Наземные постоянно поддерживаемые синхронные цифровые телекоммуникационные каналы используются между парами различных коммуникационных устройств. Под коммутирующим устройством подразумеваются, например, известные телефонные станции, соединенные линиями связи или обменивающиеся пакетами, для передачи речи/данных, мобильные базовые станции и мобильные подстанции, соединенные с ними, LAN (локальная вычислительная сеть) и т.д. Известные решения по соединениям подобных устройств обычно базируются на соединениях от точки к точке, предотвращающих эффективное использование сервисных ресурсов.
Целью изобретения является обеспечение совместного пользования для большего числа пользователей, чем то, которое может быть соединено связью от точки к точке, причем названные пользователи будут использовать меньшее число соединений и экономить полосу частот. Классическим примером является, например, то, что каждый телефонный абонент не может быть постоянно соединен непосредственно с тем, с кем ему необходимо иногда общаться.
Способ базируется на том принципе, что между двумя точками в системе выполнено определенное число физических соединений. Каждое соединение обладает способностью создавать вероятное препятствие для телефонного обмена (графика) в некоторой теоретической ситуации графика. При передаче данных используется общий ресурс, например, известный кабель или волокно, Ethernet - локальная сеть на основе протокола CSMA/CD, FDD, MAN, причем используется для многих. Коммуникация между сетями может базироваться на втором уровне OSI (соединение открытых систем), HDLC (высокоуровневый протокол управления каналом), на SDLC (протокол передачи данных, разработанный IBM), т.п. или на третьем уровне, т.е. на системных пакетах в соответствии с IEEE стандартами или им подобным. Обычно соединение с названными сетями базируется на третьем уровне, CSMA/CD (метод доступа) в локальной сети Ethernet, т.п.
Постоянные цифровые синхронные телесоединения используются также для соединения коммуникационных устройств, например, для соединения мультиплексоров между собой, для подключения цифровых концентраторов к телефонным станциям, подвижных базовых станций или радиотелефонных станций к центральным станциям, при этом соединения между локальной сетью LAN или подобной выполняются через мосты-маршрутизаторы для обеспечения межкомпьютерной связи. При обмене с ISDN терминалом каждое устройство содержит терминальное устройство связи.
Коммутирующее устройство отличается системами, используемыми в настоящее время или еще разрабатываемыми системами, которые осуществляют кабельное соединение, соединение на длину пакета или пакетную коммутацию и предоставляют возможность соединять абонентов с названным коммутирующим устройством. Обычно для соединения коммутирующих устройств друг с другом используют постоянные синхронные мультиплексированные или немультиплексированные соединения. В так называемых дистанционных соединениях для телефонных систем для локальной сети LAN используются мосты со стандартными интерфейсами, подобными G.703, V.35, V.36, т.п. Пакетные системы также можно использовать, например, когда применяются мосты для локальной сети Ethernet на основе протокола CSMA/CD или подобного для соединения локальных сетей LAN друг с другом.
Соединение от точки к точке устанавливают обычно через мультиплексоры посредством среды/способа, например кабеля, провода, оптиковолокнистого кабеля, радиосвязи, световодной линии или спутника.
Цифровые синхронные сети, построенные по этому принципу, оптимизируются по трафику между каждой парой коммутирующих устройств, при соединении их друг с другом.
Недостаток этого способа состоит в том, что пропускная способность передающей среды используется лишь для коммуникации между двумя точками, подлежащие соединению друг с другом. Это означает, что каждое соединение от точки к точке надо оптимизировать по отдельности в зависимости от пикового трафика.
Известна размещенная на спутнике динамическая система телеграфного обмена - трафика множественного доступа, причем индивидуальная пропускная способность каждого спутникового терминала управляется путем управления и изменения длины каждого пакета в соответствии с требованиями трафика в каждой наземной станции (SU, патент, 4625308).
Известен гибкий способ идентификации изменяющихся длин пакетов в спутниковой системе множественного доступа к коммутационному трафику TDMA (SU, патент, 686672).
Известны также общие коммутирующие пакеты коммутационных систем для речевых и информационных служб с эффективным использованием полосы частот и т.д. (SU, патент, 4698803).
Известны и разнообразные способы доступа, используемые в радиосистеме в разнообразных ситуациях трафика (GB, патент, 2165127).
Изобретение обеспечивает наземный способ и коммуникационную систему, содержащую общее соединение и совместное использование трех или более соединительных точек, размещенных в области, в пространстве или на участке.
Целью изобретения является создание способа, для использования на большой площади в наземной радиосистеме, который позволит обеспечить радиосвязь между различными типами стандартных коммутирующих устройств более гибким и дешевым способом более эффективно не менее чувствительным к помехам по сравнению с известными системами.
Предлагается способ, предназначенный для решения определенной проблемы - коммуникации в пределах области или пространства определенного географического региона.
Этот способ реализуется соединением трех или более терминалов независимых или зависимых узловых точек с общим коммутационным средством. Динамично, в соответствии с требованиями абонентского трафика передается, при необходимости, только такая информация в каждом соединенном сигнале, которая нужна для каждого индивидуального обслуживания, подлежащего передаче через коммуникационную систему селективно. Коммуникационная система для каждого соединенного синхронного цифрового сигнала передает информацию для каждого обслуживания в соответствии с потребностями, например путем временного квантования соединенных цифровых сигналов и выбора информации, которая должна быть передана. Передача информации через коммуникационную систему осуществляется в соответствии с системной структурой квантования времени, которая отделяется от временных структур, если таковые имеются, названных соединенных сигналов. Объединенные сигналы квантуются по времени, и осуществляется адаптация информации названных объединенных сигналов к временному квантователю коммуникационной системы перед передачей информации по коммуникационной системе, что требуется для каждого из сигналов, предназначенных к передаче.
