專利名稱：能夠在寬頻帶通信網(wǎng)絡(luò)上以同步傳送模式和分組模式訪問多種業(yè)務(wù)的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地講涉及經(jīng)雙向高帶寬(例如，光纖和同軸電纜)通信媒介進(jìn)行數(shù)字通信，特別是允許通過樹型和分局通信網(wǎng)絡(luò)連到公共總端站(head end)的爭用站使用上游和下游信道向總端站傳輸和從總端站接收各種類型的信息，例如可以是同步、異步或離散的話音、電視電話、數(shù)據(jù)或控制信息的接入規(guī)約和方案。本發(fā)明還涉及與光纖/同軸網(wǎng)絡(luò)類似的無線網(wǎng)絡(luò)，在這類網(wǎng)絡(luò)中，移動(dòng)站通常不是直接互相傾聽，而是依賴于基站的反饋。
近來，大量活動(dòng)指向了增加例如電纜電視和電話公司使用的光纖同軸電纜網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。這一推動(dòng)是兩方面的增加網(wǎng)絡(luò)的下游容量支持新業(yè)務(wù)，并為新的交互服務(wù)提供足夠的上游容量，包括電話和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。這里“上游”是指從一個(gè)站向一個(gè)總端站(或中心局)傳輸，“下游”是指從一個(gè)總端站向站傳輸。
許多目前提供上游能力的方案是采用已知的向已經(jīng)請(qǐng)求信令方式的站分配帶寬，以指示它們所希望傳送到的總端站的時(shí)分多址(TDMA)方法。然而，現(xiàn)存的TDMA方案在使用可利用帶寬方面不能提供所需靈活性。另外，TDMA為整個(gè)呼叫期間分配峰值帶寬，因此不能利用業(yè)務(wù)量的統(tǒng)計(jì)特性。
現(xiàn)有的分組數(shù)據(jù)解決方案也不能很好地?cái)U(kuò)充到寬頻帶電纜環(huán)境。例如，如電氣和電子工程師學(xué)會(huì)在美國國家標(biāo)準(zhǔn)ANSI/IEEE標(biāo)準(zhǔn)802，3-1985發(fā)表的“帶有沖突檢測(cè)的載波檢測(cè)多址訪問(CSMA/CD)的訪問方法和物理層規(guī)范”一文中所描述，在傳輸前安排載波檢測(cè)多址訪問/沖突檢測(cè)(CSMA/CD)以便由站傾聽信道一個(gè)周期以確定其IDLE(閑置)。由于涉及到距離問題，這種方案在電纜環(huán)境中效率很低。電纜網(wǎng)絡(luò)中傳播延遲，和信道對(duì)應(yīng)的空載時(shí)間比標(biāo)準(zhǔn)CSMA/CD環(huán)境的局域網(wǎng)大得多。
作為另一個(gè)例子，是Roberts在1975年四月的計(jì)算機(jī)通信世界上發(fā)表的題為“帶有或不帶有時(shí)隙和捕捉的ALOHA分組系統(tǒng)”一文中描述的時(shí)隙Aloha方法規(guī)定了一種時(shí)間被分成一串精確的時(shí)隙周期的系統(tǒng)。任何具有數(shù)據(jù)的站可在任何時(shí)間進(jìn)行傳輸。出現(xiàn)沖突時(shí)，這些站根據(jù)某些隨機(jī)算法進(jìn)行補(bǔ)償和重發(fā)。該方法已經(jīng)增加了預(yù)約方案，即一旦一個(gè)站獲得一個(gè)時(shí)間段，可通過設(shè)定標(biāo)題字段保持連續(xù)的時(shí)隙，該站也可以通過改變?cè)撟侄伟l(fā)出其傳輸已經(jīng)完成的信號(hào)。例如，見Lam，S.S在1980年7月7日的IEEE計(jì)算機(jī)論文集第C-29卷，第7號(hào)，第596-603頁發(fā)表的“分組廣播網(wǎng)絡(luò)-A的R-ALORA規(guī)約的性能分析”一文。同樣，所考慮的問題是同軸電纜/光纖基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)，很難允許站之間直接互相傾聽。并且，電纜網(wǎng)絡(luò)獨(dú)特的樹型和分局結(jié)構(gòu)需要使用一種新方法。
