專利名稱：公平的二進(jìn)位倒數(shù)計(jì)時(shí)媒體接入控制的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電信系統(tǒng)。更具體地，但不限制地涉及無線局域網(wǎng)(WLAN)，特別是多躍距無線特別網(wǎng)絡(luò)(multi-hop wireless ad-hoc networks)中一種用于二進(jìn)位倒數(shù)計(jì)時(shí)媒體接入控制協(xié)議(Binary Countdown MAC protocol)以實(shí)現(xiàn)公平競(jìng)爭(zhēng)的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
近幾年來，無線網(wǎng)絡(luò)用戶已經(jīng)進(jìn)入一個(gè)巨大的增長(zhǎng)期。在競(jìng)爭(zhēng)中，無線區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(WLANs)或無線保真度(Wi-Fi)由于在他們的價(jià)格更趨合理，以及各種不同無線設(shè)備的指數(shù)增長(zhǎng)而得到廣泛的應(yīng)用。從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來看，無線的系統(tǒng)可分為以以基礎(chǔ)設(shè)施為基礎(chǔ)的無線網(wǎng)絡(luò)和特別無線網(wǎng)絡(luò)(ad-hoc network)[1].一個(gè)以基礎(chǔ)設(shè)施為基礎(chǔ)的無線網(wǎng)絡(luò)包含二種水平--靜止水平和移動(dòng)水平。靜止水平由經(jīng)過接線或無線介質(zhì)互相連接的固定接入點(diǎn)構(gòu)成。移動(dòng)的水平由移動(dòng)的終端機(jī)(無線移動(dòng)裝置)構(gòu)成，無線移動(dòng)的終端機(jī)與固定接入點(diǎn)或相互彼此通訊。固定接入點(diǎn)永遠(yuǎn)固定在特定的位置協(xié)調(diào)無線移動(dòng)裝置的信息傳遞。當(dāng)一個(gè)無線移動(dòng)裝置開機(jī)的時(shí)候，它首先向就近的固定接入點(diǎn)注冊(cè)。固定接入點(diǎn)將會(huì)追蹤無線移動(dòng)裝置并且為它們提供服務(wù)。在一個(gè)特別無線網(wǎng)路中，無線移動(dòng)裝置自行組成一個(gè)暫時(shí)網(wǎng)。特別無線網(wǎng)絡(luò)不需要通信基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，所以其匯用相對(duì)對(duì)便宜。但是，由于沒有固定的固定接入點(diǎn)的協(xié)調(diào)，特別無線網(wǎng)路缺少或很難得到一些需要權(quán)威中心來提供的服務(wù)。
圖1舉例說明一個(gè)典型的多躍距的無線特別網(wǎng)絡(luò)(Ad-hoc Networks)(22)。如圖所示，此例中的無線特別網(wǎng)絡(luò)(Ad-hoc Networks)(22)由15個(gè)無線設(shè)備(1~15)組成。對(duì)于每個(gè)無線設(shè)備，發(fā)送一個(gè)或多個(gè)特定的數(shù)據(jù)包或者所有的數(shù)據(jù)包的無線電波的功率被按規(guī)定調(diào)整到一樣以至它們的傳播范圍相同或相似。例如，無線設(shè)備(1)的無線電波的傳播范圍示例性地被一個(gè)以其為中心的假想圓16所包含的地域17表示出來。八個(gè)無線設(shè)備(2~9)都處于無線設(shè)備(1)的傳播范圍內(nèi)，因而它們都可以與無線設(shè)備(1)直接地進(jìn)行通信。我們可以定義無線設(shè)備(2~9)處于無線設(shè)備1的一躍距范圍內(nèi)，無線設(shè)備(1~9)都是無線設(shè)備(1)的一躍距無線設(shè)備。而無線設(shè)備(10)和(12)可通過一個(gè)無線設(shè)備的接力而與無線設(shè)備(1)通訊。因此，我們定義無線設(shè)備(10)，(12)不處于無線設(shè)備(1)的一躍距范圍內(nèi)而是處于無線設(shè)備(1)的二躍距范圍內(nèi)。(注處于某一無線設(shè)備一躍距范圍內(nèi)的所有無線設(shè)備一定處于其一躍距范圍內(nèi)。)無線設(shè)備11，13，14，和15處于無線設(shè)備(1)二躍距值域之外。無線設(shè)備14和13分別地處于無線設(shè)備(15)的一躍距和二躍距范圍內(nèi)。圓圈(20)所包括的地域(21)為無線設(shè)備(15)的傳送范圍。在無線多躍距特別網(wǎng)絡(luò)(22)中，一些或所有的無線設(shè)備是處于移動(dòng)的狀態(tài)中的。藉由時(shí)間消逝，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)將會(huì)改變。它的特征是在同一時(shí)間，可允許幾個(gè)通訊裝置同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)包。只有在特定距離內(nèi)的無線通訊裝置才共享同一媒體。
圖2舉例說明一個(gè)典型的無線局域網(wǎng)(WLAN)。如圖所示，此無線局域網(wǎng)由一個(gè)接入點(diǎn)118和七個(gè)無線移動(dòng)裝置(114，115，116，117，119，120)構(gòu)成。接入點(diǎn)118與英特網(wǎng)126通過連線128相互通訊。在這一個(gè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，以上七個(gè)無線移動(dòng)裝置處于接入點(diǎn)118的直接通訊區(qū)域(130)內(nèi)而可直接與接入點(diǎn)進(jìn)行通訊。無線移動(dòng)裝置在加入此WLAN之前，必須先向接入點(diǎn)(118)注冊(cè)。無線移動(dòng)裝置112因?yàn)樘幱诮尤朦c(diǎn)(118)的直接通訊范圍(130)之外，所以無法注冊(cè)而被排除在此WLAN之外。它的特征是在同一時(shí)間，只允許一個(gè)通訊裝置發(fā)送數(shù)據(jù)包。所有的無線通訊裝置共享同一媒體。
在無線數(shù)據(jù)通中除了傳輸媒體共享的特征外，信號(hào)從一個(gè)無線移動(dòng)裝置到另外的一個(gè)無線移動(dòng)裝置通常要經(jīng)歷傳播延遲，而且其信號(hào)強(qiáng)度隨它們之間的距離的增長(zhǎng)幾何地衰減。所以每一個(gè)無線裝置僅能與固定范圍內(nèi)的其它無線裝置相通訊。此外，如果自不同的源點(diǎn)的射頻達(dá)到一個(gè)無線移動(dòng)裝置，無線移動(dòng)裝置不能正確地解碼消息。這被形容成一個(gè)″碰撞″。無線媒體存取控制(MAC)協(xié)議用來協(xié)調(diào)無線移動(dòng)裝置對(duì)WLAN的共享的媒體存取。其目標(biāo)為近可能地減少數(shù)據(jù)通訊的撞擊率以增加媒體的利用率。載波偵聽多路存取(CSMA)[2]是目前主流的實(shí)現(xiàn)無線媒體存取控制的基本方法。在載波偵聽中，無線移動(dòng)裝置在發(fā)送信息包之前，必須偵聽到一個(gè)無信號(hào)傳送的媒體。
