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Die
Erfindung betrifft ein Funkübertragungssystem
mit Funkvorrichtungen, die miteinander über einen Funkbus verbunden
sind, und eine Funkvorrichtung sowie ein Verfahren zur Übertragung
von Funksignalen innerhalb dieses Funkübertragungssystems.
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Aus
Druckschrift
DE 39
08 940 A1 ist ein System mit einer Mehrzahl von Sende-Empfangs-Stationen
und einer vorgegebenen Anzahl von Verkehrskanälen, auf denen die Stationen
miteinander kommunizieren, bekannt. Die
DE 39 08 940 A1 beschreibt
ein leitungsvermitteltes Verfahren, bei dem schrittweise Kanäle zwischen
benachbarten Sende-Empfangs-Stationen
belegt werden.
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Aus
DE 38 43 565 A1 ist
ein Funkübertragungssystem
bekannt, das Funkvorrichtungen, insbesondere mobile Funktelefone,
enthält.
Diese sind zum wechselseitigen Übertragen
von Funksignalen miteinander über
eine Funkverbindungskette, einem sogenannten Funkbus, verbunden.
Der dortige Funkbus wird aus drahtlos miteinander verbundenen Funkbuselementen
gebildet, die wiederum drahtlos mit den Funktelefonen verbunden
sind. Somit sind in dem dortigen Funkübertragungssystem die Funkvorrichtungen
(Funktelefone) nur mittelbar über
die dortigen Funkbuselemente miteinander verbunden. Wie in
DE 38 43 565 A1 ,
Spalte 4, letzter Absatz beschrieben, erfolgt dort eine Funkübertragung
zwischen zwei Funktelefonen stets über die betreffenden Funkbuselemente
und über
eine dazwischen liegende Zentraleinheit. Demnach enthält das dortige
Funkübertragungssystem
einen aufwendig aufgebauten Funkbus. Wie der Zugriff auf den Funkbus
erfolgt, wird dort nicht näher
beschrieben.
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Aufgabe
der Erfindung ist es ein Funkübertragungssystem
mit einem einfach aufgebauten Funkbus sowie eine Funkvorrichtung
und ein Verfahren zur Übertragung
von Funksignalen innerhalb dieses Funkübertragungssystems vorzuschlagen.
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Gelöst wird
die Aufgabe durch ein Funkübertragungssystem
mit den Merkmalen nach Anspruch 1 sowie durch eine Funkvorrichtung
und durch ein Verfahren mit den Merkmalen nach einem der nebengeordneten
Ansprüchen.
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Demnach
enthält
jede Funkvorrichtung des Funkübertragungssystems
einen Speicher, in dem eine Liste abgelegt ist, die nur diejenigen
Funkvorrichtungen angibt, zu denen Funksignale übertragbar sind. Mit Hilfe
von einzelnen in den Listen angebenen Funkvorrichtungen ist eine
Reihenfolge festlegbar, nach der die Funkvorrichtungen auf den Funkbus
zugreifen. Somit können
die Funkvorrichtungen direkt miteinander Funksignale austauschen.
Funkbuselemente sind nicht erforderlich. Weiterhin kann durch Festlegung
verschiedener Reihenfolgen der Funkbus beliebige Topologien annehmen,
wie etwa offener Ring, geschlossener Ring oder Stern. Demnach kann das
Funkübertragungssystem
als dezentrales oder zentrales Funknetz ausgebildet werden.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu
entnehmen.
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Im
weiteren wird die Erfindung anhand dreier Beispiele und unter Zuhilfenahme
folgender Figuren beschrieben:
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1 zeigt
schematisch ein Funkübertragungssystem,
Listen für
Funkvorrichtungen und eine daraus festgelegte Reihenfolge für den Zugriff
auf den Funkbus, wobei jede der Funkvorrichtungen Sichtfunkverbindung
zu allen anderen Funkvorrichtungen hat.
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2 zeigt
schematisch das Funkübertragungssystem,
die Listen und eine anders festgelegte Reihenfolge, wobei eine der
Funkvorrichtungen nur zu einer einzelnen der anderen Funkvorrichtungen Sichtfunkverbindung
hat.
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3 zeigt
schematisch das Funkübertragungssystem,
die Listen und eine wiederum anders festgelegte Reihenfolge, wobei
zwei der Funkvorrichtungen nicht jeweils zu allen anderen Funkvorrichtungen
Sichtfunkverbindung haben.