同樣重要的是適用于同步傳輸模式(STM)和異步傳輸模式(ATM)這兩種應(yīng)用的能力的接入規(guī)約。很多新的應(yīng)用很可能是用ATM技術(shù)從家庭或辦公室傳送的，例如高速數(shù)據(jù)和MPEG-2視頻。與此同時(shí)，由于延遲、誤差敏感性等原因，象話音和電視電話這類應(yīng)用很可能繼續(xù)使用STM傳送。
IEEE802.6發(fā)表的“分配排隊(duì)雙總線接入方法和物理層規(guī)范”一文描述了一種被稱為DQDB的技術(shù)，該技術(shù)用于跨接都市區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)。但是，DQDB采用雙總線機(jī)構(gòu)并需要很好地確定相鄰站之間的上游-下游關(guān)系。雖然能夠設(shè)計(jì)出滿足樹型和分局結(jié)構(gòu)要求的系統(tǒng)，但該方案會(huì)非常復(fù)雜并且成本很高。
最近，由C.Wu和G.Gampbell在1994年7月13-14日的舊金山第一屆國際公用網(wǎng)絡(luò)討論會(huì)會(huì)刊的第191-198頁發(fā)表的題為“擴(kuò)充DQRAP起分配轉(zhuǎn)換作用的電纜電視規(guī)約”一文中提出了一種被稱為擴(kuò)充分配排隊(duì)隨機(jī)接入規(guī)約(XDQRAP)的改進(jìn)DQDB。該提議的缺點(diǎn)之一是不能同時(shí)支持STM和ATM這兩種技術(shù)。在其表現(xiàn)形式中不適應(yīng)STM連接所需的長度變化的短脈沖群。另外，由于多重請(qǐng)求與每個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)隙有關(guān)的微小時(shí)隙的需求，造成物理層整理操作(即防護(hù)頻帶和前言)非常高。
由Edmon、Li和Sriram(Li和Sriram也是本發(fā)明的共同發(fā)明人)在1994年6月25日提交的題為“能夠在寬頻帶通信網(wǎng)絡(luò)多址聯(lián)接的方法和設(shè)備”的專利申請(qǐng)中提出了一種支持某些ATM應(yīng)用的接入方案，該專利申請(qǐng)與本申請(qǐng)轉(zhuǎn)讓給了同一受讓人。然而，該發(fā)明未考慮STM業(yè)務(wù)量的出現(xiàn)，也沒規(guī)定包括各種各樣STM和ATM應(yīng)用的動(dòng)態(tài)帶寬分配。
因此，非常需要一種寬頻帶樹型和分局網(wǎng)絡(luò)的接入規(guī)約，該規(guī)約應(yīng)適應(yīng)改變STM和ATM應(yīng)用混合的需求，并有效地向各種各樣的猝發(fā)(bursty)和等時(shí)業(yè)務(wù)源分配帶寬。
根據(jù)本發(fā)明，提供在寬頻帶光纖/同軸電纜網(wǎng)絡(luò)的多址聯(lián)接的范圍內(nèi)支持STM應(yīng)用，例如話音和電視電話(VT)，以及分組模式(例如ATM)應(yīng)用，例如廣播數(shù)字視頻、交互電視、和數(shù)據(jù)的系統(tǒng)和技術(shù)。另外，本發(fā)明適應(yīng)改變STM和分組模式應(yīng)用(例如ATM)混合的需求，并有效地向各種各樣的猝發(fā)和等時(shí)業(yè)務(wù)源分配帶寬。由于近來趨向于支持使用ATM規(guī)約的分組模式應(yīng)用，因此下文一般將參考ATM描述。但是，應(yīng)該理解，本發(fā)明也可用于其它分組模式。如果寬帶網(wǎng)絡(luò)和終端發(fā)展成支持所有服務(wù)的完全端對(duì)端ATM，本發(fā)明將支持所有ATM格式的話音、VT、和其它服務(wù)。