На фиг. 1 приведена схема соединения от точки к точке между коммутирующими устройствами, например цепь телефонной станции;
на фиг. 2 - соединение между известными устройствами, например, между отдельными абонентскими устройствами, концентраторами N, которые мультиплексируются в цифровой электрически связанной системе;
на фиг. 3 - соединение мультиплексорной сети;
на фиг. 4 - традиционное соединение между собой локальных сетей LAN;
на фиг. 5 - цифровой мультиплексор на различные коммутирующие устройства, пример ветвления;
на фиг. 6 - подключение двух подстанций к старшей станции через соединение от точки к точке;
на фиг. 7 - соединение подвижных базовых станций или соответствующих устройств с центральной станцией через отдельные соединения;
на фиг. 8 - схематично конструкция коммуникационных сетей между коммутирующими устройствами в наземных устройствах;
на фиг. 9 - основные блоки предлагаемого устройства, т.е. наземную сеть, в которой различные коммутирующие устройства имеют общие обслуживающие средства;
на фиг. 10, a - схема общей коммуникационной системы в наземной коммуникационной сети широкого радиуса действия, например, между мобильной базовой станцией и станцией, соединенной с ней, пример осуществления;
на фиг. 10,b - то же, вариант;
на фиг. 11 - схема реализации на практике коммуникационной системы дальнего действия применительно к мобильным базовым станциям. Динамики трафика, которые сильно отличаются в различных частях в разные промежутки времени, адаптивно используют общие ресурсы коммуникационных систем в тех частях, которые наиболее пригодны в текущий момент времени, вариант;
на фиг. 12, a - линия радиосвязи от точки к точке, соединяющей разные коммутирующие устройства, (если станции настолько близки, что могут создавать помехи друг другу, то следует использовать разные частоты).;
на фиг. 12,b - система дальнего действия с общей частотой;
на фиг. 13 - схема различных соединений цифровых сигналов, подлежащих передаче, (передаются между станциями в системе дальнего действия в соответствии с изменяющимися требованиями к пропускной способности или возможными изменениями);
на фиг. 14 - основные блоки, реализующие способ временного квантования или дискретизации объединенных цифровых сигналов и передачу в соответствии со схемой временного квантования коммуникационных систем, и также каким образом переданный дискретный сигнал каждого объединенного сигнала восстанавливается на противоположном конце станции;
на фиг. 15 - схематично, как различные типы объединенных сигналов или информация об указанных сигналах, которые подлежат передаче через систему, во-первых, опознаются по содержанию перед предъявлением временной рамочной структуре коммуникационной системы и, во-вторых, восстанавливаются в исходной форме если необходимо, включая имитацию избыточной информации на противоположном конце станции;
на фиг. 16 - схематично, как избыточные дискретные сигналы сегментной информации в объединенном сигнале сравниваются с предшествующими дискретными сигналами во избежание передачи неизбыточной информации;
на фиг. 17, a - схема коммуникационной системы дальнего действия, содержащая одну или несколько центральных станций и одну или множество периферийных, соединенных с названной центральной станцией (станциями). Каждая центральная станция связана с некоторым множеством цифровых сигналов 1 ... n, при этом каждая из периферийных станций имеет множество соединенных цифровых сигналов 1 ... k;
на фиг. 17,b - схема реализации способа при использовании кабеля, оптического волокна или другой соответствующей среды;
на фиг. 18 - схема альтернативных рамочных структур системы, управляемой во времени и пространстве, при применении дуплекса или временного дуплекса. Временные отрезки в рамочной структуре коммуникационной системы представлены числом цифровых битов и защитным интервалом между временными рамками коммуникационных систем для предотвращения перекрытия, согласно изобретению;
на фиг. 19 - схематично как различные виды сигналов, мультиплексированных в соответствии с PCM (импульсно-кодовой модуляцией) или DС и т.п., или объединенный сигнал немультиплексированного типа дискретизируются и упаковываются в пакеты в рамочную структуру коммуникационной системы, согласно изобретению;
на фиг. 20 - схематично как последовательные дискреты цифровых сигналов 2 048 Мбит/с, мультиплексируемые в соответствии с G.732 с интервалом 2 мс, могут быть проанализированы на информационное содержание в каждом временном отрезке в объединенном сигнале, подлежащем размещению в подходящем временном отрезке коммуникационной системы для тех временных отрезков объединенного сигнала, которые должны быть переданы;
на фиг. 21 - основные блоки системы дальнего действия;
на фиг. 22 - схематично как информация в дискретном сигнале разрешается в создании нового временного канала в коммуникационной системе, а также как обнаруженная существенная информация после некоторого запрограммированного временного интервала использует пропускную способность коммуникационной системы;
на фиг. 23 - схематично как пакеты, несущие информацию пользователя в коммуникационной системе, собираются в объединенный восстановленный выходной сигнал. На фиг. 23 также показано, что управляющая информация между двумя станциями, имеющими связь или подготавливаемыми к связи, передается через управляющие пакетов;
на фиг. 24 - схематично как внешний информационный сигнал, приложенный к объединенному сигналу, или другие внешние сигналы управления, подлежащие передаче, опознаются и управляют установлением соединений в коммуникационной системе, пример выполнения;
на фиг. 25 - схематично как пакеты данных различной длины третьего уровня OSI (соединение открытых систем) накладывают на рамочную структуру в радиосети дальнего действия. Переменная длина адаптируется с различным числом временных отрезков в коммуникационной системе или с подмультиплексированием названной системы;
на фиг. 26 - структурные основы временного квантования коммуникационной системы путем деления на фиксированные временные отрезки и дополнительно обмен сигналами между каждой парой станций в соответствии с сигналами, которые передаются или принимаются;
на фиг. 27 - коммуникационная система.
Коммуникационной системой является система, в которой реализуется способ по изобретению. Такая система представляет собой радиосистему дальнего действия, распределяющая источники во времени и пространстве, причем временное квантование является дуплексным или частотно-дуплексным в соответствии с требованиями каждого абонента. Рамочная структура TDMA (множественного доступа с квантованием) используется в определенном временном шаблоне, т.е. каждая рамка TDMA (множественного доступа с квантованием) состоит из некоторого числа временных отрезков. Длительность каждого последовательного временного отрезка оптимизируется с учетом, помимо других факторов, минимизации потерь пропускной способности и минимизации задержки, чтобы сделать возможным включение других абонентов. Каждый временной отрезок будет представлен некоторым множеством цифровых битов, которые передаются через радиоканал пачками. Система предназначена для установки одного или нескольких соединений от точки к точке между двумя станциями или установки многоточечных соединений.
Объединенный сигнал представляет собой цифровой синхронный или асинхронный сигнал, мультиплексированный или немультиплексированный, или от точки к точке, содержащий рамки данных, соответствующие канальным линейным протоколам для телесистемы, удовлетворяющим второму уровню OSI, подобный CCITT (Международный консультативный комитет по телеграфии и телефонии), HDLC (высокоуровневый протокол управления каналом), SDLC (протокол передачи данных IBM).
Целью является четкая передача объединенного сигнала через коммуникационную систему с высоким качеством, учитывая битовые ошибки, т.п., и с минимизированной задержкой. Степень использования коммуникационной системы зависит от изменяющейся интенсивности трафика в объединенных сигналах.
Альтернативно объединенным сигналом может быть соединение, в котором коммуникационная система выполнена таким образом, что способна обрабатывать адресацию протокола третьего уровня OSI, типа OSMA/CD для сети Ethernet или другими протоколами данных.
Выборка представляет собой обнаружение содержимого в объединенном сигнале в последовательные временные интервалы. Обнаружение может быть связано с информацией в соответствующем временном отрезке в объединенном канале, например, для импульсно-кодово-модулированного сигнала, соответствующего G.732. Альтернативно выборка может состоять из одного или нескольких протоколов связи HDLC или их частей и т.д. Так, информация в каждой выборке, которая считается значимой для каждого абонента, передается через коммуникационную систему с учетом свободной пропускной способности, приоритета, т.д. Альтернативно, если требуется постоянное соединение, передается полный сигнал.
Внешняя сигнализация означает распределение пропускной способности в коммуникационной системе для каждого объединенного сигнала или группы сигналов, причем распределение управляется посредством цифровой телефонной станции вручную или каким-либо другим способом.
Общее количество услуг распределяется динамично и с учетом надобности трафика и распределяется при необходимости между всеми соединенными коммутирующими устройствами равномерно или с различными приоритетами. Речевые сообщения могут иметь более высокий приоритет, чем сообщение данных, поскольку для речи важна постоянная и короткая задержка. Несколько групп пользователей, например, обозначенных позицией 20 на фиг. 10b, причем каждая группа подключена через соответствующее коммутирующее устройство, аналогичным образом соединяются в одной и той же коммуникационной сети.