在有線局域網(wǎng)中，有時(shí)幾個(gè)通訊裝置連接在同一根線上，例如以太網(wǎng)。那么，這些通訊裝置也象無線局域網(wǎng)一樣，共享同一媒體。媒體存取控制(MAC)協(xié)議同樣用來協(xié)調(diào)這些裝置對(duì)共享的媒體的存取。圖3舉例說明一個(gè)典型的有線局域網(wǎng)(LAN)。如圖所示，此局域網(wǎng)(50)由七個(gè)通訊裝置(51，52，53，54，55，56，57)連接在同一根線(60)上而構(gòu)成。此局域網(wǎng)的特征為，任何兩個(gè)通訊裝置之間可直接通過共同連接線(60)進(jìn)行通訊，但在同一時(shí)間，只允許一個(gè)通訊裝置發(fā)送數(shù)據(jù)包。所有的通訊裝置共享同一媒體。
二進(jìn)位的倒數(shù)計(jì)時(shí)(binary countdown)是一個(gè)被用于許多應(yīng)用程序的眾所周知的方法，包括用于有線局域網(wǎng)的媒體接入控制(binary countdown MAC)[3]。在[4](注作者為本發(fā)明者)中，這種二進(jìn)位的倒數(shù)計(jì)時(shí)媒體接入控制協(xié)議第一次被介紹用于無線局域網(wǎng)中。在二進(jìn)位的倒數(shù)計(jì)時(shí)媒體接入控制中，一個(gè)獨(dú)特的二進(jìn)制競(jìng)爭(zhēng)碼被用于數(shù)據(jù)通訊前的媒體接入競(jìng)爭(zhēng)。其中所有的無線移動(dòng)裝置在發(fā)送數(shù)據(jù)包之前，必須經(jīng)歷一定數(shù)量的時(shí)槽，并在時(shí)槽內(nèi)或進(jìn)行媒體偵聽或發(fā)送發(fā)蜂音信號(hào)。只有完成所要求數(shù)量的時(shí)槽的無線移動(dòng)裝置才有權(quán)發(fā)送信息包。當(dāng)無線移動(dòng)裝置偵聽到發(fā)自周圍無線移動(dòng)裝置的發(fā)蜂音信號(hào)將放棄此輪的媒體競(jìng)爭(zhēng)。在特定的時(shí)槽內(nèi)是否送發(fā)蜂音信號(hào)或偵聽媒體取決于競(jìng)爭(zhēng)碼的位圖。舉例來說，競(jìng)爭(zhēng)碼為’010’的無線移動(dòng)裝置在隨后的三個(gè)時(shí)槽中的第一個(gè)時(shí)槽進(jìn)行媒體偵聽，而在第二個(gè)時(shí)槽中發(fā)送發(fā)蜂音信號(hào)，在第三個(gè)時(shí)槽內(nèi)再一次偵聽媒體。在二進(jìn)位的倒數(shù)計(jì)時(shí)MAC協(xié)議中，任何二個(gè)競(jìng)爭(zhēng)者用不同的競(jìng)爭(zhēng)碼進(jìn)行二進(jìn)位的倒數(shù)計(jì)時(shí)媒體接入競(jìng)爭(zhēng)，從第一個(gè)時(shí)槽到最后一個(gè)時(shí)槽，一定存在一個(gè)時(shí)槽，在那個(gè)時(shí)槽里，兩個(gè)競(jìng)爭(zhēng)者中的一個(gè)發(fā)送發(fā)蜂音信號(hào)而另一個(gè)進(jìn)行媒體偵聽，從而保證了勝利者的唯一性來實(shí)現(xiàn)無撞擊媒體存取。圖1中，被假想的圓圈18圈進(jìn)的范圍(19)為其中點(diǎn)的無線設(shè)備(1)的用于二進(jìn)倒數(shù)計(jì)時(shí)媒體使用控制協(xié)議的發(fā)蜂音信號(hào)所能達(dá)到并被偵聽到的范圍，它將覆蓋所有的二躍距無線設(shè)備。這種大范圍的發(fā)蜂音信號(hào)覆蓋效果可由加強(qiáng)發(fā)送這種發(fā)蜂音信號(hào)的強(qiáng)度或調(diào)節(jié)無線設(shè)備對(duì)這種發(fā)蜂音信號(hào)的敏感度來實(shí)現(xiàn)。在本發(fā)明中，所有能偵聽到某一競(jìng)爭(zhēng)裝置的發(fā)蜂音信號(hào)的競(jìng)爭(zhēng)裝置都與那一競(jìng)爭(zhēng)裝置共享同一媒體。關(guān)于此二進(jìn)位的倒數(shù)計(jì)時(shí)媒體接入控制協(xié)議在無線局域網(wǎng)中的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，可參閱[4]。
每個(gè)無線移動(dòng)裝置，以及固定接入點(diǎn)都擁有一個(gè)用二進(jìn)制數(shù)表示的48比特的獨(dú)特MAC序列號(hào)。它能保證此無線裝置在全世界的獨(dú)特性，而起到一種辨別此無線裝置的作用。如果用MAC序列號(hào)為競(jìng)爭(zhēng)碼，在發(fā)送信息包之前至少需要48時(shí)槽用來進(jìn)行二進(jìn)位的倒數(shù)計(jì)時(shí)媒體存取競(jìng)爭(zhēng)，甚至在通信業(yè)務(wù)量很輕的情況下，也如此。在[5]中，一種高效的能在二躍距內(nèi)自動(dòng)分配不重復(fù)的小序列號(hào)自動(dòng)分配方法被發(fā)明。在無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，特別是在無線特別網(wǎng)絡(luò)中，使用[5]中所發(fā)明的方法得到的小序列號(hào)為競(jìng)爭(zhēng)碼進(jìn)行二進(jìn)位的倒數(shù)計(jì)時(shí)媒體存取競(jìng)爭(zhēng)，同樣能實(shí)現(xiàn)在二躍距內(nèi)的勝利者的唯一性，但其長(zhǎng)度卻比MAC序列號(hào)短得多。但是分配給同一區(qū)域內(nèi)的小序列號(hào)長(zhǎng)短不一。對(duì)于方便起見，在此之后，我們用縮寫‘SN’來代表小序列號(hào)。如果不經(jīng)處理，就將這種長(zhǎng)短不一的SN用于二進(jìn)位的倒數(shù)計(jì)時(shí)媒體存取控制的競(jìng)爭(zhēng)碼，其后果為來自長(zhǎng)SN的發(fā)蜂音信號(hào)可能與短SN之后的信息包相碰撞。在[6]中，一種獨(dú)特的執(zhí)行二躍距內(nèi)不重復(fù)的且不等長(zhǎng)的競(jìng)爭(zhēng)碼進(jìn)行二進(jìn)位倒數(shù)計(jì)時(shí)媒體接入控制的系統(tǒng)和方法被介紹。
無論怎樣執(zhí)行競(jìng)爭(zhēng)碼，某一競(jìng)爭(zhēng)裝置一旦選定某一競(jìng)爭(zhēng)碼，此一競(jìng)爭(zhēng)碼將在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)被專用于此競(jìng)爭(zhēng)裝置進(jìn)行二進(jìn)位倒數(shù)計(jì)時(shí)媒體接入競(jìng)爭(zhēng)。在二進(jìn)位倒數(shù)計(jì)時(shí)媒體接入競(jìng)爭(zhēng)中，擁有較大數(shù)值競(jìng)爭(zhēng)碼的競(jìng)爭(zhēng)裝置與擁有較小數(shù)值競(jìng)爭(zhēng)碼的競(jìng)爭(zhēng)裝置競(jìng)爭(zhēng)一定勝出。這就導(dǎo)致了在網(wǎng)絡(luò)[通信]業(yè)務(wù)量接近飽和水平的情況下，擁有較小數(shù)值競(jìng)爭(zhēng)碼的競(jìng)爭(zhēng)裝置長(zhǎng)時(shí)間發(fā)不出一個(gè)數(shù)據(jù)包而處于所謂的“饑餓”狀態(tài)。圖4示意一個(gè)例子，八個(gè)競(jìng)爭(zhēng)裝置分別擁有三位數(shù)二進(jìn)制競(jìng)爭(zhēng)碼，其數(shù)值分別為0～7。在網(wǎng)絡(luò)[通信]業(yè)務(wù)量飽和的狀態(tài)下，這八個(gè)競(jìng)爭(zhēng)裝置將參與每一輪的媒體競(jìng)爭(zhēng)。在第一輪的競(jìng)爭(zhēng)中，碼0，1，2，和3在第一比特位就被淘汰，而碼4，和5在第二比特位被淘汰，碼6在第三比特位被淘汰。所以在第一輪二進(jìn)位倒數(shù)計(jì)時(shí)媒體接入競(jìng)爭(zhēng)中，只有碼7勝出。但是，在隨后的競(jìng)爭(zhēng)中，總是碼7勝出。在圖中，框在框里的競(jìng)爭(zhēng)碼為那輪競(jìng)爭(zhēng)的勝出碼。