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Die
nachfolgend beschriebenen Beispiele betreffen ein und dasselbe Funksystem,
wobei die 1 bis 3 verschiedene
Funkempfangsverhältnisse
betreffen, die durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahren zu verschieden
festgelegten Reihenfolgen C1 bis C3 und zu entsprechend verschiedenen
Funkbus-Topologien führen.
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In
den 1 bis 3 sind dabei jeweils dargestellt:
- a) das Funkübertragungssystem
mit der jeweiligen Topologie;
- b) die Listen für
die Funkvorrichtungen und
- c) die anhand der Listen festgelegte Reihenfolge, nach der auf
den Funkbus zugegriffen wird.
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In 1a) ist schematisch ein Funkübertragungssystem,
welches hier ein drahtloses Bürokommunikationssystem
mit fünf
Funkvorrichtungen A bis E ist, dargestellt. Die Funkvorrichtungen
sind beispielsweise drahtlose Telefone oder Funkmodems für Personal
Computer. Jede der Funkvorrichtungen enthält einen Sendeempfänger TRX
und einen damit verbundenen Speicher MA bis ME. Beispielhaft für alle Funkvorrichtungen
ist in 1a) nur der Aufbau der Funkvorrichtung
A und E schematisch dargestellt. Die anderen Funkvorrichtungen B,
C und D sind symbolisch als Kreise dargestellt. Die Darstellung
nach 1a) betrifft eine Situation mit
optimalen Empfangsbedingungen für
jede Funkvorrichtung. Demnach besteht zwischen allen Funkvorrichtungen Sichtfunkbedingung,
so daß jede
der Funkvorrichtungen mit jeder anderen Funksignale austauschen kann.
Zur Übertragung
der Funksignale greifen die Funkvorrichtungen A bis E sukzessive
auf einen Funkbus RB, d. h. auf einen für das Funkübertragungssystem bereitgestellten
Funkkanal zu.
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In 1c) ist die Reihenfolge C1 zum Zugriff auf
den Funkbus angegeben. Diese Reihenfolge bestimmt ein Weiterreichen
einer Zugriffsberechtigung von einer der Funkvorrichtungen zur nächsten.
Gemäß der in 1c) angegebenen Reihenfolge C1 erhält der Funkbus
RB nach 1a) die Topologie in Form
eines sogenannten TOKEN-Ring. Die Reihenfolge wird anhand aller
in den Speichern MA bis ME abgelegten Listen festgelegt.
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In 1b) sind schematisch für die Funkvorrichtungen A bis
E die Speicher MA bis ME mit den darin gespeicherten Listen LA1
bis LE1 dargestellt. In jeder Liste sind diejenigen Funkvorrichtungen
angegeben, zu denen die Funkvorrichtung, für die die Liste gilt, eine
Funkverbindung aufbauen kann. In diesem ersten Beispiel sind aufgrund
der optimalen Empfangssituation in jeder Liste, wie etwa in LA1
für die
Funkvorrichtung A, alle anderen Funkvorrichtungen, wie hier B, C,
D, E in LA1, angegeben. Demnach können Funksignale von jeder
Funkvorrichtung an alle anderen übertragen
werden.
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Um
nun anhand der Listen LA1 bis LE1 die Reihenfolge C1 nach 1c) festzulegen, werden die in den Listen
angegebenen Funkvorrichtungen nach Rängen I bis V geordnet. In diesem
Beispiel werden die Funkvorrichtungen anhand ihrer Kennungen A bis
E alphabetisch geordnet, wobei die Funkvorrichtung A dem ersten
Rang I zugeordnet wird. In jeder Liste LA1 bis LE1 wird nun diejenige
dort angegebene Funkvorrichtung markiert, die gemäß der Rangordnung
der Funkvorrichtung folgt, für
die die Liste gilt, d. h. in LA1 die Funkvorrichtung B mit dem Rang
II, in LB1 die Funkvorrichtung C mit dem Rang III usw..
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Die
Reihenfolge C1 nach 1c) zum Zugriff
auf den Funkbus ergibt sich dadurch, daß nach eigenem Zugriff auf
den Funkbus durch eine der Funkvorrichtungen (z. B. C), diese eine
Zugriffsberechtigung, einen sogenannten Token, an die innerhalb
ihrer Liste (hier LC1) markierten Funkvorrichtung (d. h. hier an
D) sendet. Demnach wird der Token gemäß dem Beispiel nach 1 in
der Reihenfolge C1: A, B, C, D, E; A, B usw. von einer zur nächsten Funkvorrichtung
weitergegeben.