Возможно достичь более высокую степень эффективности использования полного числа соединений на участке или в пространстве. Большее число соединенных пользователей в регионе может использовать общие средства связи, чем в случае, если коммуникация устанавливается только между двумя постоянно соединенными коммутирующими устройствами в текущий момент на определенном числе соединений (фиг. 8 и фиг. 9, а также формула Эрланга для вычисления трафика). Общая потребность в соединениях внутри региона или участка оказывается ниже, чем предлагаемая известными решениями, поскольку большее число абонентов совместно пользуется сервисными ресурсами на базе большей статистической избирательности числа абонентов. Из фиг. 8 следует, что полоса частот, необходимая для соединения трех географически удаленных коммутирующих устройств 10, является суммой полос частот при пропускной способности в ряде каналов, т.е. 100 + 100. "100" является цифровой позицией для ряда соединений между каждым коммутирующим устройством для блокировки определенного трафика между двумя коммутирующими устройствами. Как показано на фиг. 9, если для трафика между тремя или более коммутирующими устройствами совместно используется общее сервисное средство связи в соответствии с трафиком, то общая полоса частот или общее число каналов для соединения всех взаимодействующих устройств уменьшается, что иллюстрируется общим числом соединений или полос частот с отдельными коммуникационными соединениями, "100 + 100" больше, чем если используются 110 таких соединений. Следствием этого являются более низкие затраты и в случае использования радиосвязи - меньшая потребность в частоте, особенно в случаях направленной радиосвязи в системе дальнего действия.
Наземные радиосистемы дальнего действия, имеющие динамично направленные антенные системы с разделенными средствами связи в соответствии с принципами времени и пространства, могут иметь сравнительно высокую цифровую пропускную способность для каждого радиоканала, что делает такие системы хорошо приспособленными и применимыми для коммуникационных сетей коммутирующих устройств. Путем использования дополнительных временных отрезков в коммуникационной системе для каждой станции или для различных частей информации, например временные отрезки, соответствующие PCM, HDLC, информационные рамки и т.п., в объединенном цифровом сигнале, подлежащем передаче в соответствии с потребностями трафика, оказывается возможным передавать или управлять передачей информации среди других возможных действий более эффективно, более гибко, без взаимных помех при более высокой скорости соединения-разъединения, чем это возможно при реализации известных решений в других радиосистемах дальнего действия наземного типа или, например, спутниковых системах с управлением коммутацией пачек на каждой станции.
Предлагаемый способ реализуется в радиосистеме дальнего действия, пропускная способность которой соответствует по крайней мере сумме потребностей трафика трех коммутирующих устройств. Для каждого коммутирующего устройства создается динамическая коммуникационная сеть (фиг. 10,а и фиг. 10,b). Как показано на фиг. 10,а, цифровые соединения 100 соединены с коммуникационной системой 150. Цифровые соединения коммутирующих устройств 10 и 19 соединены со станциями 200 и 210. В коммуникационной системе для вещания каждого из коммуникационных устройств имеется общий коммуникационный ресурс 220. На фиг. 10,b, показано, как можно использовать коммуникационную систему в альтернативных коммутирующих устройствах.
Преимущества системы при использовании радиосигналов становятся очевидны, когда потребности трафика внутри определенного локального региона сильно изменяются во времени и когда объем трафика или пики трафика перемещаются от местности к местности, например между пригородом и городом, вдоль основных дорог к различным точкам (фиг. 11). На фиг. 11 показано множество географически удаленных базовых станций 19, соединенных с коммутационной системой через цифровые сигналы 100.
На фиг. 11 схематично показано, как коммуникационная система посредством радио 220 находится в контакте с названными базовыми станциями 19, при этом соединения для мобильных базовых станций 10 на телефонной станции 10 передаются в обоих направлениях на каждую из соответствующих мобильных базовых станций 100 через названную коммуникационную систему. На фиг. 11 показаны основные блоки, поясняющие, как указанные базовые станции 19 могут использовать общее сервисное средство связи таким образом, что оно адаптивно в соответствии с потребностями трафика и динамично в соответствии с потребностями трафика используют общее сервисное средство связи. Адаптивность может быть самоуправляемой, т.е. пропускная способность используется постепенно по мере потребности в средствах связи. Альтернативно пропускная способность управляется телефонной станцией или группой объединяющих телефонных станций, или другим способом.
Если каждая из названных базовых станций соединена, например, через один или некоторое множество цифровых сигналов, обладающих пропускной способностью 1,544 или 2,048 Мкбит/с и каждый из названных сигналов мультиплексирован, чтобы удерживать некоторое число абонентских сигналов, например, 24, 32, 64, 128 или любое другое число, в зависимости от ширины полосы канала для каждого абонента в таком мобильном средстве связи, трафик (телеграфный обмен) передается через названную коммуникационную систему только для тех абонентов, которые имеют трафик.
Любой свободный временной отрезок в коммуникационной системе используется любым абонентом в мобильной системе. Коммуникационная система сама принимает решения, если необходимо, позволяющие избегать вредного влияния подсистем в выбранное время. Если возникают помехи, использование временных отрезков реорганизуется.
Для простоты на чертежах изображено лишь одно мобильное сетевое средство связи, однако различные иерархии коммуникационных потребностей в одной и той же сети могут использовать одну или несколько систем или систему в каждом регионе, в котором используется коммуникационная система.
Мобильная коммуникация предоставляет пример, как предлагаемым способом реализуется коммуникационная потребность в некотором числе базовых станций, действующих совместно внутри региона, например города с пригородами, с точки зрения трафика. Пиковая потребность в числе соединений между телефонной станцией и базовой станцией обычно значительно выше, чем средняя потребность каждой базовой станции. Возрастает потребность в базовых станциях, требующих соединений внутри района пространства между абонентами для сел, городов, учреждений и т. д. для NMT, GSM, беспроводных телефонов и далее для сетей персональных компьютеров PCN, UMTS и подобных средств связи.
Преимущества предлагаемого способа по сравнению с известными заключаются в следующем. Для пикового трафика происходит большая потеря средств связи относительно устанавливаемых соединений из-за того, что число соединений для каждой базовой станции ограничено для пикового трафика. Существуют трудности при создании сетей быстро и гибко известными способами, кроме использования телеоператоров.
Известная радиосвязь типа от точки к точке дает низкую эффективность по частоте (фиг. 12, а). На фиг. 12,а показано, как терминалы радиосвязи 300, каждый из которых обладает собственной частотой в одной и той же географической зоне, соединяют коммутирующие устройства 10. Также показано, что необходимо три пары частот 400, 401, 402, и эти пары могут блокировать названные пары независимо от того, осуществляется какой-либо трафик или нет. В настоящее время используют радиосистемы дальнего действия постоянного действия для создания постоянно связанных или для каждого индивидуально абонента динамически соединенных синхронных или асинхронных коммуникационных сообщений на абонентском уровне для телефонного или информационного общения (связи). Итак, соединение устанавливается с каждым абонентом в момент необходимости установки соединения в соответствии со способом сопряжения цепей (фиг. 12, b). В телефонной коммуникации используется схемная связь, которая представляется каждому пользователю, кооперативно пользующемуся TDMA, FOMA-системой, который пожелал установить связь. Существуют радиосистемы дальнего действия при незначительных спорадических асинхронных потребностях в передаче данных радиопакетного типа, которые используют случайное распределение средств связи, такие, как CSMA, ALOHA и т.д.
В соответствии с изобретением цифровые мультиплексированные или немультиплексированные телекоммуникации между коммутирующими устройствами осуществляются в системе дальнего действия, представляющей коммуникационные соединения внутри некоторой площади или пространства. Пропускная способность трафика системы настолько высока, что используется по крайней мере соединение трех или более коммутирующих устройств, каждое из которых характеризуется максимальной пропускной способностью, соответствующей 2 Мбит/с и/или 1,544 Мбит/с или 160-192 кбит/с.