對(duì)于這種由于不同競(jìng)爭(zhēng)碼數(shù)值而導(dǎo)致的在二進(jìn)位倒數(shù)計(jì)時(shí)媒體接入競(jìng)爭(zhēng)中的不公平媒體接入，傳統(tǒng)的解決辦法是所謂的“循環(huán)競(jìng)爭(zhēng)碼法”。在循環(huán)競(jìng)爭(zhēng)碼法中，每個(gè)競(jìng)爭(zhēng)裝置所擁有的競(jìng)爭(zhēng)碼不是固定的，其競(jìng)爭(zhēng)碼的演變是這樣的在每次競(jìng)爭(zhēng)中，勝利者將其競(jìng)爭(zhēng)碼設(shè)為最小值，所有的擁有比勝利者的原競(jìng)爭(zhēng)碼數(shù)值小的競(jìng)爭(zhēng)裝置將其競(jìng)爭(zhēng)碼增加一個(gè)單位，而所有的擁有比勝利者的原競(jìng)爭(zhēng)碼數(shù)值大的競(jìng)爭(zhēng)裝置的競(jìng)爭(zhēng)碼保持不變。這種“循環(huán)競(jìng)爭(zhēng)碼法”的使用有許多的局限性。(1)它要求所以競(jìng)爭(zhēng)裝置的個(gè)數(shù)是穩(wěn)定的，不能隨意自行增加競(jìng)爭(zhēng)裝置的個(gè)數(shù)，因?yàn)樾略龅母?jìng)爭(zhēng)裝置不知用什么競(jìng)爭(zhēng)碼。(2)它要求所有的競(jìng)爭(zhēng)裝置無論參與本次競(jìng)爭(zhēng)與否都必須探知本次競(jìng)爭(zhēng)的勝利者的競(jìng)爭(zhēng)碼以確定是否增加其競(jìng)爭(zhēng)碼。(3)必須在單躍距網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)里應(yīng)用。在多躍距無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，由于所謂的“隱藏裝置”的存在，以及其允許多個(gè)勝利者同時(shí)存在，“循環(huán)競(jìng)爭(zhēng)碼法”根本無法實(shí)施。
本發(fā)明的一個(gè)目的或用途為在以二進(jìn)位倒數(shù)計(jì)時(shí)為媒體接入控制的局域網(wǎng)中高效地實(shí)現(xiàn)公平接入的同時(shí)，競(jìng)爭(zhēng)裝置的競(jìng)爭(zhēng)碼保持不變。它除了擁有“循環(huán)競(jìng)爭(zhēng)碼法”所有的優(yōu)點(diǎn)外，競(jìng)爭(zhēng)裝置可隨意地加入或退出。另外，它不要求競(jìng)爭(zhēng)裝置探知競(jìng)爭(zhēng)的勝利者的競(jìng)爭(zhēng)碼，從而節(jié)省了能量。
本發(fā)明的另一個(gè)目的或用途為在多躍距無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，特別是在無線特別網(wǎng)絡(luò)中，實(shí)現(xiàn)二進(jìn)位的倒數(shù)計(jì)時(shí)媒體接入競(jìng)爭(zhēng)的公平性。
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發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)二進(jìn)位倒數(shù)計(jì)時(shí)媒體接入控制(binary countdown MAC)的公平競(jìng)爭(zhēng)，在緊挨著參與競(jìng)爭(zhēng)的裝置所特有的競(jìng)爭(zhēng)碼(SN)之前增加一比特，簡(jiǎn)稱F比特。與執(zhí)行SN的比特值一樣，當(dāng)其值為1時(shí)，競(jìng)爭(zhēng)裝置在當(dāng)前的時(shí)槽內(nèi)發(fā)送一發(fā)蜂音信號(hào)，當(dāng)其值為0時(shí)，競(jìng)爭(zhēng)裝置在當(dāng)前的時(shí)槽內(nèi)進(jìn)行偵聽。當(dāng)競(jìng)爭(zhēng)裝置開始為一新的數(shù)據(jù)包進(jìn)行媒體競(jìng)爭(zhēng)時(shí)，F(xiàn)比特值設(shè)為0，即競(jìng)爭(zhēng)裝置在相應(yīng)的時(shí)槽內(nèi)偵聽媒體。一旦競(jìng)爭(zhēng)裝置順利通過這一時(shí)槽，而開始執(zhí)行SN的比特值，F(xiàn)比特值重設(shè)為1，即從下一輪競(jìng)爭(zhēng)開始直至競(jìng)爭(zhēng)勝利，F(xiàn)比特值為1。(注競(jìng)爭(zhēng)裝置執(zhí)行F比特之前的所有比特的結(jié)果都對(duì)F比特的設(shè)定沒有絲毫的影響。)圖5示意圖4的例子在加了本發(fā)明的公平競(jìng)爭(zhēng)方法后的競(jìng)爭(zhēng)情況。如圖所示，每一競(jìng)爭(zhēng)碼前增加了一個(gè)F比特，在圖中為第一個(gè)下有一橫線的比特。在開始為新的數(shù)據(jù)包進(jìn)行媒體競(jìng)爭(zhēng)時(shí)，F(xiàn)比特被初始化為0，如圖所示的第一輪競(jìng)爭(zhēng)。如圖4的例子一樣，碼7是唯一的贏家。但是在第一輪的媒體競(jìng)爭(zhēng)中，碼0~6，都是在執(zhí)行F比特之后的SN比特時(shí)被淘汰的，所以它們的F比特都設(shè)為1。而碼7擁有者又開始為一新的數(shù)據(jù)包而競(jìng)爭(zhēng)，所以其F比特值被初始化為0。在第二輪的競(jìng)爭(zhēng)中，碼7在執(zhí)行F比特時(shí)就被淘汰，所以它在下一輪的媒體競(jìng)爭(zhēng)中，F(xiàn)比特仍然是0。在碼7遭到淘汰后，碼6是所有生存下來的競(jìng)爭(zhēng)者中的最大競(jìng)爭(zhēng)碼而成為最后的贏家。相同于這一輪競(jìng)爭(zhēng)中的碼7，碼6在下一輪媒體競(jìng)爭(zhēng)是為了一個(gè)新的數(shù)據(jù)包，所以F比特被初始化為0，這就為第三輪媒體競(jìng)爭(zhēng)中的碼5勝出創(chuàng)造了機(jī)會(huì)。如圖所示，所有的競(jìng)爭(zhēng)者輪流贏得媒體而發(fā)送數(shù)據(jù)包。在每一競(jìng)爭(zhēng)裝置都贏得媒體一次后，在第九輪媒體競(jìng)爭(zhēng)中，所有競(jìng)爭(zhēng)者的F比特的設(shè)定又回到了第一輪的狀態(tài)。
競(jìng)爭(zhēng)裝置在僅根據(jù)F比特的執(zhí)行結(jié)果來設(shè)定F比特值的方法中，F(xiàn)比特值為0的競(jìng)爭(zhēng)裝置在此輪媒體競(jìng)爭(zhēng)中，如果聽偵到周圍任一競(jìng)爭(zhēng)裝置的F比特值是1，它的F比特值不變。在單躍距競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境里，這種機(jī)制已足夠?qū)崿F(xiàn)二進(jìn)位倒數(shù)計(jì)時(shí)媒體接入控制(binary countdown MAC)的完美公平競(jìng)爭(zhēng)。但在多躍距環(huán)境里，處于倆個(gè)或兩個(gè)以上單躍距網(wǎng)絡(luò)之間起橋梁作用的競(jìng)爭(zhēng)裝置將承受不公平的媒體競(jìng)爭(zhēng)，因?yàn)樗仨毜却c之相連的幾個(gè)互不通氣的單躍距網(wǎng)絡(luò)中的所有競(jìng)爭(zhēng)裝置個(gè)F比特都變?yōu)?時(shí)，它才有機(jī)會(huì)將它的F比特設(shè)為1。而這些互不通氣的單躍距網(wǎng)絡(luò)中的競(jìng)爭(zhēng)裝置的F比特都為0的概率幾乎為0。
