wenn sie nicht mehr Nachbarn akquiriert, kann sie anschließend ihre Übertragungsleistung erhöhen. Es sei darauf hingewiesen, dass in Netzen mit einem starken Verkehrsaufkommen die Zahl der erforderlichen Nachbarn nicht erhöht werden darf, da dies übermäßige Behinderungen hervorrufen würde.
– Stationen könne das Umschalten anderer Stationen auf Datenkanäle verfolgen. Dies gibt einen Hinweis darauf, welche Datenkanäle verfügbar sind.
– Ein zweiter Empfänger kann verwendet werden, um Datenkanäle abzusuchen und freie Datenkanäle mit gutem Hintergrund-Rauschen zu finden.
– Wenn eine Station Prüfsignale aussendet, kann sie in den Kopfdaten ihres Prüfsignal-Datenpaktes Informationen bereitstellen, die angeben, welche von ihr überwachten Datenkanäle frei sind. Wenn eine andere Station antwortet und auf einen Datenkanal umschalten möchte, kann sie dann ihre eigene Informationen mit denjenigen der anderen Station kombinieren, um eine bessere Auswahl hinsichtlich des zu verwendenden Datenkanals zu treffen.
– Wenn eine Station Daten sendet, darf sie nicht einen Leistungspegel verwenden, der viel höher als die für die Prüfsignale verwendete Leistung liegt. Wenn beispielsweise eine Station bei 0 dBm prüft, um die notwendige Anzahl an Nachbarn zu erreichen, darf sie nicht mit einer Leistung von beispielsweise 30 dBm antworten, da dies mit anderen weiter entfernten Stationen interferieren würde. (Das Maß, um welches die für die Übertragung von Daten verwendete Leistung die Prüfleistung überstei gen darf, ist ein Parameter, der für das gesamte Netz gesetzt wird).
– Rauschen und Verkehrsaufkommen können gleichzeitig auf vielfachen Ruf- und Datenkanälen überwacht werden, indem eine Vielzahl von Empfängern verwendet wird.
– Prüf- und Datenpakete können gleichzeitig auf vielfachen Ruf- und Datenkanälen gesendet werden, indem eine Vielzahl von Sendern verwendet wird.
– Das Netz kann mehr als einen Rufkanal pro Datenrate und viele Datenkanäle pro Datenrate aufweisen.