Изобретение реализуется в радиосистеме дальнего действия, динамично соединяющей трафик в соответствии с потребностями в каждом средстве связи внутри каждого объединенного сигнала и реализующей прямые соединения, объединенные с фактическими потребностями полного трафика. Все коммутирующие устройства соединены с коммуникационной системой так, что избыточная информация, подобная неиспользованной информации в временных отрезках сигнала, может, по желанию, не передаваться в пределах каждого соединения, даже если интерфейс для каждого объединенного сигнала составляет, например, 2 Мбита/с, 1,544 Мбита/с или большей пропускной способности, например 8 - 10 Мбит/с и т.д.
Система дальнего действия создается с TDMA рамочной структурой. Возможна реализация такой системы с CSMA, способом расширенного распределения спектра.
Полная радиоканальная пропускная способность радиосистемы дальнего действия выбирается так, чтобы ее было достаточно для трех или более коммутирующих устройств, разнесенных в пространстве. Каждое коммутирующее устройство соединено с коммутационной системой через один или несколько цифровых сигналов, пропускная способность которых достигает по крайней мере пропускной способности, соответствующей 2,048 или 1,544 Мбита/с, 144 -, 160-192, т. д. или является кратной 64 кбит/с. Применение временного разделения в коммуникационной системе позволяет в зависимости от потребностей передачи информации для каждого объединенного сигнала динамично пользоваться названным общим коммуникационным средством связи (фиг. 13). Сигналы 1000, 1001, 1002 соединены с центральным устройством 200 системы. В соответствующих станциях 210 соответствующие сигналы соединены. Один сигнал 1000 в одной из периферических станций соединен с базовой станцией, и второй сигнал 1001 соединен с другим устройством.
Фиг. 14 представляет структуру передачи объединенных сигналов. Цифровые сигналы, подлежащие соединению и передаче, соответствуют стандартам CCITТ, G.703/G.704, V.35, V.36 или другим аналогичным международным стандартам. Обычно они мультиплексируются в соответствии с G.732/G.733, IK.721, I.720 ISDN, причем стандарты мультиплексирования для сжатых сигналов, подобные ADPCM или мобильные стандарты, в Европе, Японии, США и т.д. имеют 64, 32, 16, 8 кбит/с подделений на канал или соответствующую иерархию для широкополосных систем, т.е. соединенные 2,048 или 1,544 Мбит/с или другие стандарты, или де факто создаваемые стандарты для синхронной цифровой коммуникации между коммутирующими устройствами, SONET, SDN, т.д. Известно мультиплексирование в соответствии с канальными связными протоколами, подобными второму уровню OSI, для мостов между компьютерными сетями, т.п.
Информационные передачи требуют изменений в трафике для двух и более географически отдаленных коммутирующих устройств, которые совместно используют пропускную способность общей коммуникационной системы. Потребности трафика для каждого из названных коммутирующих устройств используют в различной степени пропускную способность коммуникационной системы внутри участка (пространства), охватываемого названной системой. Степенью утилизации управляют, помимо потребностей трафика, приоритеты и другие внешние управляющие условия. Если имеется свободная пропускная способность, объединенный цифровой сигнал передается напрямую. Альтернативно только определенные части каждого объединенного сигнала передаются через коммутационную систему, т.е. информация, сочтенная излишней в последовательных выборках, или каким-либо другим образом сочтенная излишней, не передается. Излишняя информация восстанавливается на противоположном станционном терминале сигналом, экономящим полосу частот, чтобы создать фиктивный прямой сигнал на противоположном конце (фиг. 14).
Как показано на фиг. 10,а, коммуникационная система 150 состоит из одной или нескольких периферийных станций 200, под каждой из названных центральных станций имеется одна или несколько периферийных станций 210, между центральными станциями и периферийными станциями существует радиосвязь, осуществляемая пачками 220, каждая центральная станция оснащена антенной системой 230, динамично управляемой в определенном направлении, названная центральная станция имеет входные терминалы для сигналов, подлежащих передаче на противоположную станцию, названные входные терминалы на центральной станции обозначены позициями 1000, 1001 и на периферийных станциях обозначены позициями 6000, 6001.
Информационное содержание в двух соединенных сигналах 2000, 2001 показано условно. Структура информационного тока показана схематично для иллюстративных целей. Позициями 1i1 и 1i2 обозначена та информация, которую желательно или необходимо передать названной системой. Другие части этого сигнала не являются существенными для данного приложения и нет надобности их передавать. Путем обнаружения на интервалах F1 и F2 соответственно сигналов, анализируя названные выборки с учетом заданных условий и требований, информация соединенных сигналов направляется во временные отрезки A1, B1, C1, т. д., предварительно выделенные каждому из сигналов 2000, 2001, и повторяется в следующей рамке 7000, A1, B2, C2 для следующей дискреты в коммуникационной системе.
Во время второй дискреты F2 обнаружено новое требование 2i3. Если очень требуется прямая передача, такой сигнал передается коммуникационной системе как можно быстрее.
Быстрое распределение можно также осуществлять удержанием некоторого числа временных отрезков, предварительно заготавливаемых в коммуникационной системе без загрузки до любой степени системы в отрицательном смысле во время сильных нагрузок трафика.
Отсоединение уже распределенных сигналов имеет место, когда некоторое число последовательных выборок указывает, что текущую информацию больше не надо передавать. Благодаря прямому быстрому соединению и замедленному разъединению выполняется эффективная адаптация трафика, запросы на сигнализацию и, следовательно, перегрузка и сложность системы ограничены, если не реализуется тотальная динамика.
На фиг. 14 также показано, как информацию от выборки 2100 во временном интервале F1 переносится во временную рамку 5000 в коммуникационной системе (на фиг. 18 позиция 10.000) и восстанавливается на противоположном станционном терминале, при этом 3100 соответствует сигналам 3000, 3001, характер которых соответствует сигналам 2000, 2001, которые являются выходными сигналами на другом конце.
К каждому отдельному объединенному цифровому мультиплексированному или немультиплексированному сигналу для вероятной передачи через радиокоммуникационную систему присоединяются или отсоединяются специальные сигналы или временные рамки таким, что передача информации для каждого подсоединенного абонента к коммутирующему устройству от точки передачи управляется так, что в коммуникационной системе дальнего действия передается только та информация, которая необходима для каждого соединенного средства связи.
Цифровые сигналы, соединенные с системой и предназначенные к передаче, анализируются с учетом средств передачи трафика. Передача информации через радиокоммуникационную систему осуществляется путем передачи информации необходимой для каждого средства связи через радиокоммуникационную систему. Что касается фиг. 14, то информация, подлежащая передаче по радиокоммуникационной системе в одной рамке, обозначена позициями 1i1, 1i2, и 2i1, 2i2. Здесь изображены две последовательные выборки F1, F2, 2010. Количество информации, которое следует передать в каждом временном отрезке коммуникационной системы, задается некоторым объемом пространства для информации. В зависимости от содержания информации в каждой порции информации, которая может состоять из речевого канала в 64 кбит/с РСМ (импульсно-кодово-модулирующей) системы или 16 кбит/с для переносного телефона. Для эффективного использования коммуникационной системы выполняются различные типы мультиплексирования на временных отрезках или пачках коммуникационной системы. Это показано на фиг. 14, где информация на временном отрезке А1 состоит из информации из двух каналов в РСМ системе, HDLC или аналогичной системе, которая поступает от 2000, 2001.