本發(fā)明的另一方面是為多躍距無線局域網(wǎng)而設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)二進(jìn)位倒數(shù)計(jì)時(shí)媒體接入控制(binary countdown MAC)的公平競(jìng)爭(zhēng)的方法，它不僅包含了競(jìng)爭(zhēng)裝置根據(jù)F比特的執(zhí)行結(jié)果來設(shè)定F比特值的方法，而且進(jìn)一步融入競(jìng)爭(zhēng)裝置失敗記錄對(duì)F比特設(shè)定的影響。當(dāng)競(jìng)爭(zhēng)裝置為當(dāng)前的數(shù)據(jù)包在執(zhí)行F比特時(shí)遭淘汰的次數(shù)超過一臨界值時(shí)，F(xiàn)比特值設(shè)為1。其中所說的在執(zhí)行F比特時(shí)遭淘汰的記錄到臨界值之間的差距被定義為失敗容忍度。每失敗一次，其失敗記錄增加一個(gè)單位，那么距臨界值的距離就少一個(gè)單位，即失敗容忍度少一個(gè)單位。當(dāng)遭淘汰的記錄達(dá)到臨界值時(shí)，也就是失敗容忍度為0時(shí)。在初始化F比特值為0時(shí)，失敗容忍度也被初始化為競(jìng)爭(zhēng)裝置周圍共享同一媒體的競(jìng)爭(zhēng)裝置的數(shù)目。
由于周圍實(shí)際F比特值為1的競(jìng)爭(zhēng)裝置的數(shù)目通常遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其周圍共享同一媒體的競(jìng)爭(zhēng)裝置的數(shù)目；并且在多躍距環(huán)境里，由于允許多個(gè)競(jìng)爭(zhēng)裝置平行發(fā)送數(shù)據(jù)包，F(xiàn)比特值為1的競(jìng)爭(zhēng)裝置的數(shù)目下降幅度比1為大，將失敗容忍度的數(shù)值用共享區(qū)內(nèi)實(shí)際F比特值為1的競(jìng)爭(zhēng)裝置的數(shù)目來修正更能實(shí)現(xiàn)在多躍距環(huán)境下的完美公平競(jìng)爭(zhēng)。
本發(fā)明的又一方面是關(guān)于一種在二進(jìn)位倒數(shù)計(jì)時(shí)媒體接入控制(binary countdown MAC)中，用于統(tǒng)計(jì)在共享區(qū)內(nèi)某一特定時(shí)槽內(nèi)發(fā)送發(fā)蜂音信號(hào)的競(jìng)爭(zhēng)裝置的個(gè)數(shù)的方法。在某一特定時(shí)槽(注由于本發(fā)明的側(cè)重點(diǎn)是F比特為1的競(jìng)爭(zhēng)裝置的數(shù)目，特定時(shí)槽示例性地指F時(shí)槽(808))，在共享區(qū)內(nèi)，一些參與競(jìng)爭(zhēng)的裝置將在特定時(shí)槽里的特定時(shí)間長(zhǎng)度內(nèi)發(fā)送一相對(duì)于此時(shí)間長(zhǎng)度小得多的發(fā)蜂音信號(hào)；另一些參與競(jìng)爭(zhēng)的裝置將在整個(gè)時(shí)槽期間偵聽媒體。聽偵者擁有聽偵媒體并及時(shí)地感知到任何發(fā)自規(guī)定范圍內(nèi)的無線裝置的發(fā)蜂音信號(hào)的裝置。由于發(fā)送發(fā)蜂音的競(jìng)爭(zhēng)裝置有意或無意相對(duì)于統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)時(shí)間來說隨機(jī)發(fā)送發(fā)蜂音信號(hào)，聽偵者可進(jìn)一步根據(jù)聽偵到的發(fā)蜂音信號(hào)的長(zhǎng)度以及間歇來初步估計(jì)發(fā)蜂音信號(hào)的個(gè)數(shù)，從而初步估計(jì)發(fā)出發(fā)蜂音信號(hào)的無線裝置的數(shù)目。
本發(fā)明的又一方面是關(guān)于在二進(jìn)位倒數(shù)計(jì)時(shí)媒體接入控制協(xié)議中實(shí)現(xiàn)各個(gè)競(jìng)爭(zhēng)裝置之間對(duì)共享媒體接入的公平競(jìng)爭(zhēng)的系統(tǒng)。每一參與競(jìng)爭(zhēng)的系統(tǒng)擁有并維持一個(gè)可記錄讀取兩種狀態(tài)(0或1)的裝置-F指示器(230)，和一個(gè)可記錄讀取自然數(shù)的裝置-COUNT計(jì)數(shù)器(240)。每當(dāng)競(jìng)爭(zhēng)系統(tǒng)第一次為當(dāng)前的數(shù)據(jù)包進(jìn)行媒體競(jìng)爭(zhēng)時(shí)，F(xiàn)指示器(230)被初始化為清空狀態(tài)。如果競(jìng)爭(zhēng)裝置順利通過SN前期(806)的所有時(shí)槽的考驗(yàn)而未遭淘汰，競(jìng)爭(zhēng)裝置立刻開始根據(jù)F指示器(230)的狀態(tài)進(jìn)行一特定時(shí)間長(zhǎng)度-F時(shí)槽(808)的工作。在進(jìn)行工作前，COUNT計(jì)數(shù)器(240)首先初始化為0。如果F指示器(230)為清空狀態(tài)，在F時(shí)槽里，競(jìng)爭(zhēng)裝置對(duì)媒體進(jìn)行偵聽，當(dāng)偵聽裝置偵聽到每一發(fā)蜂音信號(hào)，就將COUNT計(jì)數(shù)器(240)數(shù)值增一單位。所以在F時(shí)槽內(nèi)，如果偵聽者曾聽到過發(fā)蜂音信號(hào)，COUNT計(jì)數(shù)器(240)數(shù)值就為一非0的自然數(shù)；反之，COUNT計(jì)數(shù)器(240)的值就為0。另一方面，如果F指示器(230)為設(shè)定狀態(tài)，那么，競(jìng)爭(zhēng)裝置經(jīng)過另一特定時(shí)間長(zhǎng)度-T1后，發(fā)送一定長(zhǎng)的短暫發(fā)蜂音信號(hào)(注發(fā)蜂音發(fā)送前期(820)≤T1≤發(fā)蜂音發(fā)送前期(820)+發(fā)蜂音發(fā)送期(822))在F時(shí)槽結(jié)束時(shí)，如果COUNT計(jì)數(shù)器(240)的數(shù)值為0，指示器(230)將轉(zhuǎn)為設(shè)定狀態(tài)，并開始執(zhí)行競(jìng)爭(zhēng)裝置所特有的競(jìng)爭(zhēng)碼(SN)進(jìn)行二進(jìn)位倒數(shù)計(jì)時(shí)媒體接入競(jìng)爭(zhēng)。如果在F時(shí)槽結(jié)束時(shí)，COUNT計(jì)數(shù)器(240)的數(shù)值為非0的自然數(shù)，競(jìng)爭(zhēng)裝置將放棄本輪競(jìng)爭(zhēng)轉(zhuǎn)而等待下一輪競(jìng)爭(zhēng)時(shí)的到來。