Alternatives Verfahren 1
Gemäß einer ersten alternativen Ausgestaltung verwendet die Erfindung zwei Arten von Prüfsignalen. Die erste Art von Prüfsignal ist ein Rundruf-Prüfsignal, das eine Liste der besten Stationen enthält, die eine gegebene Station detektieren kann. Die Anzahl von Stationen in der Liste liegt typischerweise in der Größenordnung von zehn. Jeder Station in der Liste ist eine Zahl zugeordnet, die angibt, wie gut die prüfende Station die Station in der Liste gehört hat. Eine weitere Zahl gibt an, wie gut die Station in der Liste die prüfende Station detektiert haben (dies wird den Rundruf-Prüfsignalen der anderen Stationen entnommen). Auf diese Weise weiß eine dritte Station sofort, wie gut die prüfende Station eine andere Station gehört hat und wie gut die andere Station die prüfende Station gehört hat.
Diese Ausgestaltung eliminiert die Notwendigkeit, auf Prüfsignale zu antworten, denn wenn eine Station ihre eigene Identifikation – ID – in einem Prüfsignal hört, weiß sie, dass und wie gut die prüfende Station sie hören kann. Wenn sie dann ihr eigenes Prüfsignals aussendet, schließt sie darin die ID der eben gehörten Station ein. Die andere Station wird ihre eigene ID hören, so dass sich der Kreis schließt. Auf diese Weise erfährt jede in enger Nachbarschaft zu anderen Stationen befindliche Station allein durch das Aussenden von Prüfsignalen, welche anderen Stationen sie mit welcher Qualität hören können. Sie erfährt außerdem durch Überwachen der anderen Prüfsignale, welche anderen Stationen die prüfende Station mit welcher Qualität detektieren kann. Diese Informationen werden anschließend dazu verwendet, die Zahl der Nachbarn festzulegen.
Jedes Rundruf-Prüfsignal von jeder Station enthält eine Liste aller Stationen, die sie detektiert hat. Da alle Stationen, die das Prüfsignal hören können, sich selbst in der Liste wiederfinden, muss die die Prüfsignale aussendende Station dies nicht so oft tun. Bei dem im Zuge der ersten Ausgestaltung oben beschriebenen Prüfverfahren musste eine Station von jeder anderen Station eine Antwort erhalten, um zu wissen, dass diese sie hören konnten. Nun wissen alle benachbarten Stationen, dass die prüfende Station sie hören kann, da sie in der Liste enthalten sind. Wenn sie im Gegenzug ein Rundruf-Prüfsignal aussenden, wissen alle anderen Stationen, dass sie gehört worden sind, wenn sie in der Liste enthalten sind.
Die zweite Art von Prüfsignal dieser Ausgestaltung ist ein adressiertes Prüfsignal. Wenn eine Station Daten besitzt, die zu einer oder über eine zweite Station gesendet werden sollen, fügt sie adressierte Prüfsignale mit einer viel höheren Wiederholrate zwischen ihren Rundruf-Prüfsignale ein. Diese adressierten Prüfsignale zwingen die adressierte Station zu antworten. Somit sendet die Station, wenn sie Daten zu übertragen hat, ein kurzes adressiertes Prüfsignal in schnelleren Intervallen, so dass die Verbindungsmöglichkeit mit der verlangten Station vergrößert wird. Die adressierte Station weiß, dass die prüfende Station zu sendende Daten hat, da diese sie sonst nicht ansprechen würde. Die angesprochene Station kann dann entscheiden, auf einen Datenkanal zu wechseln, auf dem die beiden Stationen anschließend Daten übertragen.
Wenn eine Station ihre eigene ID nicht in der Prüfliste wiederfindet, und wenn die Prüfliste nicht voll ist, sollte sie in zufälliger Weise auf die das Prüfsignal sendende Station bei demjenigen Leistungspegel antworten, der erforderlich ist, um die betreffende Station zu erreichen. (Dies soll verhindern, dass eine entfernte Station niemals einen Nachbarn sieht, da diese Prüfsignale auf einem niedrigeren Leistungspegel senden.)
Das adressierte Prüfsignal von einer beliebigen Station enthält außerdem eine Liste derjenigen Stationen, von welchen sie Daten empfangen hat, die sie an die adressierte Station sendet. Für jede Stations-ID in der Liste gibt es eine Zahl, die anzeigt, wie alt die betreffenden Daten sind. Auf diese Weise erfährt jede andere Station, die dem Prüfsignal zuhört, dass sie einen Übertragungsweg zurück bis zur Datenquelle (Ursprung) besitzt und wie lange die Daten benötigten, um sie zu erreichen. Diese Informationen können zur Übertragungs-Wegführung verwendet werden.
Wenn eine Station zwei unterschiedliche Stationen hört, die adressierte Prüfsignale mit derselben Ursprungs-ID aber mit unterschiedlichen Nachrichten-Verzögerungszeiten senden, kann sie feststellen, welcher Übertragungsweg der kürzere und damit der bessere ist. Dies ergibt einen Gradienten in Richtung der Ursprungs-ID. Wenn eine Station die Ursprungs-ID erreichen möchte, wird sie diese Informationen benutzen, um eine Wegführung für die Teilabschnitte zu erhalten. Wenn sich die Rahmenbedingungen verändern, wird die Station dynamisch für die betreffenden Teilabschnitte eine neue Wegführung ermitteln.
Eine Station weiß zu jeder Zeit, welche Leistung erforderlich ist, um eine andere Station zu erreichen. Daher weiß sie auch, welche Leistung verwendet werden muss, damit ihre Prüfsignale von allen ihren Nachbarn gehört werden. Wenn beispielsweise eine Station versucht, fünf Nachbarn zu akquirieren, wird sie bei derjenigen Leistung prüfen, die erforderlich ist, um alle fünf nächsten Nachbarn zu erreichen. Bei dem ersten, weiter oben beschriebenen Prüfverfahren würde die Station einfach ihre Leistung in Schritten von 10 dB erhöhen, bis die erforderliche Anzahl von Nachbarn erreicht ist. Allerdings könnte sie aufgrund der Verwendung von 10 dB-Schritten auch die erforderliche Anzahl von Nachbarn überschreiten. Sie würde dann ihre Leistung um 10 dB absenken und damit unterhalb der erforderlichen Anzahl liegen. Die Station weiß somit, dass sie bei einem Abfallen um weitere 10 dB ihre erforderliche Anzahl an Nachbarn verlieren wird. Statt dessen ermittelt die Station, welche Leistung sie zum Prüfen verwenden muss, so dass sie die erforderliche Anzahl an Nachbarn erreicht und wird diese Leistung nicht unterschreiten, selbst wenn die erforderliche Anzahl überschritten ist. Es sei hervorgehoben, dass die erforderliche Leistung sich immer verändert, wenn sich die Randbedingungen ändern.
Eine Station wird versuchen, eine minimale Anzahl an direkten und indirekten Nachbarn zu behalten. Wenn sie beispielsweise versucht, einen direkten Nachbarn und wenigstens fünf indirekte und direkte Nachbarn zu behalten, wird sie diejenige Leistung ermitteln, die erforderlich ist, um den direkten Nachbarn zu erreichen. Wenn sie über diesen einen Nachbarn vier weitere Nachbarn erreichen kann, hat sie ihre fünf direkten und indirekten Nachbarn akquiriert. Andernfalls würde sie eine höhere Leistung verwenden, die zwei direkte und sieben indirekte Nachbarn einschließen kann, solange sie nicht weniger als die erforderliche Anzahl besitzt.
Bestandteil der Demodulierung bei jeder Station ist eine Vorwärts-Fehlerkorrektur. Wenn der Vorwärts-Fehlerkorrektor irreparable Fehler während des Empfangs eines Pakets feststellt, kann er das Hauptprogramm davon in Kenntnis setzen, dass ein Fehler aufgetreten ist. Das Hauptprogramm kann dann den Empfang des Pakets abbrechen. Auf diese Weise wird verhindert, dass eine Station damit blockiert ist, ein fehlerhaftes Paket zu empfangen. Dies kann auch dazu beitragen, dass die Station ein anderes Paket von einer anderen Station früher empfängt. In einem hier zur Diskussion stehenden Netz überträgt eine Station zeitweilig mit einem höheren Pegel als eine andere Station, wodurch das Paket zerstört wird. Es wäre der empfangenden Station möglich, das fehlerhafte Paket zu erkennen, den Empfang abzubrechen und damit zu beginnen, das stärkere Signal zu empfangen.
Alternatives Verfahren 2
Gemäß einer zweiten alternativen Ausgestaltung der Erfindung wird ein dem ersten alternativen Verfahren vergleichbares Verfahren verwendet. Anstatt jedoch für die Wegführung die seit dem Nachweis eines Nachrichtensegments vergangene Zeit zu verwenden, benutzt dieses Verfahren die kombinierte oder kumulative erforderliche Übertragungsleistung zur Wegführung. Die kombinierte erforderliche Übertragungsleistung ist diejenige Leistung, die für jede Zwischenstation erforderlich ist, um die nächste Station vom Ursprung in Richtung Ziel zu erreichen. Jede Zwischenstati on addiert außerdem einen vorbestimmten Sprungfaktor, der typischerweise 3 dB beträgt. Dieser Sprungfaktor wird addiert, um eine rückwärts gerichtete Wegführung zu verhindern.
Bei dieser Ausgestaltung des Verfahrens überträgt eine Station Rundruf-Prüfsignale in regelmäßigen Abständen. Das Rundruf-Prüfsignal enthält eine Liste anderer Stationen, die die gegenwärtige Station detektiert hat, oder Stationen, die eine Markierung gesetzt haben, beispielsweise "Busy in Traffic" (ausgelastet). Eine Station wird als ausgelastet angesehen, wenn sie entweder gerade Nachrichtendaten sendet oder Nachrichtendaten empfängt. Für jede Station in der Liste ist außerdem die kombinierte Übertragungsleistung, die zum Erreichen der Station erforderlich ist, und eine Anzahl von Markierungen aufgeführt, die den Typ oder Status der Station anzeigen, z.B. Zugangsstation, Zertifizierungsstelle/Netzbetreiber (siehe unten), ausgelastet usw. Diese Markierungen werden zum Verbessern der Wegführung benutzt.
Der erste Teil der Liste enthält die IDs direkter Nachbarn, d.h. Stationen, die der gegenwärtige Nachbar mit seinem eigenen Empfänger detektiert hat. Die erforderliche Übertragungsleistung, die in der Liste enthalten ist, entspricht dann der Leistung, die die gegenwärtige Station benutzen würde, um diese Station direkt zu erreichen. Der zweite Teil der Liste beinhaltet jede Station, die eine Markierung gesetzt hat, wie "Zugangsstation", "ausgelastet", usw. Die erforderliche Übertragungsleistung, die in diesen Teil der Liste aufgenommen ist, entspricht der minimalen kombinierten Leistung, die erforderlich ist, um diese Stationen über die gegenwärtige Station zu erreichen. Es ist möglich, dass die kombinierte oder gesamte Übertragungsleistung, die erforderlich ist, um einen ihrer direkten Nachbarn über eine Zwischenstation zu erreichen, geringer ist als die erforderliche direkte Übertragungsleistung. Dies geschieht typischerweise, wenn eine direkte Wegführung und eine alternative Wegführung zu derselben Station existieren, wobei die alternative Wegführung ein geringeres Maß an kombinierten (kumulativer) Leistung verbraucht.
Gemäß der 1 hätte die Station I, wenn sie beide Stationen M und L detektiert, eine (direkte) erforderliche Übertragungsleistung für beide Stationen. Wenn jedoch die Station I das Prüfsignal der Station M nachweist, würde sie eine Auflistung für Station L sehen. Die Station I hätte dann sowohl eine direkte erforderliche Leistung für Station L als auch eine kombinierte erforderliche Leistung für Station L (über Station M). Es ist möglich, dass das kombinierte oder kumulative Übertragungsleistungserfordernis zur Station L über Station M geringer ist als das direkte Übertragungsleistungserfordernis zur Station L.
Jedes Mal wenn eine Station das Prüfsignal einer anderen Station detektiert, berechnet sie die Leistung, die erforderlich wäre, um auf direktem Wege zu dieser Station zurück zu gelangen. Sie speichert dieses direkte Übertragungsleistungserfordernis für jede Station, die sie detektiert hat. Sie inspiziert darüber hinaus die in dem Prüfsignal der anderen Station enthaltene Liste. Aus dieser Liste ist ersichtlich, welche Leistung für die entfernte Station erforderlich wäre, um eine beliebige der in der Liste enthaltenen Stationen zu erreichen. Die lokale Station addiert das lineare Leistungserfordernis der entfernten Station zum Erreichen jeder beliebigen Station in der Liste zu derjenigen Leistung, die für die lokale Station erforderlich ist, um die entfernte Station zu erreichen. Sie addiert dann einen zusätzlichen Sprungfaktor zu dieser Zahl. Dieser neue Gesamtwert stellt die kombinierte Leistung dar, die die ge genwärtige Station anderen Station in ihren eigenen Prüfsignalen anzeigen würde.
Die lokale Station konvertiert zunächst die direkte Leistung, die zum Erreichen der entfernten Station erforderlich ist, von dBm in Watt. Sie konvertiert anschließend die Leistung, die für die entfernte Station erforderlich ist, um die Station in ihrer Liste zu erreichen, von dBm in Watt. Die lokale Station addiert anschließend diese beiden Zahlen, um einen neuen Wert in Watt zu erhalten. Dieser neue Wert wird dann zurück in dBm konvertiert. Zu diesem Zeitpunkt wird der Sprungfaktor addiert. Ein typischer Wert für den Sprungfaktor ist 3 dB. Dieser neue Wert stellt dann die kombinierte Leistung dar, die erforderlich ist, damit die lokale Station die in der Liste der entfernten Station "angezeigte" Station erreicht.
Aus der Datenrate des Rufkanals kann die Dauer aller Zeitgeber unter Verwendung von Multiplikationsfaktoren berechnet werden. Die absoluten Werte der Faktoren sind unten angegeben, jedoch sei betont, dass diese Werte nur exemplarischen Charakter haben und relativ stark variieren können. Darüber hinaus können die korrekten Werte dynamisch verändert werden, wenn sich die Verkehrslast im Netz und die Anzahl der Stationen ändern.
Die maximale Paketgröße ist auf 1023 Byte festgelegt. Die Länge aller Zeitgeber nimmt zu, wenn die maximale Paketgröße vergrößert wird. Die Auswirkung einer Zunahme der maximalen Paketgröße wäre eine Abnahme der Prüfsignal-Anzahl über eine gegebene Zeitperiode, was zu einer Verlangsamung der Konnektivität benachbarter Stationen führen würde, wodurch sich die Ausbreitungsverzögerung der Daten über das Netz verlängern würde. Wenn andererseits die maximale Paketgröße verringert wird, würde dies die Datenmenge verkleinern, die zwischen Prüfsignale auf dem Rufkanal gesendet werden kann. Dies würde ebenfalls die Ausbreitungsverzögerung von Daten über das Netz verlängern. Durch Abschätzen der Datenmenge, die auf dem Rufkanal gesendet werden kann, gegen die Anzahl von Prüfsignalen über eine gegebene Zeitperiode kann die korrekte maximale Paketgröße bestimmt werden.
