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Kombination von Data Link Layer und ARQ mit ungleichem Fehlerschutz auf dem Application Layer

IP.com Disclosure Number: IPCOM000012491D
Original Publication Date: 2003-Jun-25
Included in the Prior Art Database: 2003-Jun-25
Document File: 2 page(s) / 76K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

Bei der Uebertragung von digitalen Daten ueber Funkkanaele koennen auf Grund schlechter Funkverhaeltnisse Uebertragungsfehler auftreten. Durch geeignete Kanalcodierung werden die Fehler korrigiert. Bei unguenstigen Bedingungen (z.B. geringer Empfangsfeldstaerke und hohen Stoersignalen) verbleiben jedoch immer noch einige Restfehler, die bei paketorientierter Uebertragung zum Verlust vollstaendiger Datenpakete fuehren koennen. In diesem Falle werden nicht korrekt uebertragene Datenpakete vom Empfaenger zur wiederholten Uebertragung neu angefordert (Automatic Repeat Request, ARQ). Fuer Anwendungen, die eine gesicherte Datenuebertragung benoetigen, wird diese Prozedur wiederholt, bis die Daten fehlerfrei uebertragen worden sind, was aber zu einer nicht vorhersagbaren der Uebertragung fuehrt. Manche Applikationen benoetigen jedoch keine vollstaendig fehlerfreie Datenuebertragung, benoetigen aber (z.B. bei Audio- oder Videouebertragungen) einen kontinuierlichen Datenstrom und tolerieren nur eine begrenzte Verzoegerung. Bei einer fehlerhaften Datenuebertragung ist die Qualitaet der Uebertragung allerdings davon abhaengig, welche Daten beschaedigt sind oder verloren gehen. Daher ist es notwendig, Daten, deren Verlust zu drastischen Qualitaetseinbruechen fuehren wuerde, innerhalb einer vorgegebenen Zeit (Maximalverzoegerung) korrekt oder fehlerkorrigierbar zu uebertragen. Zur Loesung dieses Problems koennen neben dem ARQ auf dem Data Link Layer (im ISO / OSI Schichten-Modell, das den Kommunikationsablauf zwischen mindestens zwei Netzwerkteilnehmern regelt, die zweite Ebene, d.h. die Verbindungs- und Sicherungsebene) alle Daten auf dem Application Layer (im ISO / OSI Schichten-Modell die siebte Ebene, d.h. die Anwenderebene) mit fehlerkorrigierenden Codes versehen werden. Die Uebertragung zusaetzlicher fehlerkorrigierender Codes geht zu Lasten der Nutzdatenrate.

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Kombination von Data Link Layer und ARQ mit ungleichem Fehlerschutz auf dem Application Layer

Idea: Dr. Juergen Pandel, DE-Muenchen; Sven Brandau, DE-Berlin

Bei der Uebertragung von digitalen Daten ueber Funkkanaele koennen auf Grund schlechter Funkverhaeltnisse Uebertragungsfehler auftreten. Durch geeignete Kanalcodierung werden die Fehler korrigiert. Bei unguenstigen Bedingungen (z.B. geringer Empfangsfeldstaerke und hohen Stoersignalen) verbleiben jedoch immer noch einige Restfehler, die bei paketorientierter Uebertragung zum Verlust vollstaendiger Datenpakete fuehren koennen. In diesem Falle werden nicht korrekt uebertragene Datenpakete vom Empfaenger zur wiederholten Uebertragung neu angefordert (Automatic Repeat Request, ARQ). Fuer Anwendungen, die eine gesicherte Datenuebertragung benoetigen, wird diese Prozedur wiederholt, bis die Daten fehlerfrei uebertragen worden sind, was aber zu einer nicht vorhersagbaren der Uebertragung fuehrt.

Manche Applikationen benoetigen jedoch keine vollstaendig fehlerfreie Datenuebertragung, benoetigen aber (z.B. bei Audio- oder Videouebertragungen) einen kontinuierlichen Datenstrom und tolerieren nur eine begrenzte Verzoegerung. Bei einer fehlerhaften Datenuebertragung ist die Qualitaet der Uebertragung allerdings davon abhaengig, welche Daten beschaedigt sind oder verloren gehen. Daher ist es notwendig, Daten, deren Verlust zu drastischen Qualitaetseinbruechen fuehren wuerde, innerhalb einer vorgegebenen Zeit (Maximalverzoegerung) korrekt oder fehlerkorrigierbar zu uebertragen.

Zur Loesung dieses Problems koennen neben dem ARQ auf dem Data Link Layer (im ISO / OSI Schichten-Modell, das den Kommunikationsablauf zwischen mindestens zwei Netzwerkteilnehmern regelt, die zweite Ebene, d.h. die Verbindungs- und Sicherungsebene) alle Daten auf dem Application Layer (im ISO / OSI Schichten-Modell die siebte Ebene, d.h. die Anwenderebene) mit fehlerkorrigierenden Codes versehen werden. Die Uebertragung zusaetzlicher fehlerkorrigierender Codes geht zu Lasten der Nutzdatenrate.

Eine weitere Moeglichkeit ist es, auf dem Data Link Layer die Uebertragung "wichtiger" Daten zu wiederholen, d.h. Daten, deren Verlust zu starkem Qualitaetseinbruch fuehrt. Fuer diese Loesung benoetigt man jedoch ein Protokoll, dass entsprechend wichtige Daten zur erneuten Uebertragung identifiziert.

Das hier entwickelte Verfahren stellt eine flexible Verknuepfung beider o.g. Loesungsstrategien dar. Zum einen wird die ARQ auf dem Data Link Layer so definiert, dass die Anzahl der zu wiederholenden Uebertragungen beschraenkt wird, um eine Zeitverzoegerung bei der Datenuebertragung zu vermeiden bzw. einzudaemmen. Zum andern koennen zusaetzlich auf dem Application Layer Daten mit einem ungleichen Fehlerschutz (Unequal Error Protection, UEP) versehen werden. Hierbei werden die Daten ihrer "Wichtigke...