圖1舉例說明一個(gè)典型的多躍距的無線特別網(wǎng)絡(luò)(Ad-hoc Networks)；圖2舉例說明一個(gè)典型的無線局域網(wǎng)(WLAN)；圖3舉例說明一個(gè)典型的有線局域網(wǎng)(LAN)；圖4舉例說明二進(jìn)位倒數(shù)計(jì)時(shí)媒體接入競(jìng)爭(zhēng)的不公平性；圖5舉例說明本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了二進(jìn)位倒數(shù)計(jì)時(shí)媒體接入競(jìng)爭(zhēng)的公平性；圖6a示意本發(fā)明實(shí)現(xiàn)二進(jìn)位倒數(shù)計(jì)時(shí)媒體接入公平競(jìng)爭(zhēng)的可仿效時(shí)間格式；圖6b示意競(jìng)爭(zhēng)裝置在F時(shí)槽發(fā)送發(fā)蜂音的時(shí)間位置；圖6c示意競(jìng)爭(zhēng)裝置在F時(shí)槽偵聽發(fā)蜂音信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度圖譜；圖7示意本發(fā)明實(shí)現(xiàn)二進(jìn)位的倒數(shù)計(jì)時(shí)媒體接入公平競(jìng)爭(zhēng)的一些裝置；圖8示意兩個(gè)算法用于實(shí)現(xiàn)用COUNT計(jì)數(shù)器校正SC計(jì)數(shù)器；圖9示例本發(fā)明實(shí)現(xiàn)二進(jìn)位的倒數(shù)計(jì)時(shí)媒體接入公平競(jìng)爭(zhēng)的流程圖；具體實(shí)施方式
為了本發(fā)明更好的理解，下面具體的描述結(jié)合附圖，并在這些附圖中示出并描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例。在這些附圖中，標(biāo)號(hào)用于表示本發(fā)明的關(guān)鍵特性。出現(xiàn)在附圖中的這些標(biāo)號(hào)在整個(gè)說明書中一致使用。
本發(fā)明的一個(gè)目的是為二進(jìn)位的倒數(shù)計(jì)時(shí)MAC協(xié)議提供一個(gè)高效的公平競(jìng)爭(zhēng)的機(jī)制，使之更加適合多躍距環(huán)境下的無線網(wǎng)絡(luò)，尤其是多躍距無線特別網(wǎng)絡(luò)(wireless ad hocnetwork)?；镜脑O(shè)計(jì)思路是在用于執(zhí)行每個(gè)無線移動(dòng)裝置所特有的競(jìng)爭(zhēng)碼(SN)的時(shí)槽群(810)前，增加一個(gè)專用時(shí)間槽-“公平”時(shí)槽，簡(jiǎn)稱為“F時(shí)槽”(808)，如圖6a所示。如圖所示，在發(fā)送數(shù)據(jù)包的時(shí)期(804)，每個(gè)無線移動(dòng)裝置必定有一個(gè)二進(jìn)位倒數(shù)計(jì)時(shí)期(802)，其中包括SN前期(806)，F(xiàn)時(shí)槽(808)，和SN期(810)。所有在執(zhí)行SN的比特之前的，除“公平”比特外的比特都在SN前期里的時(shí)槽內(nèi)執(zhí)行。例如，專用于支持QoS的時(shí)槽，如果有的話。這里所說的SN是指每個(gè)無線移動(dòng)裝置所擁有的用于區(qū)別于其周圍的無線移動(dòng)裝置的相對(duì)比較恒定的競(jìng)爭(zhēng)碼。正是這種恒定性導(dǎo)致了二進(jìn)位的倒數(shù)計(jì)時(shí)的不公平性。
如圖7所示，在無線設(shè)備(200)中，含有一專用的寄存器-SN寄存器(204)，用于記錄此無線裝置區(qū)別于周圍無線裝置的競(jìng)爭(zhēng)碼。此競(jìng)爭(zhēng)碼可以是無線裝置所特有的一個(gè)二進(jìn)制數(shù)或由某個(gè)機(jī)制分配的二進(jìn)制數(shù)，例如由方法[5]產(chǎn)生的SN。SN是在SN期(810)內(nèi)執(zhí)行的。F指示器(230)用于指示在F時(shí)槽(808)內(nèi)是否發(fā)送發(fā)蜂音信號(hào)。兩個(gè)倒數(shù)計(jì)時(shí)器TIME1(232)和TIME2(234)。它們內(nèi)設(shè)一自然數(shù)，其值將隨時(shí)間的流逝而自動(dòng)減小直至0。系統(tǒng)內(nèi)還有一個(gè)專用于記錄裝置失敗容忍度的計(jì)數(shù)器-SETTING COUNTER，簡(jiǎn)稱為“SC”(242)。每一次競(jìng)爭(zhēng)失敗，SC計(jì)數(shù)器內(nèi)的數(shù)值減小一個(gè)單位，直至為0。當(dāng)SC計(jì)數(shù)器的數(shù)值降為0時(shí)，F(xiàn)指示器轉(zhuǎn)為設(shè)定狀態(tài)，其值為1。系統(tǒng)還擁有一個(gè)亂數(shù)發(fā)生器(236)，它產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)將暫時(shí)存儲(chǔ)在T1寄存器(238)內(nèi)。系統(tǒng)還擁有-COUNT計(jì)數(shù)器(240)，用于記錄在F時(shí)槽內(nèi)的聽偵到的發(fā)蜂音信號(hào)的個(gè)數(shù)。
圖6b示意無線裝置在F時(shí)槽(808)內(nèi)發(fā)送發(fā)蜂音信號(hào)(826)的可仿效時(shí)間格式。為了保證一個(gè)無線設(shè)備的發(fā)蜂音信號(hào)落在周圍的無線設(shè)備的相應(yīng)的時(shí)間槽內(nèi)，從完成發(fā)蜂音信號(hào)的發(fā)送到開始下一個(gè)時(shí)間槽，必須有一個(gè)時(shí)間段(824)用來緩沖傳播延遲以及媒體共享區(qū)內(nèi)各個(gè)競(jìng)爭(zhēng)裝置之間的異步效應(yīng)異步效應(yīng)。另外，從開始一個(gè)新的時(shí)間槽到開始發(fā)送發(fā)蜂音信號(hào)，必須有一段時(shí)間(820)，其長(zhǎng)度足夠此無線設(shè)備從上一時(shí)間槽的行媒體偵聽狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)送發(fā)蜂音信號(hào)的狀態(tài)，其長(zhǎng)度也足夠用于緩沖媒體共享區(qū)內(nèi)各個(gè)競(jìng)爭(zhēng)裝置之間的異步效應(yīng)(注用于緩沖媒體共享區(qū)內(nèi)各個(gè)競(jìng)爭(zhēng)裝置之間的異步效應(yīng)的時(shí)間長(zhǎng)度是根據(jù)用于同步各個(gè)競(jìng)爭(zhēng)裝置的方法的精確性而定的)。所以本發(fā)明所述的用于發(fā)送發(fā)蜂音信號(hào)的時(shí)間槽實(shí)際上由三部分組成，它們分別為發(fā)送前期(820)，發(fā)蜂音發(fā)送期(822)，和發(fā)送后期(824)。而發(fā)蜂音所經(jīng)歷的時(shí)間為一定值，其值相對(duì)于發(fā)蜂音發(fā)送期(822)小得多。本發(fā)明的一個(gè)機(jī)制是讓發(fā)蜂音信號(hào)隨機(jī)地在發(fā)蜂音發(fā)送期(822)內(nèi)發(fā)送。圖6c示意無線裝置在F時(shí)槽(808)內(nèi)進(jìn)行媒體偵聽，進(jìn)而估計(jì)發(fā)送發(fā)蜂音信號(hào)的無線裝置的數(shù)目。因?yàn)閱蝹€(gè)發(fā)蜂音信號(hào)的時(shí)間長(zhǎng)度為定值，而且是在發(fā)蜂音發(fā)送期(822)內(nèi)隨機(jī)發(fā)送的，所以很大的可能性是來自不同無線裝置的發(fā)送發(fā)蜂音信號(hào)被偵聽裝置完整地分別接收。即使個(gè)別發(fā)蜂音信號(hào)部分重疊，接收裝置也可根據(jù)其接收期比單個(gè)發(fā)蜂音信號(hào)的時(shí)間期長(zhǎng)而增加估計(jì)的準(zhǔn)確率。為了增加估計(jì)的準(zhǔn)確率可采取的其它措施有(1)加大F時(shí)槽的長(zhǎng)度，使其長(zhǎng)度較其他時(shí)槽來得長(zhǎng)。這樣，使得發(fā)蜂音信號(hào)的長(zhǎng)度與F時(shí)槽的比例更小，而減小產(chǎn)生復(fù)合發(fā)蜂音信號(hào)的概率。(2)加入較正因子來較正估計(jì)值。一般說來，當(dāng)周圍在F時(shí)槽發(fā)送發(fā)蜂音信號(hào)的無線裝置的數(shù)目較小時(shí)，其估算的值很準(zhǔn)。