Wenn eine Station mehr Daten zu senden hat als in die maximale Paketgröße passen, wird sie verlangen, dass die andere Station auf einen Datenkanal wechselt. Die beiden Stationen sind dann in der Lage, einander mehr Daten zu senden, solange sie auf dem Datenkanal bleiben. Sie können dort so lange bleiben, wie sie zu sendende Daten besitzen, oder für die "Datenkanal-Dauer", je nachdem welcher Fall zuerst eintritt. Wenn eine Station auf einen Datenkanal wechselt und die andere Station dort nicht vorfindet, wird sie auf den Rufkanal zurückkehren.
Die Stationen in einem derartigen Netz sind typischerweise in Bewegung und können sich daher weiter entfernen oder sogar außer der Reichweite gelangen. Die lokale Station benötigt daher eine Möglichkeit, die zum Erreichen einer Zielstation erforderliche Leistung zu erhöhen und schließlich eine Zielstation, die sich nicht länger in ihrer Umgebung befindet, von ihrer Liste zu entfernen. Der Pfadverlust zwischen zwei Stationen kann sich kurzfristig verändern, insbesondere aufgrund von Rayleigh-Dämpfung. Jedes mal wenn eine Station zu einer anderen Station überträgt, muss sie dies mit einer optimalen Leistung tun. Sie kann die erforderliche Leistung bestimmen, wenn sie eine Übertragung der anderen Station hört. Wenn zwei Stationen damit beschäftigt sind, einander baten zuzusenden, ergeben sich typischerweise viele Übertragungs-"overs" (Wechsel der Sender- und Empfängerrollen) pro Sekunde. Die Stationen berechnen jedes Mal die zum Erreichen der anderen Station erforderliche Leistung neu. Ihre Leistungsänderungen folgen typischerweise den Veränderungen in einem Rayleigh-Dämpfungszyklus.
Dies funktioniert gut, um die für jede Übertragung erforderliche Leistung zu optimieren, kann jedoch Probleme bei der Wegführung hervorrufen, da es mit jeder Dämpfung möglich ist, dass eine alternative Route momentan besser aussieht. Eine Station muss deshalb zwei direkte erforderliche Übertragungsleistungs-Werte halten. Der erste Wert wird für jede Übertragung dazu benutzt, die erforderliche Leistung für die Übertragung festzulegen, und der zweite Wert wird für die Wegführung benutzt. Der zweite Wert folgt nicht den schnellen Pfadverlust-Änderungen, die mit der Rayleigh-Dämpfung verbunden sind, sondern hat einen gedämpften Effekt, um denjenigen Veränderungen zu folgen, die mit der Bewegung von Stationen in den Sendebereich hinein oder aus diesem heraus verknüpft sind. Typischerweise wird der zweite Wert in der Stationsliste des Prüfsignals angezeigt.
Dieses gedämpfte Leistungserfordernis wird erreicht, indem die Zuwachsrate der Leistung, die erforderlich ist, um jede beliebige Station in ihrer Liste zu erreichen, verlangsamt wird. Alle Stationen im Netz erhöhen die erforderliche Leistung mit derselben Rate. Die Zuwachsrate ist mit der Datenrate der Übertragungen auf dem Rufkanal direkt gekoppelt. Immer wenn ein neues Prüfsignal detektiert wird, stellt die lokale Station fest, ob die neu berechnete erforderliche Leistung geringer ist als die erforderliche Leistung, die sie in ihrer eigenen Liste hat. Wenn sie geringer ist, wird sie anschließend die erforderliche Leistung in ihrer eigenen Liste reduzieren. Sie wird die Leistung nicht in einem einzigen Schritt reduzieren, sondern vorzugsweise in kleineren Schritten, wann immer sie eine Station detektiert, wodurch die Effekte der Rayleigh-Dämpfung abgeschwächt werden (siehe unten).
Wenn eine Station nicht länger Prüfsignale von einer bestimmten Station detektiert, erhöht sie weiterhin die zum Erreichen der Station erforderliche Leistung. Schließlich wird die erforderliche Leistung einen vorbestimmten Maximalwert erreichen, der es erforderlich macht, dass die lokale Station die andere Station von ihrer Liste entfernt. Dieser Wert beträgt typischerweise 125 dBm.
An diesem Punkt hat eine Station nunmehr eine Liste von erforderlichen Übertragungsleistungen für das entweder direkte oder indirekte Erreichen anderer Stationen. Für jede Station, die in der Liste einer entfernten Station aufgelistet ist, existiert ein Eintrag, der eine kombinierte erforderliche Übertragungsleistung über die entfernte Station anzeigt. Gemäß der 1 würde die Station I Auflistungen erforderlicher direkter Übertragungsleistung für Stationen L, M, N und B besitzen. Sie würde indirekte Auflistungen für alle Stationen besitzen, die von den vier letztgenannten Stationen detektiert wurden, d.h. die Stationen A, G, H, J, L, M, N und O. Die Stationen L, M und N erscheinen sowohl in den direkten als auch in den indirekten Auflistungen, da sie gemeinsame Nachbarn sind. Wenn die Station I Daten zur Station N leiten wollte, könnte sie auswählen, entweder direkt zu der Station N oder über die Stationen L oder M zu senden. Station I würde festlegen, bei welcher Wegführung das Leistungserfordernis am niedrigsten wäre, und würde diesen Pfad zur Wegführung von Nachrichtensegmenten zur Station N benutzen.
An diesem Punkt besitzt die Station I keinen direkten Weg zur Station O und benötigt einen solchen Weg nicht, solange sie nicht mit der Station kommunizieren möchte. Wenn jedoch die Station O sich im Austausch mit der Station A befindet, werden Segmente von der Station O und zu dieser hin über die Station I geleitet, so dass die Station I die sie passierenden Segmente detektieren würde. Die Kopfdaten jedes Segments zeigen die kombinierte Übertragungsleistung an, die für den Rückweg zum Ursprung des Segments erforderlich ist. Wenn die Station erstmals ein Segment von der Station O empfängt, platziert sie ihr direktes Leistungserfordernis in die Kopfdaten des Segments, bevor sie dieses an die Station I weiterleitet.
Wenn die Station I das Segment von der Station M empfängt, addiert sie die erforderliche Leistung zum Erreichen der Station M in dem von der Station O stammenden Segment. Darüber hinaus addiert sie den Sprungfaktor zu diesem Wert. Das Segment enthält nun die kombinierte erforderliche Leistung von der Station I zur Station O über die Station M.
Dieses Verfahren wird bei jedem Sprung wiederholt, bis das Segment die Station A erreicht.
Ausgehend von den erforderlichen Leistungen für jede Station besitzt nun jede Station im Netz einen Gradienten der erforderlichen Leistung in Richtung hin zu jeder anderen Station im Netz. Eine Station leitet Nachrichtensegmente einfach in Richtung der geringsten erforderlichen Leistung.
Als die Ursprungsstation A erstmalig mit der Zielstation O kommunizieren wollte, existierte kein Gradient, da keine der beiden Stationen aktiv war. Um den Gradienten zu erzeugen, sendet die Ursprungsstation A eine spezielle Suchnachricht für die Zielstation O. Diese Nachricht wird von der Ursprungsstation A fortgeleitet, indem sie sich den Gradienten der erforderlichen Leistung hinauf bewegt. Bei jeder Station wird die Nachricht in zwei Teile geteilt und in zwei verschiedene Richtungen geleitet. Die Nachricht überschwemmt somit das Netz in einer Richtung weg von der Station A.
Sobald die Suchnachricht eine Station erreicht, die einen Gradienten in Richtung Station O besitzt, wird sie in Richtung des Ziels geleitet. Sobald sie die Zielstation O erreicht, sendet die Station O eine ETE (End-to-End, Ende-zu-Ende-Bestätigung)-Nachricht zurück zur Station A. Diese Nachricht besitzt automatisch einen Gradienten zurück zu der Ursprungsstation A, da die Suchnachricht den Gradienten erzeugt hat. Die ETE hat eine höhere Priorität als die Suchnachricht und wird sich deshalb schneller durch das Netz bewegen. Wenn eine beliebige Station die ETE empfängt, wird sie die ETE zurück zum Ursprung leiten. Außerdem leitet sie sie entlang des Pfades, auf dem die Suchnachrichten gesendet wurden. Dies wird dazu benutzt, um das Überfluten mit der Suchnachricht zu beenden. Es sei darauf hingewie sen, dass die Suchnachricht sehr klein ist und eine kurze Lebensdauer besitzt. Aus diesem Grund hat selbst eine Überflutung des gesamten Netzes mit der Suchnachricht minimale Auswirkungen auf den Netzdurchsatz.
Wenn die Station A erstmalig die Suchnachricht aussendet, markiert sie sich auch selbst als aktiv. Sie behält dann diese Markierung für die Dauer der Suchnachricht. Jede andere Station, die Suchsignale der Station A detektiert, sieht diese Markierung und nimmt die Station A in ihre Liste für ihre eigenen Prüfsignale auf. Jede andere Station, die eine Station detektiert, die die Station A in ihrer Liste mit gesetzter Auslastungs-Markierung führt, würde daraufhin ebenfalls die Station A mit gesetzter Auslastungs-Markierung anzeigen. Immer wenn die Station A eine neue Nachricht aussendet, setzt sie ihren Auslastungs-Zeitgeber derart zurück, dass er der Lebensdauer der von ihr gesendeten Nachricht entspricht. Wenn die Station A aufhört, Nachrichten zu senden, wird die Auslastungs-Markierung schließlich ablaufen und ist dann nicht mehr länger gesetzt.
Eine Station nimmt eine andere Station nur jeweils dann in ihrer Prüfliste auf, wenn die erforderliche Leistung als besser als vorher aktualisiert wird, d.h. wenn eine Station einen Nachbarn oder eine Station in der Liste einer anderen Station detektiert, stellt sie fest, ob die erforderliche Übertragungsleistung hin zu der betreffenden Station besser als der existierende Wert in ihrer internen Liste ist. Falls er besser ist, verändert sie die erforderliche Leistung in ihrer internen Liste und nimmt darüber hinaus die Station in ihre nächste Prüfliste auf. Dies trägt dazu bei, dass die Prüfliste klein bleibt.
Wenn die Station A ihre Aktivitäts-Markierung nicht länger gesetzt hat, wird sie nicht länger in die Listen anderer Stationen aufgenommen. Die anderen Stationen erhöhen langsam die Übertragungsleistung, die erforderlich ist, um die Station A zu erreichen, und da diese nicht länger am Verkehr teilnimmt, werden sie keine aktualisierten Werte mehr empfangen. Schließlich erreicht die erforderliche Übertragungsleistung der anderen Stationen zum Erreichen der Station A den voreingestellten Wert, der es erforderlich macht, dass sie die Station aus ihren Listen entfernen.
Neben der Aktivitäts-Markierung können eine Anzahl weiterer Markierungen existieren, typischerweise um wichtige Stationen im Netz zu identifizieren, mit denen eine beliebige andere Station von Zeit zu Zeit kommunizieren möchte. Die Zugangs-Markierung wird verwendet, um eine wichtige Station anzuzeigen, die als Zugangsstation zu einem anderen Leistungsangebot benutzt wird, beispielsweise für den Zugang zum Internet. Wenn eine Station einen Zugang zum Internet besitzt, würde sie eine Markierung setzen, die anzeigt, dass es sich um einen Internet-Zugang handelt. Immer wenn eine Nachbarstation eine bessere erforderliche Leistung hin zur Zugangsstation detektiert, wird sie diese in ihrer Liste mit gesetzter Zugangs-Markierung aufnehmen. Jede andere Station, die nun die Zugangsstation in der Liste dieser Nachbarstation detektiert, wird im Gegenzug die Zugangsstation in ihrer eigenen Liste aufnehmen. Diese Zugangsstations-Auflistung breitet sich im Netz aus. Schließlich führen alle Stationen die Zugangsstation in ihren Listen. Auf diese Weise wissen alle Stationen, die einen Internet-Zugang benötigen, wohin sie ihre Internet-Daten leiten müssen.
Es kann mehr als einen Internet-Zugang in einem Netz geben. Eine Station benötigt nur einen Zugang. Daher nimmt eine Station nur eine Internet-Zugangsstation in ihrer Liste auf. Sie wird immer diejenige auswählen, die die geringste erforderliche Übertragungsleistung besitzt. Dies hat zur Folge, dass die Stationen immer einen besseren Leistungsgradienten hin zu dem ihnen am nächsten liegenden Zugang besitzen und typischerweise nur den ihnen am nächsten liegenden Zugang auflisten. Sollte ihr nächstliegender Zugang nicht mehr verfügbar sein, werden sie diesen Zugang automatisch verwerfen, da das Leistungserfordernis in einem Maße zunimmt, dass andere Zugänge geeigneter erscheinen.
Auf dieselbe Weise, auf die die Zugangs-Markierung verwendet wird, können andere Markierungen verwendet werden, beispielsweise als Zertifizierungsstelle. Die Zertifizierungsstellen (oder ein Netzbetreiber) sind Stationen im Netz, die Zertifikate unterhalten und ausstellen, die für die Sicherheit im Netz benutzt werden. Alle Stationen im Netz versenden Sätze von privaten und öffentlichen Schlüsseln, um von anderen Stationen empfangene und an andere Stationen gesendete Daten zu verifizieren und zu verschlüsseln. Wie im Falle des Internet-Zugangs benötigen die Stationen nur den Weg zu einer Zertifizierungsstelle.
Die Zertifizierungsstellen entsprechen den Netzbetreibern, die in der PCT-Patentanmeldung PCT/GB98/00392 derselben Anmelderin aufgeführt sind.
Wenn die Zielstation eine Nachricht von der Ursprungsstation empfängt, startet sie einen Zeitgeber (Gradienten-Zeitgeber), der nach der Hälfte der ursprünglichen Lebensdauer der Nachricht abläuft. Die Lebensdauer ist diejenige Zeit, während der eine Nachricht gültig ist. Der neue Gradienten-Zeitgeber läuft daher ab, bevor die empfangene Nachricht ungültig wird. Wenn eine neue Nachricht von derselben Ursprungsstation empfangen wird, wird der Gradien ten-Zeitgeber auf einen neuen Wert zurückgesetzt. Dies bedeutet, dass der Gradienten-Zeitgeber niemals abläuft, solange Nachrichten von einer bestimmten Ursprungsstation eintreffen.
Wenn keine Nachrichten mehr auf einer bestimmten Ursprungsstation eintreffen, läuft der Gradienten-Zeitgeber ab. Sobald der Zeitgeber abläuft, wird eine Gradienten-Nachricht an die Ursprungsstation gesendet. Da die Nachricht die kombinierte erforderliche Übertragungsleistung zurück zu derjenigen Station enthält, die die Gradienten-Nachricht sendet, wird ein Gradient der erforderlichen Übertragungsleistung von der Zielstation (der Station, zu der ursprünglich Nachrichten unterwegs waren) zurück zur Ursprungsstation wieder aufgefrischt.