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In 2 ist
ein zweites Beispiel des erfingungsgemäßen Funkübertragungssystems schematisch
dargestellt. Die 2 ist vergleichbar zur 1 aufgeteilt
in
- a) Darstellung des Funkübertragungssystems,
- b) Darstellung der gespeicherten Listen und
- c) Darstellung der Reihenfolge zum Zugriff auf den Funkbus.
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In 2a) ist das Funkübertragungssystem in einer
Anordnung dargestellt, die von einer Empfangssituation ausgeht,
bei der die Funkvorrichtung C so abgeschattet ist, so daß sie nur
zur Funkvorrichtung B Sichtverbindung hat. Diese Abschottung der Funkverbindung
C ergibt sich in diesem Beispiel dadurch, daß die Funkvorrichtungen A,
B, D und E sich in einem Raum befinden, die Funkvorrichtung C jedoch
in einem Nachbarraum. Es soll nun die Topologie des Funkbuses RB
an die nach 2a) dargestellte Situation
angepaßt
werden.
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Dazu
werden nach 2b) Listen LA2 bis LE2
erstellt, die in den Speichern MA bis ME der Funkvorrichtungen A
bis E abgelegt sind. Das Erstellen einer jeden Liste erfolgt durch
Auswertung der Empfangsverhältnisse
an jeder Funkvorrichtung. Beispielsweise wertet die Funkvorrichtung
B ihre Empfangsverhältnisse
aus durch Abtasten der Funkkanäle
(Scanning) und stellt somit fest, daß sie Funksignale von und zu
allen anderen Funkvorrichtungen empfangen bzw. senden kann. Diese
Funkvorrichtungen A, C, D und E werden wie bereits an 2 beschrieben,
entsprechend der Rangordnung I bis V in die Liste LE2 eingetragen.
Die Funkvorrichtung C stellt anhand des Abtastens der Funkkanäle fest,
daß sie nur
zur Funkvorrichtung B Funksignale übertragen kann. Entsprechend
ist in ihrer Liste LC2 nur diese Funkvorrichtung B eingetragen.
Innerhalb der Listen LA2 bis LE2 werden nun Funkvorrichtungen markiert, um
eine Reihenfolge C2 (siehe 2c)) festzulegen. Die
Markierung der Funkvorrichtungen erfolgt entsprechend der Rangordnung
I bis V und wie bereits anhand 1 beschrieben.
Demnach sind folgende Funkvorrichtungen markiert: B in LA2, C in
LB2, B in LC2, E in LD2 und A in LE2.
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Die
Reihenfolge C2 nach 2c) ergibt sich nun
wie folgt: Der Token wird von der Funkvorrichtung, die zuletzt Zugriff
auf den Funkbus hatte, an diejenige Funkvorrichtung weitergegeben,
die innerhalb der Liste entsprechend der Rangordnung dieser Funkvorrichtung
folgt. Somit gibt die Funkvorrichtung A den Token weiter an die
Funkvorrichtung B, diese wiederum gibt den Token weiter an die Funkvorrichtung
C. Von dort aus wird der Token zurückgegeben an die Funkvorrichtung
B. Die Funkvorrichtung B stellt nun fest, daß sie den Token von der Funkvorrichtung
C, an die sie den Token bereits gesendet hat, zurückgesendet
hat. Daher wird nun der Token an die nächstfolgende Funkvorrichtung
innerhalb der Rangordnung weitergegeben, d. h. an die Funkvorrichtung
D.
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Diese
Funkvorrichtung ist innerhalb der Liste LB2 durch eine zweite Markierung
gekennzeichnet. Nach Erhalt des Tokens gibt die Funkvorrichtung
D diesen weiter an die Funkvorrichtung E und diese wiederum gibt
den Token an die Funkvorrichtung A weiter. Damit ist ein Zyklus
innerhalb der Reihenfolge C2 beendet.
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Durch
das erfindungsgemäße Speichern
von Listen in jeder Funkvorrichtung und durch das Markieren einzelner
Funkvorrichtungen ist in Abhängigkeit
der momentanen Empfangssituation mindestens eine Reihenfolge zum
Zugriff auf den Funkbus festlegbar. Die beschriebene Markierung
der einzelnen Funkvorrichtungen steht beispielhaft für andere denkbare
Markierungen. Je nach Häufigkeit
der in den Listen angegebenen Funkvorrichtungen sind ein oder mehrere
Reihenfolgen denkbar. Anhand eines dritten Beispieles soll nun die
Festlegung einer Reihenfolge bei einer veränderten Empfangssituation beschrieben
werden. Veränderungen
der Empfangssituation können
z. B. dadurch auftreten, daß die Funkvorrichtungen
beweglich sind und ihren momentanen Aufenthaltsort ändern. Weiterhin
ist denkbar, daß nichtbewegliche
Funkvorrichtungen von Zeit zu Zeit an anderen Orten installiert
werden. Auch können
zu bereits vorhandenen Funkvorrichtungen noch weitere Funkvorrichtungen
hinzukommen.