圖9示例本發(fā)明關(guān)于二進(jìn)位的倒數(shù)計(jì)時(shí)媒體接入控制中，用于實(shí)現(xiàn)公平競(jìng)爭(zhēng)的機(jī)制的流程圖。每當(dāng)一個(gè)無線移動(dòng)裝置開始為一個(gè)新的數(shù)據(jù)包而啟動(dòng)二進(jìn)位的倒數(shù)計(jì)時(shí)媒體接入控制機(jī)制進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)時(shí)，其F指示器(230)被初始化為0，清空狀態(tài)。同時(shí)，SC計(jì)數(shù)器(242)被初始化為T5，其中T5為一特定的臨限值，可以為一定值，或?yàn)槠渲車鸁o線裝置的個(gè)數(shù)，如步驟902所示。無線裝置將等待直至可以開始二進(jìn)位倒數(shù)計(jì)時(shí)媒體競(jìng)爭(zhēng)，根據(jù)來自判定步驟904的‘是’路徑，無線裝置將首先由亂數(shù)發(fā)生器(236)產(chǎn)生一個(gè)臨限值T1，并記錄于T1寄存器(238)內(nèi)，如步驟906所示。T1的數(shù)值為一介于發(fā)蜂音發(fā)送后期(824)的時(shí)間長(zhǎng)度，和(發(fā)蜂音發(fā)送期(822)與發(fā)送后期(824)之和的時(shí)間長(zhǎng)度之間的均勻分布的隨機(jī)數(shù)。無線裝置開始執(zhí)行所有的在執(zhí)行SN比特之前的除F比特之外的程序，例如，執(zhí)行關(guān)于QoS的比特值。如果無線裝置在此期間由于某種原因放棄繼續(xù)進(jìn)行媒體競(jìng)爭(zhēng)(例如偵聽到發(fā)于其它無線裝置的發(fā)蜂音信號(hào))，根據(jù)來自判定步驟912的‘是’路徑，無線裝置將等待下一輪媒體競(jìng)爭(zhēng)時(shí)間的到來。如果無線裝置順利通過所有SN比特之前的除F比特之外的程序，根據(jù)來自判定步驟912的‘否’路徑，無線裝置將進(jìn)一步判定F指示器(230)的狀態(tài)。
如果F指示器(230)處于設(shè)定狀態(tài)(注其值為1)，根據(jù)來自判定步驟916的‘是’路徑，無線裝置將開始執(zhí)行在F時(shí)槽內(nèi)發(fā)送一發(fā)蜂音信號(hào)的程序。此程序是由以下步驟構(gòu)成的(1)將倒數(shù)計(jì)時(shí)器TIM1(232)設(shè)為n，(注n為統(tǒng)一的F時(shí)槽的時(shí)間長(zhǎng)度)，如步驟918所示。(2)TIME1內(nèi)的數(shù)值隨時(shí)間的流逝而自動(dòng)減小。(3)當(dāng)TIME1(232)的數(shù)值減小到T1寄存器(238)所記錄的數(shù)值時(shí)，根據(jù)來自判定步驟920的‘是’路徑，無線裝置將發(fā)送一定長(zhǎng)的發(fā)蜂音信號(hào)，如步驟922所示。(4)當(dāng)TIME1(232)內(nèi)的數(shù)值降為0時(shí)，根據(jù)來自判定步驟926的‘是’路徑，無線裝置完成F時(shí)槽(808)的工作，進(jìn)而開始一一執(zhí)行SN的比特值，如步驟928所示。如果無線裝置在執(zhí)行SN的比特值期間被迫放棄繼續(xù)競(jìng)爭(zhēng)，根據(jù)來自判定步驟930的‘是’路徑，它將等待下一輪媒體競(jìng)爭(zhēng)時(shí)間的到來。如果無線裝置順利完成在此期間所要求的所有的工作而沒有被迫出競(jìng)爭(zhēng)，根據(jù)來自判定步驟930的‘否’路徑，它將發(fā)送數(shù)據(jù)包，如步驟932所示。
如果F指示器(230)處于清空狀態(tài)(注其值為0)，根據(jù)來自判定步驟916的‘否’路徑，無線裝置將開始執(zhí)行在F時(shí)槽內(nèi)偵聽發(fā)蜂音信號(hào)的程序。在此，無線裝置不僅偵聽有無發(fā)蜂音信號(hào)，它還要偵聽有多少個(gè)發(fā)蜂音信號(hào)。無線裝置首先初始化CUUNT計(jì)數(shù)器(240)為0，并設(shè)定TIME1倒數(shù)計(jì)時(shí)器(232)為n(注n為統(tǒng)一的F時(shí)槽的時(shí)間長(zhǎng)度)，如步驟934所示。當(dāng)TIME1內(nèi)的數(shù)值隨時(shí)間的流逝而自動(dòng)減小時(shí)，無線裝置對(duì)媒體進(jìn)行偵聽，如步驟936所示。如果無線裝置在TIME1的數(shù)值降為0之前偵聽到發(fā)蜂音信號(hào)，根據(jù)來自判定步驟940的‘是’路徑，COUNT計(jì)數(shù)器的數(shù)值將增加一個(gè)單位，如步驟942所示。一旦偵聽到發(fā)蜂音信號(hào)，無線裝置立刻將TIME2倒數(shù)計(jì)時(shí)器(234)設(shè)為K(注K為一個(gè)發(fā)蜂音信號(hào)的時(shí)間長(zhǎng)度)，如步驟944所示。如果發(fā)蜂音信號(hào)在F時(shí)槽內(nèi)，且TIME2倒數(shù)計(jì)時(shí)器(234)的數(shù)值降為0后還在繼續(xù)，說明系統(tǒng)偵聽到復(fù)合發(fā)蜂音信號(hào)，根據(jù)來自判定步驟948的‘否’路徑，之后根據(jù)來自判定步驟950的‘否’路徑，之后根據(jù)來自判定步驟952的‘是’路徑，COUNT計(jì)數(shù)器的數(shù)值將增加一個(gè)單位，如步驟942所示。然后重設(shè)TIME2(234)為K，而繼續(xù)偵聽媒體。如果發(fā)蜂音信號(hào)在TIME2倒數(shù)計(jì)時(shí)器(234)降為0時(shí)或之前消失，說明系統(tǒng)偵聽到一個(gè)獨(dú)立的發(fā)蜂音信號(hào)，根據(jù)來自判定步驟950的‘是’路徑，系統(tǒng)又回到步驟936，對(duì)媒體進(jìn)行偵聽。這些步驟循環(huán)進(jìn)行直至TIME1倒數(shù)計(jì)時(shí)器(232)的數(shù)值降為0，根據(jù)來自判定步驟948或938的‘是’路徑，系統(tǒng)將首先判定在F時(shí)槽內(nèi)是否偵聽到發(fā)蜂音信號(hào)。如果在F時(shí)槽內(nèi)沒有偵聽到發(fā)蜂音信號(hào)，根據(jù)來自判定步驟954的‘否’路徑，系統(tǒng)將設(shè)定F指示器(230)，如步驟968所示，之后系統(tǒng)將執(zhí)行SN的比特值，如步驟928所示。如果系統(tǒng)在F時(shí)槽內(nèi)偵聽到發(fā)蜂音信號(hào)，根據(jù)來自判定步驟954的‘是’路徑，SC計(jì)數(shù)器(242)的數(shù)值將減小一個(gè)單位。因?yàn)橹車鷮?shí)際在F時(shí)槽(808)發(fā)送發(fā)蜂音信號(hào)的無線裝置的個(gè)數(shù)通常小于周圍無線裝置的數(shù)目，所以系統(tǒng)將在SC計(jì)數(shù)器(242)的數(shù)值減小一個(gè)單位的基礎(chǔ)上，根據(jù)COUNT計(jì)數(shù)器(240)的數(shù)值判定是否將SC計(jì)數(shù)器(242)的數(shù)值進(jìn)一步減小，如步驟957所示。