Der Zweck der Gradienten-Nachricht besteht darin, sicherzustellen, dass ein frischer Gradient gebildet wird, wenn keine Datennachrichten mehr von der Ursprungsstation eintreffen. Die Nachrichten treffen eventuell deshalb nicht mehr ein, weil keine Nachrichten mehr vorhanden sind oder weil der Gradient ungültig geworden ist. Dies kann dadurch bedingt sein, dass eine Anzahl von mobilen Stationen sich gleichzeitig bewegen oder sich gleichzeitig an- oder ausschalten. Typischerweise benötigt das Netz keine Gradienten-Nachricht, da sich der Gradient zwischen zwei im Austausch stehenden Stationen dynamisch korrigiert. Sie ist als zusätzlicher Absicherungsmechanismus vorgesehen.
Die Markierung kann darüber hinaus auch der letzten von einer Station gesendeten Nachricht beigefügt werden, um das Senden einer Gradienten-Nachricht zu verhindern, d.h. die Ursprungsstation informiert die Zielstation, dass keine weiteren Nachrichten folgen. Die Zielstation weiß dann, dass eine Gradientennachricht nicht erforderlich ist.
Es sei betont, dass die Stationen mit ihren Nachrichten keine Wegführungs-Informationen versenden. Sie übertragen auch untereinander keine Wegführungs-Informationen. Allerdings senden sie Informationen hinsichtlich der erforderlichen Übertragungsleistung sowie Informationen dahingehend, welche Stationen am Verkehr teilnehmen, als Zugänge dienen oder dergleichen. Es liegt in der Verantwortlichkeit jeder Station im Netz, ihre eigene Wegführungs-Entscheidung hinsichtlich jeder Nachricht oder jedes Nachrichten-Fragments in ihrer Übertragungs-Warteschlange dynamisch zu treffen. Eine Station kann jederzeit ein Nachrichten-Fragment von einer Übertragungs-Warteschlange in eine andere umleiten. Eine Station unterhält für jeden ihrer Nachbarn eine separate Übertragungs-Warteschlange. Die Wegführung bei jeder Station ist mit der Wegführung bei einer anderen Station unkorreliert. Die Wegführung einer Station basiert allein auf den Informationen hinsichtlich der erforderlichen Übertragungsleistung und der den Wegführungs-Status betreffenden Markierungen. Da sich die erforderliche Übertragungsleistung und die Statusmarkierungen jederzeit ändern können, trifft dies auch für die Wegführung einer Nachricht zu. Eine Station leitet eine Nachricht in opportunistischer Weise auf der Grundlage der bei ihr vorhandenen gegenwärtigen Information. Wenn daher eine neue Wegführungs-Möglichkeit sich ergibt, die für eine spezifische Nachricht besser aussieht als die gegenwärtige Wegführung, wird die Station die Nachricht dynamisch umleiten. Die sich ändernde erforderliche Übertragungsleistung führt zu einem sich ändernden Wegführungs-Gradienten für jede Station im Netz. Zu einem gegebenen Zeitpunkt zeigt der Gradient der erforderlichen Übertragungsleistung in Richtung auf eine spezifische Station den besten Weg für eine Nachricht an. Eine Station wird eine Nachricht immer in Abwärtsrichtung des Gradienten für die Zielstation leiten, ausgenommen Suchnachrichten, die dann in Aufwärtsrichtung des Ursprungsstations-Gradienten und zeitgleich in Abwärtsrichtung des Zielstations-Gradienten geleitet werden.
Wie weiter oben beschrieben, berechnet eine Station immer dann, wenn sie eine ihrer Nachbarstationen detektiert, die erforderliche Übertragungsleistung, um diese Station zu erreichen. Die lokale Station reduziert den Wert der erforderlichen Übertragungsleistung, den sie zuvor für die Nachbarstation gespeichert hatte, wenn die neue erforderliche Übertragungsleistung geringer ist als der vorherige Wert. Jedoch wird sie den Wert nicht in einem großen Schritt auf den neuen Wert reduzieren, sondern vorzugsweise in kleinen Schritten, jedes Mal wenn sie die Nachbarstation hört.
Je "öfter" die lokale Station die Nachbarstation hört, desto niedriger wird daher der Wert der erforderlichen Übertragungsleistung sein. Wenn sie die andere Station eine Weile lang nicht hört, beginnt der Wert der erforderlichen Übertragungsleistung in einem regelmäßigen Intervall zuzunehmen, bis er schließlich einen Pegel erreicht, bei dem die lokale Station die Nachbarstation aus ihrer internen Liste entfernt.
Wenn eine Nachbarstation eine großen Datenmenge für andere Stationen weiterleitet, verbringt sie viel Zeit auf dem Datenkanal und nicht viel Zeit auf dem Rufkanal. Aus diesem Grund wird sie von ihren Nachbarstationen nicht sehr oft gehört, so dass die erforderliche Übertragungsleistung zum Erreichen dieser Station hoch ist. Dies bedingt, dass Nachbarstationen in opportunistischer Weise alternative Wege für Daten auswählen. Da die Daten nunmehr alternative Wege nehmen, hat diejenige Station, die eine große Datenmenge sendete, weniger Daten zu senden. Das Verfahren verteilt daher dynamisch die Verkehrsbelastung zwischen benachbarten Stationen basierend darauf, wie oft die Stationen gehört werden. Der Gradient der erforderlichen Übertragungsleistung bewegt sich immer weg von Bereichen mit hoher Verkehrsbelastung und in Richtung auf Bereiche mit geringer Belastung. Der Gradient der erforderlichen Übertragungsleistung gleicht die Wegführung und Behinderung des Verkehrsflusses automatisch aus.
Wenn eine Nachbarstation oft und über eine "lange" Zeitperiode hört, besitzt sie einen guten Gradienten der erforderlichen Übertragungsleistung in Richtung auf die Station. Während jedoch die Station die andere Station oft aber nur während kurzer Zeitperioden hört, besitzt sie einen durchschnittlichen Gradienten der erforderlichen Übertragungsleistung. Je länger die Zeitperioden, desto besser der Gradient. Daher wird eine Station tendenziell einen besseren Gradienten in Richtung auf Stationen besitzen, die sie oft und lange hört.
Obwohl eine Station eine andere Station oft und während langer Zeitperioden hören kann, ist es möglich, dass die andere Station weit entfernt ist, da in diesem Fall die empfangenen Übertragungen nicht "stark" sind. Die erforderliche Übertragungsleistung wird aus dem Pfadverlust in Richtung der anderen Station berechnet. Je schwächer das empfange Signal ist, desto größer ist der Pfadverlust und desto mehr Übertragungsleistung ist erforderlich. Je größer die erforderliche Übertragungsleistung ist, desto größer ist der Gradient der erforderlichen Übertragungsleistung. Da eine Station in Richtung auf Bereiche geringerer erforderlicher Übertragungsleistung leitet, wird sie tendenziell in Richtung anderer Stationen leiten, die weniger weit entfernt sind.
Je stärker eine Station eine andere Station hört, desto besser ist der Gradient der erforderlichen Übertragungsleistung. Da der Gradient auf der erforderlichen Übertragungsleistung basiert, welche das Hintergrundrauschen der entfernten Station berücksichtigt, ist er darüber hinaus besser in Richtung von Stationen, die ein geringes Hintergrundrauschen besitzen. Stationen mit hoher lokaler Interferenz besitzen ein starkes Hintergrundrauschen. Eine Station besitzt einen besseren Gradienten der erforderlichen Übertragungsleistung in Richtung auf Stationen, die sie stark hört und die ein geringes Hintergrundrauschen besitzen. Die Wegführung von Daten vermeidet daher Bereiche mit hohem Hintergrundrauschen.
Das in diesem Dokument beschriebene Wegführungs-Verfahren arbeitet so mit schneller als auch mit langsamer Rayleigh-Dämpfung. Im Falle langsamer Rayleigh-Dämpfung hört eine Station eine andere Station oft, lange und stark, wenn zwischen den beiden Stationen ein geringer Pfadverlust existiert. Dies ergibt einen guten Leitweg über die Station während der Periode geringer Pfadverluste. Wenn die Dämpfung schlechter zu werden beginnt, erhöhen sich die Pfadverluste, und der Weg beginnt schlechter auszusehen, da der Gradient der erforderlichen Übertragungsleistung steiler wird. Die erforderliche Übertragungsleistung wird größer als der zuvor gespeicherte Wert, und der Wert wird nicht aktualisiert. Da jedoch die erforderliche Übertragungsleistung in regelmäßigen Abständen erhöht wird, verschlechtert sie sich (langsam) automatisch. Auf diese Weise folgt die Wegführung dynamisch der langsamen Rayleigh-Dämpfung.
Im Falle einer schnellen Rayleigh-Dämpfung detektiert eine Station die andere Station oft, aber in kurzen Stößen (bursts). Dies ergibt einen durchschnittlichen Gradienten der erforderlichen Übertragungsleistung.
Der Gradient wird durch die langsame Zunahme und die Tatsache gedämpft, dass die erforderliche Übertragungsleistung nur in kleinen Schritten verringert wird. Dies bedeutet, dass eine Station der schnellen Rayleigh-Dämpfung nicht folgt, sondern den Effekt im Zuge einer Mittelwertbildung berücksichtigt. Wenn daher drei Stationen sich an einem entfernten Ort befinden, von denen sich eine bewegt, eine andere in einem Rayleigh-Tal und die weitere an einer Rayleigh-Spitze ist, wird die Station im Tal einen schlechten Gradienten der erforderlichen Übertragungsleistung, die an der Spitze einen guten Gradienten der erforderlichen Übertragungsleistung und die sich bewegende Station einen durchschnittlichen Gradienten aufweisen. Diese entsprechen der opportunistischen Verfügbarkeit der drei Stationen, d.h. die Station im Tal Station stellt einen schlechten Weg dar, und es erfordert eine hohe Leistung, sie zu erreichen. Die Station an der Spitze bietet einen guten Weg, und es erfordert eine geringe Leistung, sie zu erreichen. Die sich bewegende Station erfordert zeitweilig eine geringe Leistung und zeitweilig eine höhere Leistung und bietet so einen durchschnittlichen Wert.
Der zur Wegführung verwendete Gradient der erforderlichen Übertragungsleistung berücksichtigt die durchschnittliche Leistung, die eine Station während der schnellen Rayleigh-Dämpfungen verbraucht. Es sei darauf hingewiesen, dass trotz der durch die Wegführung bewirkten Ausmittelung der Auswirkung schneller Rayleigh-Dämpfung die Station weiterhin ihre Übertragungsleistung dynamisch verändert, wenn sie tatsächlich das Datenpaket überträgt. Daher passt sich die tatsächlich verwendete Übertragungsleistung beim Übertragen eines Datenpakets durch die Station der schnellen Rayleigh-Kurve an. Eine Station unterhält eine separate erforderliche Übertragungsleistung, die für echte Übertragungen be nutzt wird und die nicht in derselben Weise gedämpft ist, wie die zur Wegführung verwendete erforderliche Übertragungsleistung.
Der Gradient der erforderlichen Übertragungsleistung wird ständig optimiert und verbessert, solange die Datennachrichten fließen. Die Datennachrichten von der Ursprungsstation halten dann einen frischen Gradienten zurück zur Ursprungsstation von jeder beliebigen Station entlang des Wegs bei, auf dem die Datennachrichten fließen. Die ETE (End-To-End-Bestätigung)-Nachrichten, die von der Zielstation zurückkehren, halten einen frischen Gradienten zurück zur Zielstation bei. Jede Station auf dem Weg zeigt an, dass sowohl die Ziel- als auch die Ursprungsstation aktiv sind. Im Gegenzug zeigt darüber hinaus jeder Nachbar einer jeden Station auf dem Weg an, dass die beiden Stationen aktiv sind usw. Auf diese Weise existiert ein ständig optimierter Gradient direkt auf und darüber hinaus abseits des Wegs. Nur wenn eine neue Nachricht entlang des Gradienten fließt, wird der Gradient erneut optimiert. Sollte eine direkt auf dem Weg befindliche Station inaktiv werden, sich fortbewegen oder mit Verkehr belastet sein, wird sich der Gradient automatisch um diese Station herum optimieren.
Im Falle eines sehr stark nachgefragten Ziels für Datennachrichten, wie eines GPS-basierten Fahrzeug-Erfassungszentrums fließen viele Nachrichten zu der Zielstation, so dass im Gegenzug eine große Anzahl von ETE-Nachrichten weg von der Zielstation fließen. Die ETE-Nachrichten fließen in alle Richtungen zu allen unterschiedlichen Fahrzeugen, die Aktualisierungen der GPS-Position an das Erfassungszentrum senden. Dies bedeutet, dass diese bestimmte Zentralstation einen stark optimierten und weit ausgedehnten Gradienten über das Netz besitzt. Sollte ein neues Fahrzeug sein Erfassungsgerät erstmalig oder nach einer langen Auszeit ein schalten, wird es umgehend eine Wegführung in Richtung der Zentralstation besitzen, ohne dass es erforderlich wäre, eine Suchnachricht zu senden. Da es bekannt ist, dass die Zentralstation zu jeder Zeit optimierte Wegführungen besitzt, besteht für sie auch kein Bedarf, Gradientennachrichten auszusenden.
Softwareaktualisierungen
Um die Aktualisierung von Software im Netz zu erleichtern, ist ein Mechanismus vorgesehen, der Informationen über die direkten Nachbarn verwendet. Wenn eine neue Software-Aktualisierung verfügbar gemacht wird, wird sie auf die Festplatte einer beliebigen Station im Netz geladen. Diese Softwareaktualisierung wird anschließend in Blöcken von dieser Station zu ihren direkten Nachbarn gesendet. Die direkten Nachbarn wiederum senden sie zu ihren Nachbarn, bis das gesamte Netz über die Aktualisierung verfügt. Ein Flussdiagramm des Software-Aktualisierungsprotokolls ist in der 3 gezeigt.
Wenn die erste Station die Aktualisierung auf ihrer Festplatte hat, wird durch den Benutzer ein Befehl ausgegeben, bei dem der Station mitgeteilt wird, mit dem Anzeigen der neuen Aktualisierung in ihren Prüfsignalen zu beginnen. Wenn ein direkter Nachbar das Prüfsignal detektiert, wird er die neue Aktualisierung bemerken. Der Nachbar fordert dann eine Software-Aktualisierungs-Nachricht von der ersten Station an. Diese Station sendet den ersten Aktualisierungsblock. Wenn der direkte Nachbar den Aktualisierungsblock empfängt, wartet er eine Weile, bevor er den nächsten Block verlangt. Der Grund für das Abwarten besteht im Verhindern eines Verstopfens des gesamten Netzes mit Software-Aktualisierungs-Nachrichten.