Длина названной выборки адаптируется по приемлемой временной задержке сигналов, подлежащих передаче через систему, и число битов в пачках коммуникационной системы также оптимизируется.
Гибкость и динамические возможности предлагаемой системы применительно к трафикам становятся очевидными, если сравнивать с известными системами или системой, в которой каждая станция в радиокоммуникационной системе должна подвергаться проверке на длину пачки после каждого изменения потребностей.
В приведенном примере была описана передача в одном направлении: от центральной станции к периферийной станции, но передача в обратном направлении осуществляется аналогично.
В случаях, когда информация, содержащаяся в одном временном отрезке мультиплексированного соединенного сигнала, необязательно должна быть передана через радиокоммуникационную систему, такую информацию можно передавать в меньшей полосе частот или вовсе пропущена. Затем выполняется восстановление на противоположном конце коммуникационной системы в течение такого временного интервала, который требуется для генерирования синхронного цифрового потока или восстановления цифрового сигнала к исходной форме.
Подобные условия передаются между взаимодействующими станциями.
В дополнение к предлагаемому способу, коммуникационная система может быть обеспечена функцией управления соединением/отсоединением внешних устройств, телефонных станций, т.п.
На фиг. 15 схематично проведена схема реализации, основного способа, применяемого помимо всего прочего, к немультиплексированным сигналам.
Для каждого объединенного сигнала обозначается битовый поток. Наличие информации, которая должна быть передана, устанавливается на интервале 1 выборки, информация A1, B1 и время размещены в рамке коммуникационной системы. В течение одного или нескольких последующих временных отрезков 2 в объединенном сигнале 1010 нет информации, подлежащей передаче. Информация B2 в сигнале 1011 является выделенным временем в последующих рамках 5010.
Если объем информации изменяется случайно, как, например, длины пакетов в компьютерных системах, третьем уровне OSI, можно использовать несколько временных рамок в каждой рамке 7000 и альтернативно несколько последовательных рамок используются в коммуникационной системе для абонентов в зависимости от прямой передачи. Их входящих пакетов необходимые данные можно считывать с помощью коммуникационной системы и использовать для генерирования подходящего соединения и сигнализации на противоположную станцию или станции.
В коммуникационной системе в качестве передающей среды используются локальные сети типа Ethernet либо альтернативно волокна, кабели, провода, т.п. Основой этого способа является динамичное распределение времени для передачи в коммуникационной системе в зависимости от содержания информации в соединенных сигналах. Существенны два базовых принципа или комбинация названных принципов для динамического правления передачей информации через коммуникационную систему: во-первых, передачей информации управляют через сигнализирующие каналы объединенных цифровых сигналов 100, например, Т16 в мультиплексированном 2,048 Мбит/с сигнала или через соответствующие каналы для 1,544 сигнальных стандартов, или внешнюю сигнализацию, и, во-вторых, передача информации, управляемая последующими сегментами каждого объединенного сигнала, которые сравниваются с предыдущими сегментами в соответствии с предопределенными управляемыми условиями сравнения до выполнения передачи информации в системе (S1 и S2 на фиг. 16).
В тех случаях, когда условие сравнения показывает, что информация, находящаяся в сегменте, не должна быть прямой, об этом сообщается противоположной станции в коммуникационной системе. На противоположном конце информация о ранее переданной информационной порции при необходимости используется повторно для имитации сигнала. Условия сравнения, например, для различных временных отрезков в мультиплексированном объединенном сигнале, могут различаться по причине существования различных требований к различным средствам связи, например для передачи речи, данных или изображений и т.п. Поэтому возможно передавать определенные временные каналы, например, 64 кбит/с РСМ СС1ТТ С. 732 в объединенных мультиплексированных сигналах прямым способом через коммуникационную систему. Это применимо к сигнальным каналам в объединенных сигналах или другим каналам, которые по какой-либо причине обладают приоритетом или постоянно соединены, или приобретают пропускную способность, когда требуется. Каналы в этом случае сопоставляются с временными отрезками в объединенном сигнале или определенному связному пакету данных в объединенном сигнале и т.п.
Обнаруженный сегмент (выборка) может состоять из одного или нескольких, или частей временных каналов объединенного сигнала, если они мультиплексированы, как описано выше.
Причина этого в том, что некоторым средствам связи может потребоваться несколько раз по 64 кбита/с, как для ISDN, или передача данных со скоростью 256 кбит/с или что-то подобное.
Система адаптирована для передачи информации между телефонной станцией и подвижными базовыми станциями, и, поскольку канальная скорость может составлять 32 или 16 кбит/с, обнаруженный сегмент адаптируется в соответствии с ней так, чтобы при управлении оптимизировалась передача через коммуникационную систему только необходимой канальной информации.
На фиг. 16 показывается, как последовательные сегменты информации в объединенном сигнале 1010 опознаются в качестве S1, S2 т.д. и как результат названных выборок хранится в 1 и 2, 20, 000, где он сравнивается с предшествующей информацией. В третьей выборке схематично показано, что несколько выборок S2 влекут отключение информации. Также схематично показано, что если обнаружится, что содержание информации S2 не надо передавать в третьем временном отрезке, соответствующий импульсный приемопередающий канал информации в коммуникационной системе 5000, S2 отсоединяется, т.е. прекращается временное резервирование для полной передачи информации, представленной в сегменте. Однако информация по-прежнему имитируется на противоположной станции.
Через управляющий канал или управляющие каналы SO между центральной станцией и связанными периферийными станциями, показанными схематично, в коммуникационной системе 209 выполняется необходимая сигнализация на противоположный конец системы в обоих направлениях для восстановления и адресации переданных пачек по правильным пунктам назначения.
Для предотвращения перегрузки системы, когда система обладает ограниченной пропускной способностью, система используется только для определенного объема трафика в таких случаях, когда используются описанные выше методы с тотальной динамикой. Другими словами, ограниченный ресурс пропускной способности сохраняется в случаях, когда коммуникационная система взаимодействует с некоторым множеством подсистем, возможно создающих взаимные помехи во времени и пространстве, чтобы не заблокироваться. Однако если по-прежнему существуют перегрузки, применяются приоритеты или производятся временные последовательные отсоединения пользователей, обладающих более низшим приоритетом, поднимаясь по иерархии приоритетов, пока проблема не будет устранена.
Например, речь может обладать более высоким приоритетом, чем данные. Определенным пользователям или временным отрезкам в объединенных сигналах или полным объединенным сигналам можно присваивать более высокий приоритет, чем другим сигналам.
Осуществляется быстрое выделение новых временных отрезков, когда обнаруживается необходимость их передачи. Временная пропускная способность для таких требований может быть выделена до постоянного распределения времени в системе в тех случаях, когда требуется в основном "прямое" соединение или когда желательно не потерять сколько-нибудь или ограниченное число битов информации или избежать дальнейшей задержки. Это соединение временных отрезков, предварительно выделенных в системе, задерживается на некоторое число последовательных выборок, чтобы избежать надобности в высокой сигнальной пропускной способности.
Эффективная динамика трафика порождается также системой, предназначенной медленно опрашивать существенно большее число периферийных станций, чем обычно общаются одновременно. При этом большое число радиостанций может быть соединено с сетью и опрашиваться только медленно на временных интервалах, на которых никакой информации не должно передаваться. Таким образом, можно создавать избыточные соединения без необходимости использовать больше, чем часть пропускной способности коммуникационной системы в нормальных ситуациях. Поэтому созданы, помимо прочего, частотноэффективные быстросоединяемые динамические коммуникационные сети, пригодные для удовлетворения спорадических потребностей трафика, избыточности при катастрофах, тревогах, т.п.
