[发明专利]用于单点到固定多点数据通信的系统和方法

说明书

本发明根据35 U.S.C§119(e)要求1999年1月14日递交的临时申请60/118,662的优先权，在此作为参考资料引入该申请。

发明领域

本发明涉及数据通信，特别是，涉及用于单点到固定多点通信的方法和系统。

发明背景

在传统单点到固定多点数据通信系统中，基站发送到固定远程站，而固定远程站中的每个远程站反过来发送到基站。这种系统通常使用一个或多个预定的和国际通用的通信协议。这些协议可对于具体应用和工业最优化。例如，用于无线通信的协议仍趋于发展并受到电信工业的影响。然而，由于具有将基站互连到固定远程站的通信媒体的多种这样的传统系统是陆地的(例如，铜或光纤介质)，所以数据通信协议趋于发展且受计算机工业的严重影响。

固定无线系统的特点是点到多点拓扑结构，其中将远程站固定在特定位置上。在无线本地环路(WLL)是点到多点拓扑结构的一个例子。大多数WLL解决方法都使用不同的一个主要无线电信协议，诸如，频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)或码分多址(CDMA)。运用这些协议的系统为在远程站和基站之间的通信分配和保留带宽。

基于FDMA系统将可用信道频带中的分开信道分配给每个移动站。例如，在蜂窝系统中，基站一旦接收到来自蜂窝电话(无线电)的信道请求就分配这些信道。有一公共信道用于控制信息，该信息在基站和远程站之间来回传递。基于TDMA系统将信道分成时隙。每个远程站分配有一个时隙。如果当时隙可用时，没有要发送的数据，那么该带宽就浪费了，因为不能将它重新分配给另一个远程无线电。一般，基于CDMA系统运用非相关的编码序列以允许多个无线电在相同频率范围内发送和接收。在蜂窝CDMA中，基站根据来自小区电话(cellphone)的请求分配代码。实践中，对于扇区中使用的代码数量有一定限制，从而限定了现行信道的数量。

传统无线电信协议在存在连续信息流的情况下倾向于有效。然而，因特网数据话务和调制解调器语音数字化技术在使用频带方面本质上是突发性的。因此，运用这种传统协议的系统由于突发性数据话务而不能有效地利用可用的信道频带，这主要的因为无论何时它们分配的站不发生突发脉冲串(bursting)，所分配的信道都保持空闲。

与现有无线电信协议相关的另一个缺点是它们要求基站在移动站之间进行通信并分配(broker)频带，这导致大量的延迟。此外，这些传统的协议不能在不同的时刻容纳不同移动站的各命令，因为它们不能根据话务要求动态地分配带宽。

一般分配传统的基于计算机数据通信协议，并将它们用于多点到多点通信。最优化这些协议以处理突发性数据话务。这些协议的例子包括载波侦听多路访问(CSMA)和载波侦听多路访问/冲突检测(CSMA/CD)协议。当最优化时，这些协议可有效地利用带宽。然而，最优化假设以多点到多点为基础的拓扑结构。此外，由于缺乏信道保留并由于数据话务的突发性的不一致性，这些协议不能充分地支持在对它们的带宽高利用率情况下的时间敏感数据话务，诸如数字化语音。

发明概述

本发明提供用于有效的单点到固定多点数据(数据和/或数字语音)通信的系统和方法。本发明通过根据话务命令动态地分配带宽来克服传统系统和协议的缺点，特别是对于具有突发性或时间敏感数据话务的应用。

在一个实施例中，在具有基站和多个远程站的网际协议多址(IPMA)系统的情况下提供无线数据通信。在操作中，基站通过前向信道将数据组发送到远程站，而且远程站将数据分组发送到基站。在反向信道上发送之前，每个远程站都侦听(监测)反向信道以确认是否有其它远程站在发送。远程站只有在远程站确定信道清晰(clear)的情况下才发送数据。远程站以相继次序侦听，从而消除了由于远程站的同时发送导致冲突的可能性。

本发明还有效和动态地聚集数据话务，从而允许利用整个带宽。例如，当只有一个远程站要求带宽时，将整个带宽分配该该远程站。如果多个移动站需要带宽，那么根据这些远程站的需要分配整个带宽。根据本发明的教义，不会有远程站被拒绝分配带宽，亦不会将带宽浪费在没有数据要发送的远程站。此外，可在不用附加分配开销的情况下，获得对反向信道的使用，从而防止相关延迟。

本发明的另一个特征是远程站侦听(listen to)反向信道的次序可以周期性地轮转。于是，对于所有远程站都保证通过同等接入反向信道来传输。