Die Nachbarstation fordert weiterhin Aktualisierungsblöcke von der ersten Station an, bis sie alle Blöcke besitzt. Immer wenn sie einen neuen Block empfängt, beginnt sie damit, in ihren eigenen Prüfsignalen anzuzeigen, über welche Version und welche Blocknummer sie verfügt. Die Nachbarn können dann damit beginnen, Aktualisierungen zu anderen Nachbarn zu senden, selbst bevor sie über die gesamte Aktualisierung verfügt. Dies löst einen Einmal-Ketten-Effekt für die Softwareaktualisierung aus. Es ist möglich, dass einer ihrer anderen Nachbarn die Aktualisierung schneller bekommt als sie selbst. Wenn dieser andere Nachbar ihr enger benachbart ist (im Hinblick auf die Übertragungsleistung) als die erste Station, kann der Nachbar sogar damit beginnen, die Aktualisierungen stattdessen von den näheren Nachbarn anzufordern.
Eine Station fordert die Aktualisierungen immer vom nächsten Nachbarn an. Dies bedeutet, dass eine bewegliche Station jeweils Aktualisierungen von unterschiedlichen Stationen zu einer gegebenen Zeit anfordert. Die Größe der Software-Aktualisierungsblöcke ist klein gehalten, so dass im Falle einer mobilen Station diese keine lange Nachricht im Netz hinter sich herzieht.
Wenn eine Station in einen Bereich gelangt, in dem ihre Nachbarn nicht über eine vollständige Aktualisierung oder über gar keine Aktualisierung verfügen, wartet sie solange, bis die Softwareaktualisierung sie entlang des Netzes einholt. Wenn sich die Station in einen Bereich zurückbewegt, in dem die Aktualisierung weiter fortgeschritten ist als bei ihr selbst, fährt sie dort fort, wo sie aufgehört hat.
Der erste Teil der Softwareaktualisierung enthält Informationen dahingehend, wann die Aktualisierung durchgeführt werden muss. Dabei handelt es sich um das Datum und die Zeit, an dem bzw. zu der die Station die Aktualisierung nehmen und ihre existierende Software ersetzen muss. Bevor diese Zeit kommt, bewahrt die Station die Aktualisierung auf. Nachdem sie in die laufende Version ihrer Software aktualisiert hat, behält sie die Aktualisierung, bis eine neuere Version eintrifft. Dies ermöglicht ihr, die Aktualisierung an jede Station zu senden, die während der Softwareaktualisierungs-Periode abgeschaltet war.
Es ist auch möglich vorzusehen, welche IDs die Aktualisierung anwenden sollen, was eine partielle Netzaktualisierung ermöglicht, um eine neue Softwareversion zu testen. Die Aktualisierung wird weiterhin zu jeder Station im Netz gesendet, aber nur einige Stationen führen die Aktualisierung durch. Wenn die Aktualisierung wie geplant funktioniert, wird ein spezieller Aktualisierungsblock am Ende der Softwareaktualisierung angefügt. Die Stationen detektieren, was am neuen Block anzufügen ist. Wenn sie den neuen Block empfangen, überprüfen sie den Block für neue Aktualisierungs-IDs. Dies erlaubt den anderen Stationen, sich zu aktualisieren, ohne die gesamte neue Softwareaktualisierung zu senden.
Nachstehend folgt eine Tabelle, die Struktur der Prüf- und Datenpakte definiert, die gemäß den erfindungsgemäßen Verfahren und Systemen benutzt werden, sowie ein erläuterndes Glossar.
Format der Prüf- und Datenpakte
Präambel:
Dies ist eine Trainingssequenz für ein Modem bestehend aus abwechselnden Einsen und Nullen.
Sync1–Sync3:
Hier handelt es sich um drei Synchronisierungszeichen, die benutzt werden, um den Beginn eines gültigen Pakets zu detektieren.
Paketgröße:
Dies ist die gesamte Größe des Paktes von Sync3 bis einschließlich dem letzten CRC-Bite. Die maximale erlaubte Paketgröße auf einem Prüfkanal wird durch die Prüfrate bestimmt, d.h. eine Station kann kein Paket senden, das (zeitlich gesehen) länger ist als der Abstand zwischen Prüfsignalen auf dem Prüfkanal. Die ma ximale erlaubte Paketgröße auf einem Datenkanal wird durch diejenige Zeit bestimmt, während der es einer Station gestattet ist, auf einem Datenkanal zu verbleiben.
Größenüberprüfung:
Diese wird benutzt, um die variable Paketgröße zu überprüfen, um den Empfang ungültig langer Pakete zu verhindern.
Protokollversion:
Diese wird benutzt, um die verwendete Protokollversion zu überprüfen. Wenn die Software die Version nicht unterstützt, wird das Paket ignoriert.
Pakettyp:
Definiert den Typ des gesendeten Pakets. Ein weiteres Paket folgt unmittelbar auf das gegenwärtige Paket, wenn das höchstwertige Bit gesetzt ist.
Sende-ID:
Die ID derjenigen Station, die gegenwärtig das Paket sendet.
Empfangs-ID:
Die ID der Station, an die das Paket adressiert ist.
Paketnummer:
Jedes übertragene Paket enthält eine neue sequentielle Nummer. Die Nummer wird durch das Protokoll in keiner Weise verwendet. Sie dient lediglich dazu, einen Systemingenieur zu informieren. Immer wenn die Station zurückgesetzt wird, beginnt die Paketnummer mit einer Zufallszahl. Dies verhindert Verwechslungen mit älteren Paketen.
Adp Tx Leistung:
Die gegenwärtige Leistung der Sendestation wird als die absolute Leistung in dBm im Bereich zwischen –80 dBm bis +70 dBm angegeben (das Feld erlaubt Werte von –128 dBm bis +127 dBm).
Adp Tx Pfadverlust:
Gibt den Pfadverlust an, wie er bei der Sendestation gemessen wird. Pfadverlust = (entfernte Tx-Leistung minus lokaler RSSI) der vorherigen Übertragung durch die Empfangsstation. Der Wert null wird verwendet, um anzuzeigen, dass der RSSI der Sendestation erfasst wurde. Der Pfadverlust wird als Korrekturfaktur bei der Empfangsstation verwendet, wenn die Empfangsstation erneut zur Sendestation überträgt.
Adp Tx Aktivität:
Gibt den Aktivitätspegel der Sendestation an, der folgendermaßen gemessen wird: Aktivität = Watt·Zeit/(Bandbreite·Erfolg) in zeitlicher Mittelung.
Adp Tx Antenne:
Gibt die gegenwärtige Antennenkonfiguration an, die von der Sendestation benutzt wird. Jede der 255 möglichen Konfigurationen beschreibt ein komplettes Antennensystem, d.h. Tx- und Rx-Antenne.
Adp Tx Hintergrund-RSSI –1:
Dies ist der gegenwärtige Hintergrund-RSSI bei der Sendestation für das vorherige Modem, auf dem diese gegenwärtig überträgt. Erlaubt sind Werte von –255 bis –1 dBm. Der gesendete Wert ist der Absolutwert des RSSI, und die Empfangsstation muss den Wert mit –1 multiplizieren, um den korrekten Wert in dBm zu erhalten. Der Wert 0 wird verwendet, um anzuzeigen, dass der Kanal nicht verfügbar ist oder einem Wert größer oder gleich 0 dBm entspricht. Der Wert 0 dBm kann nicht zu Anpassungszwecken eingesetzt werden.
Adp Tx Hintergrund RSSI:
Dies ist der gegenwärtige Hintergrund-RSSI bei der Sendestation für das Modem, auf dem diese gegenwärtig überträgt. Erlaubt sind Werte von –255 bis –1 dBm. Der gesendete Wert ist der Absolutwert des RSSI, und die Empfangsstation muss den Wert mit –1 multiplizieren, um den korrekten Wert in dBm zu erhalten. Der Wert 0 wird verwendet, um anzuzeigen, dass der Kanal nicht verfügbar ist oder einem Wert größer oder gleich 0 dBm entspricht. Der Wert 0 dBm kann nicht zu Anpassungszwecken eingesetzt werden.
Adp Tx Hintergrund-RSSI +1:
Dies ist der gegenwärtige Hintergrund-RSSI bei der Sendestation für das nächste Modem, auf dem diese gegenwärtig überträgt. Erlaubt sind Werte von –255 bis –1 dBm. Der gesendete Wert ist der Absolutwert des RSSI, und die Empfangsstation muss den Wert mit –1 multiplizieren, um den korrekten Wert in dBm zu erhalten. Der Wert 0 wird verwendet, um anzuzeigen, dass der Kanal nicht verfügbar ist oder einem Wert größer oder gleich 0 dBm entspricht. Der Wert 0 dBm kann nicht zu Anpassungszwecken eingesetzt werden.
Adp Tx Rauschspitzen:
Die ersten drei Bit geben die Spitzenfrequenz in Hz an, mit 0 = keine Spitzen, 1, 5, 10, 50, 100, 500 und > 500; die nächsten fünf Bits ergeben die Spitzenamplitude in dB.
Adp Rx Aktivität:
Wenn eine Station einen hohen Aktivitätspegel besitzt und mit anderen Stationen interferiert, benutzen diese dieses Feld, um die aktive Station zu zwingen, ihren Aktivitätspegel abzusenken. Wenn eine Anzahl von Stationen ein Absenken der Aktivität verlangen, antwortet die interferierende Station und senkt ihre Aktivität. Wenn keine Stationen ein solches Absenken verlangen, beginnt die aktive Station langsam damit, ihren Aktivitätspegel anzuheben. Wenn sich somit eine Station in einem weit entfernten Gebiet aufhält, wird sie damit fortfahren, ihren Aktivitätspegel anzuheben, wobei sie versucht, Kollektivität zu erzeugen. Wenn sie sich in einem stark ausgelasteten Bereich befindet, sorgen andere Stationen dafür, dass ihre Aktivität auf einem niedrigeren Niveau verbleibt.
Gemäß bevorzugten Ausgestaltungen der Erfindung versucht eine Station immer, fünf Nachbarn zu erhalten, so dass andere Stationen nicht veranlasst sein sollten zu verlangen, dass die Station ihre Aktivität reduziert. Diese Eigenschaft wurde jedoch für solche Fälle vorgesehen, in denen Stationen ihre Leistungen nicht reduzieren oder ihre Datenrate nicht weiter erhöhen können und dabei gleichzeitig noch mit zu vielen anderen Stationen interferieren.
Adp Rx Kanal:
Ermöglicht 255 vorbestimmte Kanäle. Diese Kanäle werden für das gesamte Netz festgelegt. Jeder Kanal hat eine ihm zugeordnete Prüfrate (diese kann abgeschaltet werden, so dass daraus ein Datenkanal wird). Jeder Kanal besitzt auch eine ihm zugeordnete minimale Datenrate. Die Kanäle haben definierte Rx- und Tx-Frequenzen. Die Kanäle können auch als andere Medien definiert sein, z.B. Satellit, Biginet, ISDN usw.
Eine Sendestation wird verlangen, dass eine andere Station auf einen Datenkanal (d.h. einen Kanal, auf dem Prüfverfahren abgeschaltet wurden), wenn sie mehr Daten an die Empfangsstation zu senden hat, als in die für den Prüfkanal erlaubte Paketgröße passen.
Kopfdaten-CRC:
Hierbei handelt es sich um eine 16 Bit-CRC-Überprüfung für die Kopfdaten. Dies ist die Summe aller Bytes in den Kopfdaten. Diese werden nur überprüft, wenn der Pa ket-CRC fehlschlägt. Diese Möglichkeit ist als ein Mittel vorgesehen, um zu bestimmen, welche Station das Paket gesendet hat. Wenn der Paket-CRC fehlschlägt und der Kopfdaten-CRC erfolgreich ist, sollten die in den Kopfdaten enthaltenen Daten mit Vorsicht verwendet werden, da an der Kopfdaten-CRC kein sehr starkes Mittel zur Fehlererkennung ist.
Die nachfolgend angegebenen Nachbar-Wegführungsfelder sind nicht in dem Kopfdaten-CRC enthalten, da sie nicht verwendet werden dürfen, solange der Paket-CRC nicht erfolgreich war. Dies macht die Wegführung weniger fehleranfällig.
Nachbar-Wegführungsmarkierung:
Diese Markierungen werden benutzt, um die Wegführung zu verbessern. Sie stellen zusätzliche Informationen über die gegenwärtige Station zur Verfügung. Gegenwärtig sind folgende Bits definiert:
Bit 0 – gesetzt, wenn die gegenwärtige Station ausgelastet ist.
Bit 1 – gesetzt, wenn die gegenwärtige Station eine Internet-Zugangsstation ist.
Bit 2 – gesetzt, wenn die gegenwärtige Station eine Zertifizierungsstelle ist.
Bit 3 – freigehalten.
Ein weiteres Byte aus 8 Bits könnte angehängt werden, wenn mehr Markierungen erforderlich sind.
Nachbar-Datengröße:
Die Größe der Wegführungsdaten in Bytes. Diese beinhaltet die Nachbar-Wegführungsmarkierungen und die Nachbar-Datengröße (d.h. drei Byte). Weitere vier Byte werden hinzugefügt, wenn das Nachbar-Softwareaktualisierungs-Feld mitumfasst ist. Weitere sechs Byte werden hinzugefügt für jeden Nachbarn, der in dem Nachbardaten-Abschnitt enthalten ist. Die Nachbar-Softwareaktualisierung muss enthalten sein, wenn irgendwelche Nachbardaten enthalten sind.
Nachbar-Softwareaktualisierung:
Dies ist die gegenwärtige Version der verfügbaren Aktualisierungssoftware bei der gegenwärtigen Station (die oberen 16 Bit des Feldes) und die gegenwärtige verfügbare Blocknummer (untere 16 Bit des Feldes).
Nachbardaten:
Hierbei handelt es sich um die Liste der Nachbarn, für die die gegenwärtige Station über Wegführungsdaten verfügt. Immer, wenn die gegenwärtige Station aktualisierte Wegführungsdaten für eine Station enthält, die besser sind, als bislang zur Verfügung stehenden Daten, wird sie ihre eigenen Daten aktualisieren und die Station in dieser Liste in ihr nächstes Prüfungssignal aufnehmen. Der Datenabschnitt hat vier Unterfelder für jede in der Liste enthaltende Station:
Stations-ID: 32 Bit-Feld mit der ID der Nachbarstation.
Erforderliche Tx-Leistung: 8 Bit-Feld, das die kombinierte oder direkte Tx-Leistung angibt, die erforderlich ist, um die Station ID ausgehend von der gegenwärtigen Station zu erreichen.
Erforderliches Modem: Erforderliches Modem der gegenwärtigen Station zum Erreichen der Zielstation.
Markierungen: Markierungen zum Angeben zusätzlicher Wegführungs-Informationen für die Zielstation. Bit 0-ausgelastet, Bit 1-Zugang, Bit 3-Zertifizierungsstelle, Bit 4-direkter Nachbar. Das letzte Bit gibt an, dass die Station in der Liste ein direkter Nachbar der gegenwärtigen Station ist.
Paketdaten:
Dies sind die Daten des Paktes. Sie bestehen aus einem oder mehreren Segmenten. Die Segmente können beliebigen Typs sein und können von jeder beliebigen ID stammen bzw. dafür bestimmt sein.
CRC:
Hierbei handelt es sich um ein 32 Bits CRC für das gesamte Paket. Wenn dieser CRC erfolglos ist, werden die Paketdaten verworfen, jedoch können die Kopfdaten noch gerettet werden, wenn der Kopfdaten-CRC erfolgreich ist.
Format der Nachrichtensegmente
Segmenttyp:
Gibt den Typ des gesendeten Segments an. Die Typen umfassen:
Seg Msg: Segment enthält Nachrichtendaten. Er wird von der Ursprungs-ID zur Ziel-ID gesendet und von jeder beliebigen Zwischenstation zu jeder anderen beliebigen Zwischenstation weitergeleitet.
Seg Ack: Er wird verwendet, um Seg Msg zu bestätigen. Er wird von jeder beliebigen Zwischenstation gesendet, die soeben Seg Msg von einer beliebig anderen Zwischenstation empfangen hat.
Seg ETE: Er wird von der Ziel-ID zur Ursprungs-ID gesendet, wenn die Ziel-ID Seg Msg empfängt. Er wird ebenfalls von jeder beliebigen Zwischenstation zu jeder anderen beliebigen Zwischenstation weitergeleitet.