Перед соединением или выделением в коммуникационной системе для передачи объединенных сигналов информация, которую нет возможности непосредственно переслать через систему, сохраняется для последующей передачи до тех пор, когда в коммуникационной системе будет выделено время для тех сообщений, которые это потребуют. Обычно допускается потеря лишь ограниченного числа цифровых битов, например, в разговорном трафике во время соединения без обнаружения этого пользователем. Поскольку на получение временного распределения в коммуникационной системе требуется определенное время, возникает задержка, если необходимо передать всю информацию. Число утерянных битов информации в течение соединения различно для различных средств связи. Это использовано в известной DSI (интерполяция цифровой речи) концепции для спутниковой системы. Система использует изменяющуюся резервную передающую способность в зависимости от объема информации, который требуется срочно передать на коммуникационную систему.
Коммуникационная система обладает функциями, которые принципиально позволяют осуществлять прямое соединение по требованию абонентов. Информационная емкость выделяется непосредственно в следующей рамке коммуникационной системы и сигнализация может быть осуществлена непосредственно в этой рамке, если система оснащена, например, сигнальной функцией в дополнительной подходящей временной рамке независимо от предыдущего использования, непосредственно выделяемой внутри временного отрезка и быстро опознаваемой в качестве управляющей пачки. Эту функцию можно использовать так, чтобы новые выделения выполнялись временно до последующего непрерывного обновления.
Результатом является то, что уменьшается или исключается во времени настройки задержка и утеря данных.
Быстрое и "непосредственное" распределение новых потребностей трафика выполняется от периферийной станции путем использования предварительно зарезервированной, но не используемой пропускной способности и непосредственной сигнализацией в следующей рамке в направлении центральной станции. В экстренных случаях, если возникает необходимость, сигнализация может иметь место во временных отрезках, ранее выделенных и занимаемых трафиком, поскольку система опознает тип входящей пачки (ниже приведена информация, касающаяся управляющего сигнала).
В случаях, когда применяется последний из двух упомянутых выше базовых способов, т.е. когда способ соединения и отсоединения не управляется сигнальными каналами объединенных сигналов, возникает преимущество, состоящее в том, что коммуникационной системе нет надобности общаться с соединенным сообщением. Это существенное преимущество, поскольку различные изготовители и различные сообщения требуют сигнализации различного типа. В таких случаях важными требованиями являются: быстрая настройка, стабильность, прямая направленность, краткость задержки передачи, чтобы можно было соединять известные коммутирующие устройства без больших проблем. Каждый последовательный рамочный интервал времени в коммуникационной системе адаптируется с ассоциированным сообщением. Чтобы иметь возможность адаптировать систему к известным телекоммуникационным сообщения без реального возмущения, рамочное время составляет менее нескольких мсек для системы, когда происходит адаптация к сообщениям.
Кроме того, возможно применить коммуникационную систему, концентрирующую трафик к коммутирующим системам, не использующим сигнальные каналы, подобным синхронным цифровым телекоммуникационным сетям, например, в трафике между локальными сетями LAN. Способ выборки, сравнение и передачи "полезной" информации в определенной мере сходен с одним из видов цифрового сжатия речи в соответствии с DSI (интерполяция оцифрованной речи) или TASI. Одно различие состоит в том, что этот способ значительно шире и не ограничивается речью.
Дополнительным преимуществом предлагаемого способа является то, что отпадает необходимость проектировать системы дальнего действия с интерфейсами для оборудования абонентов, ассоциированных с системой. Это означает, что при создании систем дальнего действия нет необходимости проектировать специальное оборудование для соединения абонентов, как в известных системах. Можно использовать любые стандартные коммутирующие устройства. Это значит, что системы дальнего действия не будут настолько замкнутыми и специализированными, как существующие известные TDM/TDMA системы, для которых созданы специальные коммутирующие системы, не сделавшие данную систему более применимой в более широком аспекте.
Этот способ можно реализовать в среде, отличной от локальной сети 200, например в волоконном кабеле, проводе 230 и т.п. (фиг. 17a и 17b).
На фиг. 17, a показана базовая структура коммуникационной системы 200, причем названная система имеет одну или несколько центральных станций, каждая из которых имеет связь с ассоциированными периферийными подстанциями 210. Некоторое число цифровых сигналов 1...n, предназначенных к передаче на заданную периферийную станцию или станции, соединено с названной центральной станцией. На каждой из названных периферийных станций объединяются соответствующие сигналы к центральному и предназначаются для каждой из станций 1,... k. Позицией 10 обозначено коммутирующее устройство стандартного типа, и позициями 20 обозначены абоненты.
Наземная коммуникационная система длительности пачки, изображенная на фиг. 17, b в соответствии с описанным выше способом может быть реализована там, где локальная сетевая Ether среда заменена на провода, кабель или волокно. Преимущества в основном те же, что у радиоспособа, но обычно радиоспособ гарантирует более вероятный доступ.
Центральные станции обозначены позицией 90, и периферийные станции обозначены позицией 9, проволочная среда и т.п. обозначены позицией 230.
Этот способ наиболее удобен в радиосистемах дальнего действия, управляемых во времени и пространстве в соответствии с заявкой N PCT/ E 89/00047/. В этом случае коммуникационная система является управляемой во времени и пространстве системой. Преимущества этого типа управляемой во времени и пространстве системы, имеющей TDMA рамочную структуру, очевидны, поскольку преимуществом является то, что информация разбита на определенные временные фрагменты для повышения вероятности совместного пользования средствами связи во времени и пространстве. Тщательное временное управление внутри временных интервалов имеет существенное значение в случаях, когда нужно избежать неправильного использования передающей способности, т.е. не направлять в "неправильный" пространственный (область) сегмент.
В управляемой во времени и пространстве системе качество используемых в системах временных отрезков находится под контролем. Неиспользуемые временные отрезки для трафика анализируются на помехи, качество, т.д. При распределении времени в коммуникационной системе случайным образом плохой выбор временного и пространственного распределения между разными частями коммуникационной системы может повлечь неблагоприятные ситуации, подобные использованию трафика. Как правило, когда это необходимо, распределение должно выполняться быстро. Для предотвращения помех взаимодействия, которые трудно устранить без отсоединения большей части объединенного трафика в разных местах, например в различных городах, резервная пропускная способность в этой системе сохраняется.
Очевидные причины помех в так называемых рискованных парах пытаются исключить заранее. Другим способом является предварительный непрерывный выбор временных отрезков, которые будут выделяться для передачи, и измерение качества и результата таких последовательных выборок. Выбор времени для управляемых сигнальных пачек выполняется более тщательно, и информация, относящаяся к ним, дополняется мощными обнаруживающими ошибки способами. Пачки для трафика пользователей содержат более простое обнаружение ошибок, чем управляющие сигналы, чтобы избежать глубокого независимого анализа и обработки ошибок, а также понизить расходы в коммуникационной системе. Различные типы пачек быстро идентифицируются, поскольку синхронизирующая информация различна. В данных нормального пользователя синхронизирующая информация используется также для обнаружения ошибок, чтобы понизить расходы и снизить потребности при обработке.
Для обеспечения надежной сигнализации и малой сигнальной емкости потребность с сигнализации для установления соединения и разъединения оптимизируется. Когда используется DSI (интерполирование оцифрованной речи) или подобные функции, т. е. когда известный сигнальный канал не распределяет (информационную) емкость в случае подключения постоянной информационной емкости, сигнал потребности разбиваются на различные фазы.