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In 3,
die entsprechend den vorhergehenden Figuren gegliedert ist, ist
als drittes Beispiel eine weitere Empfangssituation dargestellt
mit den daraus sich ergebenden Listen und mit der daraus resultierenden
Reihenfolge. In der nach 3a) dargestellten
Situation sind die Funkvorrichtungen C und E abgeschattet. Die Funkvorrichtung
C hat dabei nur Funkverbindung mit der Funkvorrichtung B. Die Funkvorrichtung
E hat dabei nur Funkverbindung zu den Funkvorrichtungen A und B.
Nach 3b) ergeben sich folgende Listen
LA3 bis LE3, die in den Speichern der Funkvorrichtungen abgelegt
sind: In LA3 sind die Funkvorrichtungen B, D und E angegeben. In
LB3 sind A, C, D und E, in LC3 ist nur B, in LD3 sind A und B und
in LE3 sind A und B angegeben. Die Funkvorrichtungen sind innerhalb
der Listen nach der bereits beschriebenen alphabetischen Rangordnung
I bis V geordnet. Durch die ebenfalls bereits beschriebene Markierung
einzelner Funkvorrichtungen in den Listen ergibt sich die nach 3c) festgelegte Reihenfolge C3: A, B,
C, B, D, A, E usw.. Der Zyklus dieser Reihenfolge C3 ist länger als
der Zyklus der anderen bereits genannten Reihenfolgen C1 und C2.
Aus Vergleich der 1, 2 und 3 wird
deutlich, daß der
Zyklus der festgelegten Reihenfolge umso länger wird, je schlechter die
momentane Empfangssituation sich darstellt. Auch sind bei schlechter
Empfangssituation wie anhand 3 ersichtlich,
nur wenige verschiedene Reihenfolgen festlegbar. Dennoch ermöglicht das
erfindungsgemäße oben
beschriebene Verfahren zumindest die Festlegung einer Reihenfolge
bei einer gegebenen Empfangssituation.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
kann in Funknetzen verschiedener Größen, wie etwa sogenannter ”large scale
cellular systems” oder ”pico cellular
systems” angewendet
werden. Durch den zyklischen Zugriff auf den Funkbus sind im Bereich
der Datenübertragung
auch Echtzeitanwendungen problemlos durchführbar. Weiterhin ermöglicht das
vorgestellte Zugriffsverfahren eine Datenübertragung mit geringen Schutzzeiten,
so daß die
Auslastung des Funkbusses sehr hoch ist. Darüberhinaus zeichnet sich das
einfache Verfahren durch einen geringen Protokollaufwand aus.
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Die
Reihenfolge, nach welcher die Funkvorrichtungen auf den Funkbus
zugreifen, kann etwa auch wie folgt bestimmt werden: Jede Funkvorrichtung
erstellt zunächst
eine Liste und markiert eine der dort angegebenen Funkvorrichtungen,
etwa die erste innerhalb der Liste. An diese wird nach eigenem Zugriff
auf den Funkbus der Token weitergegeben. Dann wird in der Liste
die nächstkommende
Funkvorrichtung markiert. Am Beispiel der Liste LA3 nach 3 wird
demnach zunächst
die Funkvorrichtung B markiert, dann der Token von A an B weitergegeben und
anschließend
die Markierung von B auf D übertragen.
Nach diesem Verfahren wechseln die Markierungen in den Listen zyklisch
ihre Plätze.
Am Beispiel nach 3 ergibt sich dann die Reihenfolge:
A, B, A, D, A, E, A, B, C, B, D, B, E, B: A, B, A usw. Eine Rangordnung
innerhalb der Listen ist nicht anzugeben, wodurch diese Variante
der ”zyklischen
Markierung” sehr
einfach auszuführen
ist. Die sich ergebende Reihenfolge jedoch hat eine recht lange
Periode, hier mit 14 Wechseln.
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Das
beschriebene Funkübertragungssystem eignet
sich nicht nur zum Einsatz im Bereich der Bürokommunikation, sondern es
sind auch andere zahlreiche Ausführungen
denkbar, wie etwa im Bereich dezentraler militärischer Funknetze, zentraler öffentlicher
Mobilfunknetze oder privater Bündelfunknetze.