Seg ETE-Ack: Er wird verwendet, um Seg ETE zu bestätigen. Er wird von jeder beliebigen Zwischenstation gesendet, die soeben Seg ETE von einer beliebigen anderen Zwischenstation empfangen hat.
Bestätigter Segmenttyp:
Er wird verwendet, um den Segmenttyp anzuzeigen, der am gegenwärtigen Segment bestätigt wird.
Ziel-ID:
Ziel-ID für das gegenwärtige Segment:
Ursprungs-ID:
Ursprungs-ID für das gegenwärtige Segment.
Nachrichtennummer:
Nummer der gesendeten bzw. bestätigten Nachricht.
Nachricht-Ausgabenummer:
Eine Nachricht kann nach einem bestimmten Intervall durch die Ursprungs-ID neu ausgegeben werden, wenn kein ETE von der Ziel-ID empfangen wurde. Dieses Feld gibt die gegenwärtige Ausgabenummer an.
Nachrichtengröße:
Gibt die gesamte Byteanzahl in der Nachricht an.
Fragmentstart:
Er gibt an, welche Fragment-Startnummer gesendet wird. Die Nachrichten werden in Fragmente von jeweils 16 Byte aufgespalten.
Fragmentende:
Es gibt an, welche Fragment-Endnummer gesendet wird.
Fragmentpriorität:
Gibt die Priorität des Fragments an.
Restlebensdauer des Fragments:
Gibt die relative oder Restlebensdauer des Fragments an. Dies ist die Zahl von verbleibenden Millisekunden, bis das Fragment ungültig wird. Jede Zwischenstation ist dafür verantwortlich, diesen Wert zu verringern. Typischerweise wird eine Station diesen Wert in eine absolute Zeit umrechnen und diese direkt vor der Übertragung wieder in eine relative Zeit zurückrechnen. Auf diese Weise entfällt die Notwendigkeit, an allen Stationen synchronisierte Uhren zu haben.
Erzeugungszeit des Fragments:
Dies ist die ursprüngliche Anzahl von Millisekunden, die ein Fragment zu leben hatte. Diese Anzahl wird nicht verändert. Sie wird von der Zielstation und der Zwischenstation verwendet, um festzustellen, wie lange ein Fragment benötigt hat, sie ausgehend von der Ursprungsstation zu erreichen.
Erforderliche Tx-Leistung für Ursprungs-ID:
Dies ist die kombinierte Tx-Leistung, die erforderlich ist, um die Ursprungs-ID von derjenigen Station aus zu erreichen, die gegenwärtig das Segment sendet.
Erforderliches Tx-Modem für Ursprungs-ID:
Dies ist die niedrigste Modem-Nummer, die bei einer beliebigen Zwischenstation verwendet wird, um die Ursprungs-ID ausgehend von derjenigen Station zu erreichen, die gegenwärtig das Segment sendet.
Segmentdaten:
Enthält die eigentlichen Nachrichtenfragmente.
Hardware-Beschreibung:
Die 4, 5, 6 und 7 zeigen die grundlegende Hardware, die verwendet wird, um das erfindungsgemäße Verfahren und System zu implementieren. Diese Figuren entsprechen den 8, 9, 10 und 11 der weiter oben genannten internationalen PCT-Patentanmeldung 96/1 9887. Die folgende Beschreibung betrifft insbesondere Aspekte der Funktionsweise der Hardware, die für die vorliegende Erfindung relevant sind.
Basierend auf seine "Entscheidung" zum Übertragen, wählt der Hauptprozessor 149 (6) zu verwendende Leistungspegel, Datenrate und Paketdauer aus und sendet das Paket an ein Seriensteuergerät 131, schaltet zeitgleich über die periphere Schnittstelle 147 dem Übertragungs-/Empfangsschalter 103 in dem Übertragungsmodus um und schaltet den Sender nach einer geeigneten Verzögerung ein. Der Zilog-Chip 131 sendet die Paketdaten zusammen mit geeigneten Kopfdaten und CRC-Überprüfung über die PN-Sequenz- Verschlüsselungseinheiten in Block 128 oder 130, in Abhängigkeit von der gewählten Datenrate.
Der Hauptprozessor 149 bettet in die Paketdaten als eines der Informationsfelder Daten ein, die der von ihm verwendeten Übertragungsleistung entsprechen, wobei es sich um dieselbe Übertragungsleistung handelt, die zum Leistungssteuerungs-PIC-Block 132 gesendet wird, der anschließend dazu dient, den Leistungssteuerungs-Schaltkreis 141 zu treiben, der seinerseits den Verstärkungsregel- und Tiefpassfilter-Block 143 steuert. Dieser Block verwendet seinerseits eine Rückkopplung vom Leistungsverstärker 145, um die Treiber 144 und 142 zu steuern.
Das Mess- und Verstärkungs-Rückkopplungs-Verfahren ermöglicht das Ableiten eines hinreichend genauen Leistungspegels basierend auf den Anweisungen des Leistungs-Steuerschaltkreises 141.
Vor dem Einschalten des Leistungsverstärkers wird die Übertragungsfrequenz durch den Frequenzgenerator 138 ausgewählt, wonach der Leistungsverstärker 145 über den Treiberblock 141 angeleitet wird. Dann wird der Verstärker angeschaltet.
Wenn Leistungspegel erforderlich sind, die unter dem minimalen Leistungspegel liegen, den der Leistungsverstärker 145 liefert, kann der geschaltete Dämpfungsblock 102 zwischengeschaltet werden, um bis zu 40 dB zusätzliche Dämpfung zur Verfügung zu stellen. Auf diese Weise kann der Prozessor den Leistungsverstärker anweisen, eine Dämpfungskombination zwischenzuschalten, so dass sich ein Ausgangs-Leistungspegel zwischen –40 dBm bis +50 dBm ergibt. Wenn der Verstärker eingeschaltet wird, erhält der Prozessor Informationen von dem Niedrigleistungs-Messschaltkreis 101 hinsichtlich der vorderseitigen und rückseitigen Leistung, wie über dem Analog-Digital-Wandler 146 gesendet und durch den Hauptprozessor verwendet werden, um den übertragenen Leistungspegel zu überwachen. Diese Informationen werden anschließend in dem dynamischen RAM 140 gespeichert, um die Informationen betreffend die vorwärtsgerichteten und reflektierten tatsächlich generierten Leistungspegel durch Vergleich mit dem geforderten Pegel zur Verfügung zu stellen.
Das Maß der Ausgangs-Übertragungsleistung wird beeinflusst durch die Effizienz der Übertragungsleistung-Steuerschleife (Blöcke 145, 144, 142, 143) und des geschalteten Dämpfungsblocks 102. Darüber hinaus führt auch jede Fehlabstimmung in der Antenne 102 zu Variationen der reflektierten und vorwärtsgerichteten Leistung. Die tatsächlich ausgegebene relative Leistung für unterschiedliche erforderliche Pegel kann durch den Prozessor im RAM gespeichert werden, so dass eine Tabelle bereitgestellt wird, die geforderte im Vergleich mit tatsächlichen Leistungs-Ausgabepegeln angibt. Diese Tabelle kann verwendet werden, um es dem Prozessor zu erlauben, ein genaueres Leistungspegel-Feld in den Informationen zu verwenden, die er bei zukünftigen Übertragungen innerhalb von Nachrichten oder Prüfsignalen zur Verfügung stellt. Da der Leistungspegel zwischen –40 dBm und +50 dBm variiert, können effektiv zehn unterschiedliche Leistungspegel übertragen werden, die jeweils 10 dB auseinanderliegen. Daher besitzt die vom Prozessor gespeicherte Tabelle diese zehn Leistungspegel, wobei der geforderte Leistungspegel und der tatsächliche Leistungspegel in diesem Bereich liegen.
Eine andere Station im Netz empfängt die Übertragung über ihre Antenne 100 (4). Das empfangene Signal läuft durch den Niedrigleistung-Messschaltkreis 101 und das geschaltete Dämpfungsglied 102, welches anfänglich auf eine Dämpfung von 0 dB eingestellt ist. Es läuft dann durch den 2 MHz-Bandpassfilter 104, der außerhalb des Bandes liegende Interferenzen entfernt und anschließend in dem Vorverstärker 105, der das Signal verstärkt, bevor es über das Mischglied 106 zu einem 10,7 MHz-F-Signal herabgemischt wird. Dieses Signal wird durch den Bandpassfilter 107 gefiltert und im IF-Verstärker verstärkt und anschließend in den Blöcken 109, 110, 111 und 112 weitergefiltert und verstärkt.
Das endgültige Filtern geschieht in den Blöcken 114 und 115, wobei in diesem Punkt das Signal im Block 116 unter Verwendung der schmalbandigen RSSI-Funktion vermessen wird, deren Ausgangssignal durch den Hauptprozessor verwendet wird, um die Signalstärke der ankommenden Übertragung zu bestimmen. Dies ermöglicht es dem Prozessor, gegebenenfalls vom Leistungssteuerungs-PEC-Schaltkreis 132 zu verlangen, zusätzliche Empfängerdämpfung bis hin 40 dB zuzuschalten. Das Zuschalten zur Dämpfung ist nur dann erforderlich, wenn das Signal den Messbereich des NE 615 im Block 116 übersteigt. Andernfalls verbleibt das Dämpfungsglied bei 0 dB Dämpfung, so dass die volle Empfindlichkeit des Empfängers zum Empfangen kleiner Signale verfügbar ist. Die ankommende Übertragung wird zeitgleich in zwei Bandbreiten vermessen, nämlich 8 kHz und 80 kHz. Die 80 kHz-Bandbreite wird gemessen, indem das 10,7 MHz-IF-Signal hinter dem 150 kHz-Keramikfilter 109 abgegriffen wird und unter Verwendung eines 150 kHz-Keramikfilters 120 und eines integrierten Schaltkreises NE 604 120. Sie besitzt ebenfalls eine RSSI-Ausgang, der über die Schnittstelle vom Hauptprozessor 149 empfangen wird.
Der breitbandige und schmalbandige RSSI werden über den Analog-Digitalwandler 146 gemessen, der die Daten anschließend an den Hauptprozessor 149 weiterleitet (6). Der Hauptprozessor 149 besitzt eine Nachschlag-Tabelle und nimmt die Informationen vom Analog-Digital-Wandler 148, aus dem er anhand zuvor kalibrierter Daten eine Empfangssignalstärke ableitet. Diese Daten sind dBm kalibriert, typischerweise von –140 dBm bis 0 dBm. Diese Informationen werden typischerweise unter Verwendung des Ausgangs eines kalibrierten Signalgenerators erzeugt, der in den Eingang des Empfängers eingespeist wird, woraufhin unterschiedliche Signalstärkepegel aufgerufen werden und dem Prozessor über die Tastatur 209 mitgeteilt wird, welche Leistungspegel eingespeist werden. Die Situationen werden anschließend permanent in dem statischen RAM oder Flash-RAM 150 gespeichert.
Daher kann die empfangene Station den Leistungspegel einer beliebigen ankommenden Übertragung genau aufzeichnen. Sie liest anschließend die Adresse der ankommenden Übertragung und deren eingebetteten Übertragungs-Leistungspegel. Bei Vergleich dieser Werte zeigt sich beispielsweise, dass ein Übertragungs-Leistungspegel von +40 dBm dem Empfänger als –90 dBm gemessen werden kann, was dann verwendet wird, um einen Pfadverlust von 130 dB zu berechnen. Pfadverluste können zwischen 0 dB bis zu einem Maximum von 190 dB variieren (+50 – (–140) = 190). Der minimale messbare Pfadverlust hängt von der Übertragungsleistung der übertragenden Station und dem maximalen an der empfangenen Station messbarem Signal ab. Im Rahmen dieser Ausgestaltung beträgt das maximale Empfangssignal 0 dBm am Antennenanschluss 100, so dass ein Pfadverlust 0 dB gemessen werden kann unter der Voraussetzung, dass die Übertragungsleistung geringer ist als 0 dBm. Andernfalls kann beispielsweise bei einer Übertragungsleistung von 50 dBm ein minimaler Pfadverlust von 50 dB gemessen werden. Dies lässt sich dadurch verbessern, dass zusätzliche Stufen in dem geschalteten Dämpfungsglied vorgesehen werden, oder durch Verwendung einer anderen Aus gestaltung des Empfängers. Wenn das geschaltete Dämpfungsglied vollständig zugeschaltet ist und der Ausgang des Analog-Digital-Wandler anzeigt, das sich der RSSI auf seinem höchsten Pegel befindet, markiert der empfangene Prozessor die der Übertragung zugeordneten Daten als "identifiziert". Dies bedeutet, dass der Pfadverlust dann messbar ist.
Der im Empfangszustand befindliche Prozessor misst kontinuierlich das Hintergrundsignal und die Interferenz und überwacht und misst unter der Voraussetzung das auf keinem Modem und bei keiner Datenrate Übertragungen detektiert werden. Das Rauschen und die Interferenz in dBm generiert einen Mittelwert, der in dem statischen RAM gespeichert wird. Wenn eine Übertragung detektiert wird, findet ein Vergleich zwischen der jüngsten Rauschmessung und der Signalstärke statt, um ein Signal-Rausch-Verhältnis abzuleiten. Bei jeder Übertragung wird das vor der Übertragung aufgenommene Hintergrundrauschen innerhalb der Übertragungsnachricht oder dem Prüfsignal als ein weiteres Feld zusammen mit der übertragenen Leistung angezeigt. Andere Stationen im Netz können aus der Übertragung nicht nur den Pfadverlust sondern auch den Rauschuntergrund der entfernten Station gerade vor deren Übertragung aufnehmen und ableiten. Die empfangene Station weiß auf diese Weise, mit welcher Leistung sie übertragen muss, um jedes beliebige Signal-Rauschverhältnis bei entfernten Stationen zu erzielen, da sie den Pfadverlust und den Rauschuntergrund der entfernten Station kennt.
Das erforderliche Signal-Rauschverhältnis basiert typischerweise auf der Leistungsfähigkeit des Modems sowie einer Kennzahl auf der Grundlage von Paketdauer und Erfolgswahrscheinlichkeit. Das erforderliche Signal-Rausch-Verhältnis wird durch den Prozessor in der Datenbank gespeichert und kontinuierlich aktualisiert auf der Grundlage des Übertragungserfolgs zu unterschiedlichen Zielen. Wenn beispielsweise eine Station eine Übertragung aufnimmt und Pfadverlust zu 100 dB berechnet, wobei die entfernte Station einen Rauschhintergrund von –120 dBm angezeigt hat, wird sie, um das erforderliche Signal-Rausch-Verhältnis von beispielsweise 20 dB für 8 Kilobit pro Sekunde zu erfüllen, anschließend bei einem Leistungspegel von –20 dBm übertragen. Das erforderliche Signal-Rausch-Verhältnis wird für 80 Kilobit pro Sekunde ein anderes sein, da der Rauschuntergrund bei der größeren Bandbreite von 150 kHz im Vergleich zu 15 kHz höher ist und da die Leistungsfähigkeit des Modems für 80 Kilobit pro Sekunde von derjenigen des 8 Kilobit pro Sekunde-Modems verschieden sein kann.
Auf diese Weise weiß die empfangene Station, das beispielsweise bei einem angezeigten Breitband-Rausch-Untergrund von –110 dBm und einem Pfadverlust von weiterhin 100 dP das erforderliche Signal-Rausch-Verhältnis beispielsweise 15 dB beträgt, so dass eine Übertragungsleistung von +5 dBm erforderlich wäre. Diejenige Station, die die Übertragung empfängt, weis dann, welchen Leistungspegel sie benutzen muss, um der Ursprungsstation zu antworten.
Mit Hilfe der vorstehend beschriebenen Prozedur kann eine Station die erforderliche Übertragungsleistung zum Erreichen ihrer Nachbarstationen bestimmen. Sie wird dann die erforderliche Übertragungsleistung in die Liste der Nachbarstationen aufnehmen, die sie in ihre Prüfsignale platziert.