圖8示意兩個(gè)算法用于實(shí)現(xiàn)步驟957。如圖8a所示，系統(tǒng)首先判斷COUNT計(jì)數(shù)器(240)的數(shù)值是否大于一臨界值T8(注T8為一系統(tǒng)常數(shù)，其值是根據(jù)F時(shí)槽的時(shí)間長(zhǎng)度與單個(gè)發(fā)蜂音信號(hào)的長(zhǎng)度而定的)，其目的是當(dāng)COUNT的數(shù)值小于T8時(shí)，COUNT的數(shù)值基本上與實(shí)際發(fā)送發(fā)蜂音信號(hào)的無線裝置的個(gè)數(shù)相一致。當(dāng)COUNT計(jì)數(shù)器(240)的數(shù)值小于T8，而又小于SC計(jì)數(shù)器(242)的數(shù)值時(shí)，根據(jù)來自判定步驟960的‘是’路徑，系統(tǒng)將設(shè)定SC計(jì)數(shù)器(242)的數(shù)值為COUNT計(jì)數(shù)器(240)的數(shù)值，如步驟962所示。圖8b示意另一個(gè)算法，系統(tǒng)在比較COUNT計(jì)數(shù)器(240)的數(shù)值與SC計(jì)數(shù)器(242)的數(shù)值之前，首先校正COUNT計(jì)數(shù)器(240)的數(shù)值，如步驟959所示。校正COUNT計(jì)數(shù)器(240)的數(shù)值，可將原數(shù)值乘以一校正因子。校正因子可為一常數(shù)(例如1.2)，或與COUNT數(shù)值相關(guān)的一數(shù)值。
在校正SC計(jì)數(shù)器(242)的數(shù)值之后，檢驗(yàn)其值是否為0，如果其值為0，根據(jù)來自判定步驟964的‘是’路徑，系統(tǒng)將設(shè)定F指示器(230)，如步驟966所示。之后，系統(tǒng)將等待下一輪媒體競(jìng)爭(zhēng)的到來。
說明(1)本發(fā)明所用的亂數(shù)發(fā)生器的作用是讓發(fā)自不同的無線裝置的發(fā)蜂音信號(hào)能被偵聽者區(qū)分開來。而在實(shí)際運(yùn)行中，由于各個(gè)無線裝置之間的不精確同步，以及不相等的信號(hào)傳播延遲，即使無線裝置在特定時(shí)間點(diǎn)發(fā)送發(fā)蜂音信號(hào)，只要發(fā)蜂音信號(hào)時(shí)間長(zhǎng)度相對(duì)于這些不同步的時(shí)間為一很小值，其效果也如同亂數(shù)發(fā)生器。在這種狀態(tài)下，偵聽者也能區(qū)分發(fā)自不同的無線裝置的發(fā)蜂音信號(hào)。所以此具體實(shí)施例里所用的亂數(shù)發(fā)生器并非必要。
(2)在單躍距環(huán)境下，不需記錄失敗次數(shù)就能達(dá)到非常完美的公平競(jìng)爭(zhēng)，即使在多躍距環(huán)境下，不需記錄失敗次數(shù)也大大地改善了原有的二進(jìn)位倒數(shù)計(jì)時(shí)媒體接入控制方法。所以此具體實(shí)施例里關(guān)于利用失敗次數(shù)來設(shè)定F指示器(230)的描述使得本發(fā)明不僅在單躍距環(huán)境下達(dá)到非常完美的公平競(jìng)爭(zhēng)，而且在多躍距環(huán)境下，公平競(jìng)爭(zhēng)更加完善。
(3)本具體實(shí)施例里所用的利用COUNT計(jì)數(shù)器(240)的數(shù)值來校正SC計(jì)數(shù)器(242)，是因?yàn)樵谠诙嘬S距環(huán)境下，由于允許多個(gè)無線裝置同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)包，所以實(shí)際的在F時(shí)槽發(fā)送發(fā)蜂音信號(hào)的無線裝置的個(gè)數(shù)下降得比1多。
權(quán)利要求
1.一種在二進(jìn)位倒數(shù)計(jì)時(shí)媒體接入控制(binary countdown MAC)中，處于偵聽狀態(tài)的競(jìng)爭(zhēng)裝置統(tǒng)計(jì)在其媒體共享區(qū)內(nèi)，在特定時(shí)槽內(nèi)發(fā)送發(fā)蜂音信號(hào)的競(jìng)爭(zhēng)裝置的數(shù)目的方法，所述的方法特征是在特定時(shí)槽內(nèi)，發(fā)送者隨機(jī)地在特定時(shí)間長(zhǎng)度的窗口內(nèi)發(fā)送一相對(duì)于此時(shí)間長(zhǎng)度小得多的定長(zhǎng)的發(fā)蜂音信號(hào)；而聽偵者不僅能及時(shí)地感知發(fā)自規(guī)定范圍內(nèi)的所有的無線裝置的發(fā)蜂音信號(hào)，還能進(jìn)一步根據(jù)聽偵到的發(fā)蜂音信號(hào)的時(shí)間長(zhǎng)度以及間歇來估計(jì)發(fā)蜂音信號(hào)的個(gè)數(shù)，從而初步估計(jì)發(fā)出發(fā)蜂音信號(hào)的無線裝置的數(shù)目；
2.根據(jù)權(quán)力要求1所說的方法，其中所說的特定時(shí)間窗口(822)在那特定時(shí)槽(808)內(nèi)的位置是其前的時(shí)間緩沖區(qū)(820)為一段不短于讓任何一個(gè)無線移動(dòng)裝置能夠完成從偵聽狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)送狀態(tài)的最短時(shí)間，所說的時(shí)間緩沖區(qū)(820)還足夠緩沖共享區(qū)內(nèi)各個(gè)競(jìng)爭(zhēng)裝置之間的不同步性；另外，窗口后的時(shí)間緩沖區(qū)(824)為一段不短于任何的二個(gè)無線設(shè)備之間的信號(hào)傳播的時(shí)間延遲加上用于緩沖共享區(qū)內(nèi)各個(gè)競(jìng)爭(zhēng)裝置之間的不同步性的時(shí)間段；
3.一種用于二進(jìn)位倒數(shù)計(jì)時(shí)媒體接入控制(binary countdown MAC)中，實(shí)現(xiàn)公平媒體競(jìng)爭(zhēng)的方法，其特征是在參與競(jìng)爭(zhēng)的裝置所特有的競(jìng)爭(zhēng)碼(SN)前增加一比特，簡(jiǎn)稱F比特；F比特的執(zhí)行與執(zhí)行SN的比特值一樣，當(dāng)其值為1時(shí)，競(jìng)爭(zhēng)裝置在當(dāng)前的時(shí)槽內(nèi)發(fā)送一發(fā)蜂音信號(hào)，當(dāng)其值為0時(shí)，競(jìng)爭(zhēng)裝置在當(dāng)前的時(shí)槽內(nèi)進(jìn)行偵聽；所說的F比特其值是這樣賦予的當(dāng)競(jìng)爭(zhēng)裝置開始為一新的數(shù)據(jù)包進(jìn)行媒體競(jìng)爭(zhēng)時(shí)，F(xiàn)比特值被初始化為0；當(dāng)競(jìng)爭(zhēng)裝置在執(zhí)行0值的F比特中沒有被淘汰掉，F(xiàn)比特值設(shè)為1；
4.根據(jù)權(quán)力要求3所說的方法，當(dāng)競(jìng)爭(zhēng)裝置為當(dāng)前的數(shù)據(jù)包在執(zhí)行F比特時(shí)遭淘汰的次數(shù)超過一臨界值時(shí)，F(xiàn)比特值設(shè)為1；臨界值與競(jìng)爭(zhēng)裝置為當(dāng)前的數(shù)據(jù)包在執(zhí)行F比特時(shí)遭淘汰的次數(shù)的關(guān)系是用失敗容忍度來確定的，失敗容忍度在F比特值被初始化為0的同時(shí)，被初始化為周圍共享同一媒體的競(jìng)爭(zhēng)裝置的數(shù)目；每當(dāng)競(jìng)爭(zhēng)裝置在執(zhí)行F比特時(shí)遭淘汰，其失敗容忍度減小一個(gè)單位；當(dāng)失敗容忍度下降為0時(shí)，F(xiàn)比特值設(shè)為1；
