[发明专利]无线城域网及其用户终端、调度ATM信元传输的方法

说明书

发明领域

本发明涉及电信网和分组交换领域、特别涉及对信元交换网提供基于无线的点对多点连接。

背景

发送和交换多媒体信息的异步转移模式(ATM)方法正在取代老的电路和分组交换技术，能够灵活、迅速和成本有效地提供新的电信业务。在这些业务中有因特网访问、基本速率ISDN、蜂窝PCN网的零碎的T1/E1支持和LAN业务路由。

这些业务要求昂贵的传输基础设施，例如铜线、光纤、有线TV、或光纤/同轴电缆混用(HFC)。在一些新的电信业务公司拥有一些上述设施或不拥有上述设施的竞争环境下，无线是及时和成本有效地部署传输网的另一种方法。两个在先专利申请(1995年2月13日提交的08/388，110号申请、和1995年10月3日提交的08/538，327号申请，两者都转让给同一受让人，并且全部包含于此作为参考)公开了基于点对点无线电链路的可靠网络的结构。这些链路能够以最小的链路差错和ATM信元误插(misinsertion)来可靠地传输ATM业务。这些链路对于高带宽和连续传输的应用是成本有效的。然而，对于间歇性的应用、例如通过无线电链路进行的电话呼叫，这些系统则不能充分利用设备和频谱。当电话挂机时，频谱应该释放给其他潜在的用户，服务该电话的市话局的收发信机也应该释放给其他潜在的用户。数据业务的行为不总是与话音呼叫的行为相同。数据可能慢速流动，要求低的传输波特率，然后突然出现突发的高速业务。为了有效地利用频谱，需要迅速和有效地按需分配带宽，以处理这种突发性信息。

这些要求可以如下来实现：即，使用ATM信元来模拟各种业务的多址接入网，并且使用媒体接入控制(MAC)协议来仲裁数据的无线传送。

ATM业务包括：恒定比特率(Constant Bit Rate，CBR)，适用于电话和视频；可变比特率(VBR)，适用于可变压缩的视频应用；可用比特率(ABR)，适用于数据事务处理；以及未定比特率(UBR)，适用于电子函件(e-mail)或其他对延迟不敏感的应用。MAC层必须有效支持所有这些业务。

由于服务许多要求可变比特率的客户所需的高带宽，这种链路要求高的总带宽。该带宽只有在高微波频率上才能得到，该频率通常在10-40GHz的范围内。

点对多点系统的经济性有利于将尽量多的功能委托给服务用户终端(“多点”)的基站(“点”)，从而节省了在所有终端重复同一功能的成本。

因此，需要一种MAC层的点对多点无线城域网，适用于各种ATM业务，工作在微波频率上，并且允许成本有效的用户无线终端。

发明概述

本发明提供一种有效的点对多点微波ATM网(有时称为“系统”)。基站(BS)用扇区天线广播连续的传输。该系统对下游传输(从基站至用户)使用时分复用(TDM)，并且对上游传输使用时分多址。现有的TDMA协议，如HFC应用中使用的那些协议，使用周期性的帧，并且用时隙号指示谁可以发送。该技术适用于电话应用，其中每个通话占据固定带宽，即固定数目的时隙。该技术的主要缺点是用于ATM应用时。一些ATM CBR速率具有与其他CBR业务不同的周期，这不适合于TDM帧。对不同的周期，可能没有共同的帧周期来适应所有周期。结果，要么当它们的定时重合时，必须丢弃ATM信元，要么ATM网将不接纳具有这种冲突的连接，导致低的带宽利用率。根据本发明，一个信元一个信元地对上游方向的ATM信元传输进行授权。如果两个上游信元重合，则将一个在时间上略微偏移，导致小的信元延迟变化(CDV)，与丢失该信元相比，这是更可取的。下游传输由封装在用于前向纠错(FEC)和同步的MAC协议数据单元(PDU)和其他开销比特中的ATM信元组成。小的用户终端(ST)包括用户无线电单元(SRU)，接收该广播，并且将其传递到用户接入系统(SAS)，该用户接入系统引入仅发给它们的ATM信元。BS发送的每个MAC PDU可以包括对特定ST的授权。该授权指定哪个ST被允许发送，而不指定哪个时隙。传输时隙是隐含的，因为该时隙就是从授权接收事件起的固定数目的多个时隙。