1

1.1: Ursprungsstation
1.2: Zielstation

2

2.1: Wechsel auf Rufkanal Initialisiere Prüfzeitgeber Initialisiere Anpassungszeitgeber Initialisiere Überprüfungs-Zeitgeber-Verzögerung
2.2: Setze Tx-Leistung auf Minimum Setze höchsten Rufkanal
2.3: Initialisierprüfzeitgeber
2.4: Prüfzeitgeber abgelaufen?
2.5: Ausgelastet mit Empfangen oder Senden?
2.6: Daten in Tx-Warteschlange oder nicht übertragen für Zeitgeber × 5?
2.7: Initialisiere Überprüfungszeitgeber-Dauer Initialisiere Prüfzeitgeber
2.8: Übertrage ein Prüfsignal
2.9: Initialisiere Prüfzeitgeber × 5
2.10: Anpassungszeitgeber abgelaufen?
2.11: Erforderliche Nachbarn überschritten?
2.12: Nächster Kanal definiert als Rufkanal
2.13: Setze Rufkanal gleich nächster Kanal
2.14: Wechsel auf Rufkanal Initialisiere Prüfzeitgeber
2.15: Datenzeitgeber ausgelaufen?
2.16: Erforderliche Nachbarn akquiriert?
2.17: Senke Tx-Leistung um 10 dB (ausgenommen Minimum erreicht)
2.18: Überprüfungszeitgeber ausgelaufen?
2.19: Bei maximaler Leistung?
2.20: Erhöhe Übertragungsleistung vom 10 dB
2.21: Initalisiere Anpassungszeitgeber
2.22: Wechsel auf maximalen nächsten Kanal
2.23: Laufende Überprüfung?
2.24: Vorheriger Kanal definiert als Rufkanal?
2.25: Setze Rufkanal gleich vorheriger Kanal
2.26: Wechsel auf vorherigen Kanal als gegenwärtigen Kanal
2.27: Voriger Kanal für gegenwärtigen Kanal > Rufkanal?
2.28: Wechsel auf vorherigen Kanal für Rufkanal
2.29: Auf vorherigen Kanal für Rufkanal oder kein vorheriger Kanal definiert?
2.30: Wechsel auf Rufkanal Initialisiere Überprüfungsgeber-Verzögerung Initialisiere Prüfzeitgeber

3

3.1: Bestimme gegenwärtige Version und Blocknummer des Softwareupdates
3.2: Zeitpunkt zum Übertragen eines Prüfsignals?
3.3: Übertrage Prüfsignal mit gegenwärtigem Software-Aktualisierungsstatus
3.4: Durchführung der restlichen Paketoperationen
3.5: Paket empfangen?
3.6: Extrahieren Software-Aktualisierungsstatus aus Paketkopfdaten und Speichern in Netztabelle
3.7: Zeitpunkt für Software-Aktualisierungsanforderung?
3.8: Enthält Paket Software-Aktualisierungsanforderung?
3.9: Generieren einer Software-Aktualisierungs-Antwortnachricht und Einreihen zum Übertragen
3.10: Generieren einer Aktualisierungs-Anforderungsnachricht für ersten Block der neuen Version und Einreihen zur Übertragung
3.11: Hat ein Nachbar eine neuere Softwareversion?
3.12: Enthält das Paket eine Software-Aktualisierungsantwort?
3.13: Erzeugen einer Aktualisierungs-Anforderungsnachricht für nächsten Block der gegenwärtigen Version und Einreihen zur Übertragung
3.14: Hat ein Nachbar eine neuere Blockzählung für die gegenwärtige Version?
3.15: Ist Aktualisierungsantwort Antwort einer neueren Softwareversion?
3.16: Lösche ältere Softwareversion, speichere neue Version, aktualisiere Versionsnummer und setzte Blockzählung auf 1 zurück
3.17: Ist Aktualisierungszeit der gegenwärtigen Software-Aktualisierungsversion fällig?
3.18: Ist Aktualisierungsantwort nächster Block der gegenwärtigen Version?
3.19: Aktualisiere Software mit neuem Block. Erhöhen der Blockzählung
3.20: Kopiere Software-Aktualisierung über gegenwärtig verwendete Software
3.21: Ist die gegenwärtige Software-Aktualisierung komplett, verifiziert und für lokale ID bestimmt?
3.22: Neues Hochfahren der Station

4

101: Niedrigleistung-Messung
102: Geschaltetes Dämpfungsglied
103: Tx/Rx-Schalter
133: Filter und Treiber
134: Filter und Treiber
135: Analoger Schalter
136: Aanaloger Schalter
138: Frequenzgenerator
140: Trennverstärker
141: Leistungssteuerung
142: Treiber 1-Verstärker
143: Verstärkungs- und Tiefpassfilter
144: Treiber 2-Verstärker
145: Leistungsverstärker
181: Messung von Vorwärts- und reflektierter Leistung
4.10: Frequenzverschiebung bei Empfang
4.11: Messen
4.16: Tx-Daten 8 kbps
4.17: Tx-Daten 80 kbps
4.18: Prozessor-Schnittstelle
4.20: Leistungssteuerung
4.21: Hochfrequenz
4.23: Leistungssteuerung und Empfangs-Dämpfungs-Steuerung
4.24: Messung von vorwärts- und reflektierter Leistung

5

101: Bandpassfilter
104: Mischglied
105: Vorverstärker
107: Bandpassfilter
108: Erstes Äquivalenzglied
109: 150 kHz-Keramikfilter
110: 150 kHz-Keramikfilter
111: Zweites Äquivalenzglied
112: 150 kHz-Keramikfilter
113: Rausch-Abdeckglied
114: 15 kHz-Kristallfilter
115: Drittes Äquivalenzglied
116: Phasenschieber
117: Zwei 15 kHz-Keramikfilter
118: NE 615 FM IC
119: IF-Verstärker
120: FM IC 604
121: 150 kHz Keramikfilter
122: Phasenschieber
123: Differenzial-Trigger
124: Spitzenzähler und Pegel
125: 555 Rauschabdeckung oder Zeitgeber
126: Verstärker
160: Empfang-Frequenzgenerator
5.4: Spitzenzählung und Pegel
5.10: Abdeckpuls
5.22: Empfangsdaten (80 kbps)
5.23: Breitband-RSSI
5.24: Empfangsfrequenz
5.25: Prozessorschnittstelle
5.31: Rx-Daten 8 kbps
5.32: Schmalband-RSSI

6

127: 8 kbps GMSK FX 509 Modem
128: PN-Sequenz-Verschlüsselung und -Entschlüsselung
129: 00 kbps GMSK FX 509 Modem
130: PN-Sequenz-Verschlüsselung und -Entschlüsselung
131: Zilog, synchroner serieller Hochgeschwindigkeits-Zweikanal-Chip
132: Leistungssteuerung PIC
146: Echtzeituhr
147: Periphere Schnittstelle
148: Analog-Digital-Wandler
149: Hauptprozessor 386 EX
150: Statisches und dynamisches RAM
6.1: Empfängerschnittstelle
6.3: Rx-Daten 80 kbps
6.4: Rx-Daten 8 kbps
6.5: Empfangsfrequenz
6.6: Breitband-RSSI
6.7: Schmalband-RSSI
6.8: Spitzenzählung und Pegel
6.9: Breitband-RSSI
6.10: Signalqualität
6.13: Tx-Daten
6.15: Rx-Daten
6.16: Tx-Daten
6.17: Takt
6.19: Rx-Daten
6.20: Tx-Daten
6.21: Takt
6.25: Tx-Daten
6.27: Rx-Daten
6.28: Tx-Daten
6.29: Takt
6.31: Lock
6.32: Signalqualität
6.33: Lock
6.34: Tx-Daten
6.35: Rx-Daten
6.36: Takt
6.37: Senderschnittstelle
6.38: Leistungssteuerung und Empfangs-Dämpfungssteuerung
6.40: Leistungssteuerung
6.41: Sende-/Empfangs-Schalter-Steuerung
6.42: Schalter für Übertragungs-Datenrate