5.根據(jù)權(quán)力要求4所說的方法，失敗容忍度在每次競(jìng)爭(zhēng)裝置在執(zhí)行F比特時(shí)遭淘汰而下降一個(gè)單位的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步修正減小到目前估計(jì)的在F時(shí)槽(808)里發(fā)送發(fā)蜂音信號(hào)的周圍共享同一媒體的競(jìng)爭(zhēng)裝置的數(shù)目，如果后者比前者更?。?br> 6.一種用于二進(jìn)位倒數(shù)計(jì)時(shí)媒體接入控制(binary countdown MAC)以實(shí)現(xiàn)公平媒體競(jìng)爭(zhēng)的系統(tǒng)，其特征在于每一參與競(jìng)爭(zhēng)的系統(tǒng)擁有并維持一個(gè)可記錄讀取兩種狀態(tài)(0或1)的裝置-F指示器(230)，和一個(gè)可記錄讀取自然數(shù)的裝置-COUNT計(jì)數(shù)器(240)，所說的系統(tǒng)還包括當(dāng)競(jìng)爭(zhēng)系統(tǒng)開始為一新的數(shù)據(jù)包進(jìn)行媒體競(jìng)爭(zhēng)時(shí)，將F指示器(230)初始化為清空狀態(tài)的裝置；當(dāng)競(jìng)爭(zhēng)裝置完成SN前期(806)的工作而未遭淘汰，將COUNT計(jì)數(shù)器(240)初始化為0的裝置；當(dāng)F指示器(230)為清空狀態(tài)時(shí)，對(duì)媒體進(jìn)行特定時(shí)間長(zhǎng)度(相當(dāng)于F時(shí)槽(808)的時(shí)間長(zhǎng)度)的偵聽的裝置；當(dāng)F指示器(230)為設(shè)定狀態(tài)時(shí)，在相當(dāng)于F時(shí)槽(808)的時(shí)間長(zhǎng)度內(nèi)發(fā)送發(fā)蜂音信號(hào)的裝置；當(dāng)聽偵媒體時(shí)，能感知任何媒體共享區(qū)競(jìng)爭(zhēng)裝置發(fā)出的發(fā)蜂音信號(hào)，并將COUNT計(jì)數(shù)器(240)數(shù)值設(shè)為非0的裝置；經(jīng)過特定時(shí)間長(zhǎng)度(F時(shí)槽)后，如果COUNT計(jì)數(shù)器(240)的數(shù)值為0，將指示器(230)轉(zhuǎn)為設(shè)定狀態(tài)，并開始執(zhí)行競(jìng)爭(zhēng)裝置所特有的競(jìng)爭(zhēng)碼(SN)進(jìn)行二進(jìn)位倒數(shù)計(jì)時(shí)媒體接入競(jìng)爭(zhēng)，但如果COUNT計(jì)數(shù)器(240)的數(shù)值為非0，停止繼續(xù)進(jìn)行二進(jìn)位倒數(shù)計(jì)時(shí)媒體接入競(jìng)爭(zhēng)的裝置；
7.根據(jù)權(quán)力要求6所說的系統(tǒng)，其中每一參與競(jìng)爭(zhēng)的系統(tǒng)還擁有并維持另一個(gè)可記錄讀取自然數(shù)的裝置-SC計(jì)數(shù)器(242)，其中所說的經(jīng)過特定時(shí)間長(zhǎng)度(F時(shí)槽)后，如果COUNT計(jì)數(shù)器(240)的數(shù)值為非0，停止繼續(xù)進(jìn)行二進(jìn)位倒數(shù)計(jì)時(shí)媒體接入競(jìng)爭(zhēng)的裝置還包括將SC計(jì)數(shù)器(242)的值下降一個(gè)單位，并在SC計(jì)數(shù)器(242)的值降為0時(shí)，將F指示器(230)變?yōu)樵O(shè)定狀態(tài)的裝置；
8.根據(jù)權(quán)力要求7所說的系統(tǒng)，其中所說的在相當(dāng)于F時(shí)槽(808)的時(shí)間長(zhǎng)度內(nèi)發(fā)送發(fā)蜂音信號(hào)的裝置指的是經(jīng)過另一特定時(shí)間長(zhǎng)度-T1，發(fā)送一定長(zhǎng)的短暫發(fā)蜂音信號(hào)的裝置；此裝置還包括隨機(jī)產(chǎn)生另一特定時(shí)間長(zhǎng)度-T1的裝置；其中所說的當(dāng)競(jìng)爭(zhēng)系統(tǒng)開始為一新的數(shù)據(jù)包進(jìn)行媒體競(jìng)爭(zhēng)時(shí)，將F指示器(230)初始化為清空狀態(tài)的裝置還同時(shí)將SC計(jì)數(shù)器(242)初始化為周圍共享同一媒體的競(jìng)爭(zhēng)裝置的數(shù)目；
9.根據(jù)權(quán)力要求8所說的系統(tǒng)，其中所說的將SC計(jì)數(shù)器(242)的值下降一個(gè)單位，并在SC計(jì)數(shù)器(242)的值降為0時(shí)，將F指示器(230)變?yōu)樵O(shè)定狀態(tài)的裝置還將下降了一個(gè)單位的SC計(jì)數(shù)器(242)的值與COUNT計(jì)數(shù)器(240)的數(shù)值進(jìn)行比較，如果后者的數(shù)值比前者的數(shù)值更小，SC計(jì)數(shù)器(242)的數(shù)值將設(shè)為COUNT計(jì)數(shù)器(240)上的數(shù)值；
10.根據(jù)權(quán)力要求9所說的系統(tǒng)，其中所說的“當(dāng)聽偵媒體時(shí)，能感知任何媒體共享區(qū)裝置發(fā)出的發(fā)蜂音信號(hào)，并將COUNT計(jì)數(shù)器(240)數(shù)值設(shè)為非0的裝置”是根據(jù)權(quán)力要求2所說的方法將COUNT計(jì)數(shù)器(240)上的數(shù)值設(shè)為在F時(shí)槽(808)內(nèi)偵聽到的發(fā)出發(fā)蜂音信號(hào)的競(jìng)爭(zhēng)裝置的數(shù)目，并進(jìn)一步經(jīng)過數(shù)學(xué)公式的校正使其值大概率地大于或等于實(shí)際發(fā)出發(fā)蜂音信號(hào)的無線裝置的個(gè)數(shù)；
全文摘要
在電信系統(tǒng)中，使二進(jìn)位倒數(shù)計(jì)時(shí)媒體接入控制協(xié)議具有競(jìng)爭(zhēng)公平性的系統(tǒng)和方法。在每一競(jìng)爭(zhēng)裝置所固有的競(jìng)爭(zhēng)碼(SN)之前增加一比特，簡(jiǎn)稱F比特，并依靠F比特的設(shè)定變化來克服由于各個(gè)競(jìng)爭(zhēng)裝置所擁有的競(jìng)爭(zhēng)碼數(shù)值大小不一而產(chǎn)生的二進(jìn)位倒數(shù)計(jì)時(shí)媒體接入競(jìng)爭(zhēng)的不公平性。由于F比特是介于之前用于表達(dá)數(shù)據(jù)包優(yōu)先級(jí)的比特和之后的SN比特之間，當(dāng)F比特設(shè)為1時(shí)，即使最小的SN也能戰(zhàn)勝F比特設(shè)為0的同優(yōu)先級(jí)的最大SN擁有者。當(dāng)競(jìng)爭(zhēng)裝置被大SN擁有者擊敗或超常時(shí)間發(fā)不出數(shù)據(jù)包時(shí)，F(xiàn)比特才設(shè)為1。
文檔編號(hào)H04L12/28GK1791100SQ20041010103
公開日2006年6月21日 申請(qǐng)日期2004年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月13日
發(fā)明者游天童 申請(qǐng)人:游天童