Когда требуется, чтобы имело место существенно прямое соединение после обнаружения объединенного сигнала, временно используют предварительно выполненное распределение во времени и пространстве.
Новые требования для установления соединения распределяют временные отрезки внутри определенного временного интервала, состоящего из некоторого числа временных рамок или множественной рамки.
Полная корректировка и в некоторых случаях потребности в отсоединении временной и пространственной информационной емкости выполняются за дополнительное число временных рамок за суперрамку. Этим полностью непрерывным процессом корректировки достигается, помимо прочего, защита от коротких замыканий, фединга и т.д.
Этот способ обеспечивает быструю и циклическую корректировку, возможность прямого установления соединения без или с ограниченной временной задержкой, ограничение необходимой сигнальной емкости и возможность полной медленной циклической корректировки, предотвращающей, например, порождаемые федингом проблемы в радиоканале или другие нарушения.
Преимущества коммуникационной системы, использующей случайное или управляемое распределение в подходящей позиции во временной рамке, по сравнению с использованием определенным образом изменяющейся длины пачки для каждой пакетной транзакции или определенное число последовательных временных отрезков в зависимости от фактических потребностей графика являются очевидным особенно в управляемой во времени и пространстве системе, где фрагментация на хорошо определяемые временные отрезки и использование пространства в течение названных отрезков приносит основные преимущества тем, что обеспечивает более эффективное совместное пользование средствами передачи нескольким станциям, чем при использовании изменяющихся непрерывных длин пачек.
Предлагаемый способ более эффективен в динамическом распределении или отсоединении трафика без обширного реконструирования, обычно без него, при изменении трафика. Этим достигается повышенная гибкость по сравнению с применением вариации длины пачки в коммуникационной системе для цифровых мультиплексированных сигналов и подобной информации, которую можно фрагментировать перед передачей.
Коммуникационная система, базирующаяся на временном и пространственном управлении, снабжена устройством для общего использования структурированного времени во временных отрезках. Для достижения эффективной динамики трафика необходима в основном быстрая и надежная сигнализация между станциями. Чтобы исключить длительный процесс идентификации содержания каждой пачки, идентификация пачек выполняется заранее по приложенной синхронизирующей информации. В результате возможно реализовать отдельный процесс, осуществляемый, например, аппаратными средствами, чтобы непосредственно определить тип входящих пакетов. Приложенная синхронизирующая информация, состоящая из нескольких кодов, быстро идентифицируется и оценивается качественно. Это позволяет осуществить простой выбор, являются ли данные исключительно данными пользователя или управляющей информацией. В соответствии с этим способом в любой момент можно "получить" временной отрезок TDMA трафика и направить управляющие данные. Управляющая информация дополняется вспомогательным кодом обнаружения ошибки, для гарантии качества управляющих сообщений. Это довершается кодом циклической избыточности или альтернативным обнаруживающим ошибку кодом. Если система сильно загружена трафиком и возникают неполадки, чтобы быстро устранить проблему, а также распределить или перераспределить временные рамки и т. п., этот способ представляет возможность посылать временно управляющие информационные пакеты вместо данных пользователей.
Фиг. 18 - 24 более подробно иллюстрируют основные блоки динамичной коммуникационной системы.
Пачки разделяются по форме и функциям в зависимости от фактического объекта. На чертежах схематично показано, что необходимыми являются синхронизирующая информация; абонентская информация, а также, возможно, код ошибки и дополнительный управляющий код, и защитная область.
На фиг. 18 показана TDMA рамочная структура коммуникационной системы, если она выполнена частотно дуплексной или 10.000, или временно дуплексной 5.000. Ясно, что системная рамка разбита на временные отрезки в соответствии с TDMA, 10.020 или 5020.
Основная структура пачки изображена позицией 220. Общий объем информации или управляющих данных обозначен позицией 219. Показаны также синхронизационные данные 2311 и пакет, идентифицирующий тип. В случаях, когда дополняется обнаруживающий ошибки или исправляющий ошибки код, используется позиция 2312. Защитная область между пачками обозначена позицией 2313.
Если применяется временной дуплекс, индивидуально можно выполнять отдельные распределения средств связи в коммуникационной системе. Благодаря этому можно повысить компрессию пропускной способности данных в коммуникационной системе.
На фиг. 19 показано, как различные типы объединенных сигналов 200, 2001, 1002 адаптируются к размеру пачки коммуникационной системы различным мультиплексированием, если это необходимо. Другими словами, когда коммуникационная система работает с пропускной способностью 64 кбит/с для каждой пачки, четыре пользователя, использующие поотдельности пропускную способность канала 16 кбит/с, могут быть мультиплексированы в названную пачку. Наоборот, если объединенный абонентский канал имеет большую пропускную способность, чем названная пачка, то пользователь может быть представлен несколькими пачками в каждой последовательной рамке.
Если объединенный сигнал не обладает канальным делением для каждого абонента или, когда требуется несколько пачек в каждой рамке коммуникационной системы, как показано на фиг. 19 позицией 2313, то его информация передается последовательно от пачки к пачке. На фиг. 20 показан стандартный сигнал CCITT 2000, соответствующий G. 732. Этот сигнал используется только для иллюстрации. Можно использовать любой другой цифровой сигнал или временной сегмент. Цифровой поток 2,048 Мбит/с, который подлежит прямой передаче через коммуникационную систему, анализируется за 2 мс на информационное содержание. Общее содержание представлено 4096 цифрами битами. Они представляют 32 канала. Каждый канал содержит 128 бит (позиция 219) информации. В зависимости от того, надо ли передавать каждый обнаруженный абонентсикй канал (64 кбит/с) из 128, т.е. установлен канал или имеется свободная пропускная способность с учетом приоритетов и т.п., каждый набор информации из 128 бит на абонентский канал будет наложен на временные отрезки, пачки 220 или не будет. Если абонентский канал должен быть передан напрямую, то 128 бит подаются во временную рамку коммуникационной системы, причем временная рамка имеет длительность 2 мс. В течение следующих 2 мс будет передаваться следующее обнаруженное содержание из 128 бит и т.д., пока не потребуется разъединение. В обратном направлении все происходит наоборот.
Если выбран интервал 4 мс, то информационное содержание каждого канала будут определять 256 битов, т.д. Если выбран интервал 2 мс и каждый канал представляет 16 кбит/с, то информационное содержание каждого канала будет содержать 32 бита и т.д.
Вместо или в качестве дополнения к подразделению временных отрезков системы в соответствии с узкополосным TDMA в коммуникационной системе можно использовать широкополосный CDMA (множественный доступ с кодированным квантованием) или так называемый способ расширенного спектра.
Коммуникационная система, предназначенная для соединения трафика между различными коммутирующими устройствами, может быть выполнена так, что в системе дальнего действия станет возможно использовать пачки, длина которых изменяется динамично в соответствии с требованиями трафика. Этот особо пригодно для трафика между локальными сетями передачи данных, Ethernet, "эстафетного кольца", FDD1, а также для других интегрированных систем для речи и данных, которые используют сцепление длин пачек и т.п. Трафик локальной сети LAN не зависит от коммуникаций через мосты или аналогичные устройства, предназначенные для интеграции с синхронными телесетями, т.е. трафик в одной компьютерной сети (терминал - персональный компьютер) с переменной длиной используется в системе дальнего действия. В системе выполнено распределение средств связи с различными изменяющимися длительностями пачек. Однако обычно в коммуникационной системе используется изменяющееся число временных отрезков и если необходимо выполняется распределение.