7

148: Echtzeit-Uhr
149: Hauptprozessor 386 EX
150: Statisches und dynamisches RAM
151: Universelle asynchrone Schnittstelle
152: Vocoder-Modul 1
153: Vocoder-Modul 2
154: RS 232-Driver
155: PCM-Modul 1
156: PCM-Modul 2
157: Audioschalter
158: Mikrofonverstärker
159: Lautsprecher-Verstärker
7.3: Lautsprecher
7.7: Mikrofon
7.14: Anzeige und Tastatur

Claims

Verfahren zum Betrieb eines Kommunikationsnetzes mit einer Vielzahl von Stationen, von denen jede Daten senden und empfangen kann, so dass das Netz auf einer Vielzahl von Kanälen Daten von einer Herkunftsstation (A) zu einer Zielstation (O) über mindestens eine Zwischenstation (B, I, M) übermitteln kann, gekennzeichnet durch a) Definieren mindestens eines von mindestens einem Datenkanal verschiedenen Rufkanals; b) Auswählen eines Rufkanals für die Übertragung von Prüfsignalen zu anderen Stationen in zeitlichen Abständen bei jeder der Stationen (A bis O) und gemäß eines ersten festgelegten Merkmals; c) Übertragen von Probesignalen von jeder Station (A bis O) auf dem gewählten Rufkanal in zeitlichen Abständen, wobei andere Stationen, welche die Prüfsignale einer gegebenen Station empfangen, direkt oder indirekt über mindestens eine dazwischenlie genden Station antworten, um dadurch ihre Bereitschaft als Ziel- oder Zwischenstation zu signalisieren, und d) Auswerten der direkten oder indirekten Antworten der anderen Stationen auf besagte Prüfsignale an der gegebenen Station gemäß eines zweiten festgelegten Merkmals, um andere Stationen ausfindig zu machen, mit denen die gegebene Station optimal kommunizieren kann.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die anderen Stationen, welche die Prüfsignale von der gegebenen Station empfangen, ihre eigenen Prüfsignale verändern, um Daten einzufügen, welche die Qualität der Kommunikation zwischen der gegebenen Station und ihnen selbst angeben, wobei die gegebene Station auf diese Daten reagiert, indem sie mindestens einen Parameter ihrer Übertragungen derart abändert, dass sie optimal mit einer gewünschten Anzahl anderer Stationen im Netz kommunizieren kann, ohne übermäßig Probleme und Beeinflussungen zwischen Stationen hervorzurufen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfsignale von der gegebenen Station Daten beinhalten, die andere Stationen identifizieren, welche die gegebene Station als zur Verfügung stehende Ziel- oder Durchgangsstationen erkannt hat.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfsignale des Weiteren Daten beinhalten, welche die Qualität der Kommunikation zwischen der gegebenen Station und jeder anderen erkannten Station angeben.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfsignale Übertragungs-Prüfsignale sind, die an alle oder eine Vielzahl der anderen Stationen adressiert sind.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in den Prüfsignalen zusätzlich adressierte Prüfsignale enthalten sind, die an mindestens eine andere Station gerichtet sind, mit der die Station, welche die adressierten Prüfsignale sendet, kommunizieren möchte.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die adressierten Prüfsignale häufiger als die Übertragungs-Prüfsignale sind.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die adressierten Prüfsignale Altersinformationen entsprechend dem Alter der Daten enthalten, welche die Qualität der Kommunikation zwischen der gegebenen und jeder anderen erkannten Station angeben, die von den Stationen, welche die adressierten Prüfsignale empfangen, dazu genutzt werden können, andere Stationen zur Kommunikation auszuwählen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfsignale Leistungsgradient-Informationen, entsprechend der Gesamt-Sendeleistung enthalten, die jede erkannte Station benötigt, um andere erkannte Stationen zu erreichen, mit denen jede erkannte Station kommunizieren kann, welche von der Station, welche die Prüfsignale empfängt, dazu genutzt werden können, andere Stationen zur Kommunikation auszuwählen.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass Verfolgungssignale von einer Herkunfts- zu einer Zielstation gesendet werden, wobei die Verfolgungssignale mehrere Wege zum Ziel nehmen und dabei Leistungsgradienten-Informationen erstellen, die von Stationen des Netzes dazu genutzt werden können, einen Weg für die Datenübertragung von der Herkunftsstation zur Zielstation auszuwählen.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Leistungsgradienten-Nachricht von der Zielstation zu der Herkunftsstation gesendet wird, wobei die Leistungsgradienten-Nachricht Daten entsprechend der Gesamt-Sendeleistung enthält, die benötigt wird, um eine Datennachricht über einen optimalen Weg von der Herkunftsstation zur Zielstation zu übertragen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass alle Nachrichten, die durch das Netz geleitet werden, Leistungsgradienten-Informationen, entsprechend der Gesamt-Sendeleistung enthalten, welche die Nachricht benötigt, um alle entsprechenden Stationen auf ihrem Weg durch das Netz zu erreichen, so dass eine optimierte Wegführung der Nachrichten durch das Netz zu ermöglichen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Stationen, die Prüfsignale von der gegebenen Station empfangen, der gegebenen Station durch das Senden von Antwortsignalen antworten, dass die gegebene Station die Anzahl der Antwortsignale, die sie von verschiedenen Stationen empfängt, mit einem vorbestimmten Wert vergleicht und dass sie mindestens einen Übertragungsparameter abändert, falls die Anzahl der Antwortsignale nicht mit dem zweiten Wert übereinstimmt, bis die An zahl der von der gegebenen Station empfangenen Antwortsignale mit dem vorbestimmten Wert übereinstimmt.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Rufkanälen definiert wird, dass jeder Rufkanal außer dem ersten eine höhere Datenrate als der vorhergehende Rufkanal hat, und dass ein anderer Rufkanal gemäß eines zweiten vorbestimmten Merkmals ausgewählt wird, der eine andere Datenrate als der vorhergehende Rufkanal hat, falls die Anzahl der Antwortsignale nicht mit dem vorbestimmten Wert übereinstimmt.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das erste vorbestimmte Merkmal die Datenrate und/oder die Sendeleistung des Rufkanals beinhaltet, wobei der Rufkanal nach der höchsten zur Verfügung stehenden Kanal-Datenrate und/oder der niedrigsten zur Verfügung stehenden Kanal-Übertragungsleistung gewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite vorbestimmte Merkmal die Datenrate und/oder die Übertragungsleistung des Rufkanals beinhaltet, wobei die verschiedenen Rufkanäle so gewählt werden, dass sie eine zunehmend niedrigere Kanal-Datenrate und/oder eine zunehmend höhere Kanal-Übertragungsleistung haben.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der vorbestimmte Wert, der mit der Anzahl der Antwortsignale verglichen wird, berechnet wird und einer gewünschten Anzahl von Nachbarstationen entsprechen soll, die einer gegebenen Station als Zwischen- oder Zielstation zur Verfügung stehen, um es der gegebenen Station zu ermöglichen, optimal mit einer ge wünschten Anzahl von anderen Stationen im Netz zu kommunizieren, ohne ungewünschte Probleme und Beeinflussungen zwischen Stationen hervorzurufen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Datenkanälen definiert wird, wobei jeder Datenkanal außer dem ersten einen höheren Datendurchsatz als der vorhergehende Datenkanal hat, wobei jede Station Daten zu ihren Nachbarstationen, nach der Feststellung der Verfügbarkeit dieser Nachbarstationen, auf den gewählten Datenkanälen sendet.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenkanäle mit den zugehörigen Rufkanälen korrespondieren, wobei ein Datenkanal, der für die Übertragung von Daten gewählt wird, mit dem gewählten Rufkanal korrespondiert.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Datenkanälen einem einzigen Rufkanal entsprechen, wobei die Datenkanäle von den Stationen auf Aktivität überwacht werden und eine Station, die Daten senden möchte, einen Datenkanal wählt, der als frei erkannt wurde, so dass die Verwendung von Datenkanälen zwischen Stationen optimiert wird.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass Prüfsignale, die von jeder Station auf den Rufkanälen gesendet werden, Informationen enthalten, welche die Absicht einer die Prüfsignale sendenden gegebenen Station anzeigen, zu einem gewählten Kanal zu wechseln, der dann als aktiv gekennzeichnet wird, um es anderen Stationen zu ermöglichen mit der gegebenen Station erfolgreich auf dem gewählten Datenkanal zu kommunizie ren.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass Prüfsignale in regelmäßigen Abständen von Stationen gesendet werden, die versuchen, eine Verbindung mit anderen Stationen herzustellen, wobei andere Stationen, welche die Prüfsignale empfangen, auf eine zufällige Anzahl an Prüfsignalen antworten, die gleich groß oder kleiner als die Anzahl der gesendeten Prüfsignale ist.
Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Zeitintervall zwischen dem Senden von Prüfsignalen durch einen Prüfsignal-Taktgeber an jeder Station gesteuert wird, wobei der Prüfsignal-Taktgeber ein Zeitintervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden Prüfsignalen festlegt, das länger als die Dauer eines Prüfsignals ist, und wobei er Antwortsignale während der Zeit zwischen den aufeinanderfolgenden Prüfsignalen sendet.
Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass Intervalle zwischen dem Senden zweier aufeinanderfolgender Prüfsignale an jeder Station abhängig davon, ob die Station Daten zu senden hat oder nicht, variiert werden, wobei der Prüfsignal-Taktgeber ein erstes relativ kurzes Zeitintervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden Prüfsignalen festlegt, wenn die Station Daten zu senden hat, und ein zweites relativ langes Intervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden Prüfsignalen, wenn die Station keine Daten zu senden hat.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass bestimmte wichtige Stationen Prüfsignale senden, die sie kennzeichnende Daten enthalten, wobei andere Stationen, welche diese Prüfsignale empfangen, im Gegenzug ihre eigenen Prüfsignale abändern um die Daten, welche die wichtigen Stationen kennzeichnen, einzubinden, so dass auch von den wichtigen Stationen entfernte Stationen diese Daten erhalten.
Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die bestimmten wichtigen Stationen Netzübergangsstationen, Zertifizierungsstationen und von Zeit zu Zeit Herkunfts- oder Zielstationen beinhalten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass aktualisierte Software für den Betrieb der Stationen durch das Hochladen aktualisierter Software auf eine ausgewählte Station verteilt wird und dass Teile der aktualisierten Software zu anderen Stationen verteilt werden, bis jede andere Station die vollständige aktualisierte Software hat.
Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die aktualisierte Software in Blöcken verteilt wird, die Daten zur Version und der Blocknummer beinhalten, um es den Stationen zu ermöglichen, die aktualisierte Software aus einer Vielzahl von empfangenen Blöcken zusammenzusetzen.
Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Block der aktualisierten Software Zeitdaten aufweist, die das Datum und die Zeit angeben, wann die aktualisierte Software benutzt werden muss.
Kommunikationsnetz mit einer Vielzahl von Stationen (A bis O), von denen jede in der Lage ist, Daten zu senden und zu empfangen, so dass das Netz auf einer Vielzahl von Kanälen Daten von einer Herkunftsstation (A) zu einer Zielstation (O) über mindestens eine Zwischenstation (B, I, M) übermitteln kann, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Stationen aufweist: a) einen Prozessor (148, 149, 150), der dazu imstande ist mindestens einen Rufkanal, der verschieden ist von mindestens einem Datenkanal, zu definieren und der dazu imstande ist, in zeitlichen Abständen gemäß eines ersten festgelegten Merkmals einen Rufkanal für die Übertragung von Prüfsignalen zu anderen Stationen festzulegen. b) Übertragungseinheiten (127 bis 132, 146, 147), die dazu vorgesehen sind, Prüfsignale in zeitlichen Abständen auf dem gewählten Rufkanal zu senden, wobei andere Stationen, welche die Prüfsignale einer gegebenen Station empfangen, direkt oder indirekt über mindestens eine dazwischenliegende Station (B, I, M) antworten, um dadurch ihre Bereitschaft als Ziel- oder Zwischenstation zu signalisieren, und c) Empfängereinheiten (101 bis 103, 127 bis 132, 146, 147), die mit dem Prozessor (148 bis 150) zusammenarbeiten, um die direkten oder indirekten Antworten der anderen Stationen auf diese Prüfsignale gemäß eines zweiten festgelegten Merkmals auszuwerten, um andere Stationen ausfindig zu machen, mit denen die gegebene Station optimal kommunizieren kann.