Если система приспособлена к изменению длины пачек, например, к интерактивным приложениям в соответствии с 3-м уровнем OSI или аналогичным, то также приспособлена и рамочная структура, чтобы предотвращалось взаимное влияние географически близких подсистем. Для предотвращения взаимного влияния между центральными станциями, близко расположенными друг от друга, при применении временного дуплекса, используется адаптирование рамочного времени для разрешенной длительности передачи и разрешенной длительности приема и заданная максимальная полная длина пакета данных, подлежащих передаче. Этот принцип проиллюстрирован на фиг. 25, где применена переменная длина пакета.
Коммутирующие устройства, которые могут соединяться с системой, могут использовать полосы различных широт для каждого индивидуального временного канала. Это осуществляется в известном CCITT стандарте 64 кбит/с, который обеспечивает, например, высококачественную передачу речи. Новые услуги и использование в компьютерных и подвижных коммуникациях, которое выражается в потребности новых экономящих ширину полосы цифровых речевых алгоритмах, например 8 - 16 кбит/с, ADPCM в CT2, 34 кбит/с, ISDN базовый доступ и/или обмен данными, могут потребовать альтернативное мультиплексирование до 64 кбит/с, например, 144, 160, 256, 384 и т.д. вариации в качестве составляющих, например. 2,048 Мбит/с или 1,544.
На фиг. 21 изображены основные блоки коммуникационной системы. Позицией 203 обозначено устройство, управляющее информацией с учетом информационного содержания и определяющее информацию, которая должна быть передана. Позицией 202 обозначено устройство, которое позволяет посредством внешней сигнализации управлять распределением той информации, которая подлежит передаче через коммуникационную систему, и той информацией, которая может восстанавливаться или смоделирована. Позицией 209 обозначены коммуникационные потребности каждого из объединенных сигналов с соответствующим объединенным сигналом другой станции.
Устройство 204 относится к центральной станции. В иллюстрируемом варианте осуществления ясно видно, что две центральные станции 2500 могут объединяться.
На фиг. 22 схематично показано, как каждый объединенный сигнал последовательно обнаруживается и сравнивается на устройстве 20.000. В зависимости от результата устанавливается или прекращается соединение. Этот выполняется в устройстве 20.100. Через управляющий канал 20.101. сигнальная информация поступает на противоположную станцию.
Разнообразные условия для соединения и отсоединения, приоритетеы, длительности установления соединения весьма схематично изображены позициями 20.002, 20.001, 20.005, 20.006 и обмен управляющей информацией с коммуникационной системой позицией 20.007. Сигнальная пачка обозначена позицией 219 управляющая пачка - позицией 2192.
Коммуникационная система адаптирована для передачи цифровых мультиплексированных или немультиплексированных сигналов напрямую через систему посредством выборок путем подачи их в рамочную структуру и квантования пропускной способности коммуникационной системы. Возможно постоянное соединение или соединение по требованию.
Система может быть выполнена так, чтобы использовать известную сигнализацию как T 16 2 Мбит/с сигнал. Система проходит через каналы коммуникационной системы способом сопряжения цепей. В этом случае такая сигнализация обнаруживается посредством произвольной функции. Каналы, которые соединены в цепи, пользователь или программное устройство может соединить постоянно, вне зависимости от наличия трафика. При использовании способа, аналогичного описанному, каждый устанавливаемый канал в мультиплексированном сигнале может быть обнаружен по информации, которая должна или не должна быть передана. Например, в речевых сообщениях продолжительные последовательности пауз могут временно использоваться другим трафиком для более эффективного использования пропускной способности.
Различные приоритеты используются для того, чтобы гарантировать передачу информации независимо от состояния трафика. Это позволяет наложить на сигнальные каналы T 16, соответствующие 2,048 Мбит/с сигналам или аналогичные T 1, трафик высокого приоритета. Для предотвращения того, чтобы канал, установленный способом соединения в цепи, не заканчивался в "молчаливую пару" в случае трафика более высокого приоритета при большой нагрузке трафика, разъединение по причине взаимного влияния и т.д., устраняет временной отрезок, размещенный в разговорном сообщении, ограничение может быть сделано в течение допустимого временного интервала для "молчаливой пары".
Также возможно использовать пропускную способность трафика между несколькими подстанциями, особенно если центральные станции расположены в одном и том же месте. Если одна подстанция перегружена трафиком, параллельно работающая система может взять трафик на себя.
Позицией 20.100 схематично обозначена сигнализация на соответствующую станцию. Этим управляется информация данных, которой обмениваются с соответствующей станцией 2194 (фиг. 23).
На фиг. 23 показано, как канальная информация 219 вставляется в восстановленный цифровой сигнал. Также схематично показано, как управляющие данные 2191 управляют восстановлением цифрового сигнала для мультиплексированного сигнала 2000.
На фиг. 24 схематично показано внешнее управление канальным соединением. Для соединенных в цепь цифровых телефонных систем в Европе это выполняется в соответствии с T 16 в цифровом 2,048 Мбит/с сигнале. Этот принцип применим к любому внешнему управлению.
Сигнальный канал предписывает, чтобы четыре абонентских канала в цифровом сигнале были соединены и переданы через коммуникационную систему. В зависимости от свободной пропускной способности, приоритетности канала по сравнению с другими каналами и т.д., временные отрезки будут распределены в коммуникационной системе.
Обладая произвольными приоритетами на индивидуальных абонентских каналах или полных цифровых объединенных каналах, всегда возможно выполнить требование прямой передачи, если суммарная пропускная способность, запрашиваемая пользователями с наиболее высоким приоритетом, не превышает системную пропускную способность.
Требования прямой передачи, например, для ISDN соединений выполняются указанным образом.
На фиг. 26 и фиг. 27 показано, как входящие пакеты данных направляются во временные отрезки коммуникационной системы.
В случаях, когда прямая передача во времени абсолютно необходима, например, как в речевых сообщениях, каждая станция может обладать адаптивным динамическим распределением некоторого числа временных рамок на рамку в соответствии с изменением потребности. В этом случае перед передачей через систему происходит промежуточное запоминание или ретрансляция управляется системой более высокого уровня, если пакеты данных утеряны или неверны.
Центральная станция осуществляет распределение пропускной способности каждой периферийной станции в соответствии с информацией, подлежащей передаче на центральную станцию.
Изобретение относится к способам и коммуникационным системам (150) для локальных, динамично соединяемых цифровых синхронных мультиплексных или немультиплексных или асинхронных сервисных сетей, используемых как общее сервисное средство связи (220) для трех или более коммутирующих устройств (200; 210). Система содержит сервисную сеть дальнего действия по меньшей мере с одной центральной станцией (10) и одной или несколькими периферийными станциями (19) внутри участка (пространства) региона, причем названный общий сервисный ресурс адаптивно распределяется в соответствии с потребностями графика между названными коммутирующими устройствами. В соответствии с изобретением информация передается через названную коммуникационную систему (150) для каждого объединенного цифрового сигнала (100), подлежащего передаче через названную сервисную сеть, таким образом, что названная передача цифровых сигналов (100) индивидуально для каждой временной последовательности соответствует прямой передаче вне зависимости от каждой последовательности информации цифровых сигналов (100), передаваемых или не передаваемых через названную систему. 29 з.п. ф-лы, 27 ил.
| Белами Дж | |||
| Цифровая телефония.-М.: Радио и связь, 1986, с.425-437, 167-272. |