在同軸電纜或光纖樹型和分局通信網(wǎng)絡(luò)的情況下，本發(fā)明可在站內(nèi)的用戶室內(nèi)設(shè)備(CPE)和一個(gè)可以位于與所有站通信的總端站中的公共控制器中實(shí)現(xiàn)。每一個(gè)站和公共控制器或總端站中設(shè)置的媒介訪問控制(MAC)處理器將給出的數(shù)字比特流信道的時(shí)域分成一串連續(xù)幀，每幀有多個(gè)時(shí)隙。時(shí)隙分為兩種類型，STM和ATM。根據(jù)本發(fā)明，將幀分成兩個(gè)區(qū)；區(qū)和區(qū)之間的邊界可以動(dòng)態(tài)變化。在STM區(qū)，可以將長度可變的時(shí)隙分配給要求不同數(shù)量帶寬的呼叫，例如話音和電視電話。該區(qū)中還設(shè)置一個(gè)爭用訪問信令信道，用于STM呼叫控制和建立請(qǐng)求。在ATM區(qū)，時(shí)隙長度固定，每個(gè)時(shí)隙能容納一個(gè)ATM單元。另外，長度固定的ATM時(shí)隙可以專供一個(gè)特定的用戶在呼叫期間使用，或通過一個(gè)爭用過程共享。至少有一個(gè)爭用ATM時(shí)隙總是供與ATM呼叫控制和建立請(qǐng)求有關(guān)的信令消息使用。
下游時(shí)間幀按與上游方向所使用的相同方式構(gòu)成，但包括一個(gè)附加MAP字段。該字段用于與站通信，ATM時(shí)隙分配在上游信道中。并且向站指明下一個(gè)上游幀中哪個(gè)時(shí)隙開放或適合于爭用，哪個(gè)時(shí)隙供選定站專用。由于上和下通信信道的單向性構(gòu)造，各個(gè)站不直接相互通信，但能接收指示每個(gè)上游時(shí)隙狀態(tài)的下游廣播消息(即STM消息和ATM MAP消息)。這些狀態(tài)消息在公共控制器或總端站中產(chǎn)生，并在一個(gè)廣播下游信道中發(fā)送以便所有站能接收它們。
對(duì)于考慮STM業(yè)務(wù)量的系統(tǒng)，總是將上游幀STM區(qū)中一個(gè)固定長度的時(shí)隙作為共享(即爭用基)STM信令信道。同樣，總是在ATM區(qū)中設(shè)置至少一個(gè)時(shí)隙，該時(shí)隙中ATM應(yīng)用能傳送與信令消息相關(guān)的呼叫建立。當(dāng)STM/ATM呼叫到達(dá)一個(gè)站時(shí)，一個(gè)信令消息從該站送到總端站以請(qǐng)求呼叫建立和帶寬分配。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，最靠近幀的始端分配STM時(shí)隙，并且最靠近幀的尾端分配ATM時(shí)隙。這種安排將未分配的帶寬留在該幀的中部，即STM和ATM區(qū)之間。
當(dāng)一個(gè)STM呼叫終止時(shí)，STM區(qū)中暫時(shí)產(chǎn)生一個(gè)“無信號(hào)區(qū)”?！盁o信號(hào)區(qū)”表示目前未分配的被釋放帶寬。這是通過“重組合”考慮到的，“重組合”是指對(duì)現(xiàn)有STM呼叫進(jìn)行時(shí)隙重分配，以使所有用于STM呼叫的時(shí)隙互相相鄰排列并靠近該幀始端。在一個(gè)實(shí)施中，重組合是在一個(gè)STM呼叫終止后立即完成的，釋放帶寬被用來產(chǎn)生附加ATM時(shí)隙。在另一個(gè)實(shí)施例中，釋放帶寬被加到幀的未分配區(qū)，并在出現(xiàn)新呼叫到達(dá)時(shí)使用。在再一個(gè)實(shí)施例中，重組合被推遲直到確定由數(shù)個(gè)“無信號(hào)區(qū)”生成的釋放帶寬足夠接納一個(gè)新呼叫，但這些無信號(hào)區(qū)不互相連接。隨著控制器中的重組合操作，每一個(gè)裝置中，通過在STM信令和下一個(gè)下游幀中傳送消息將新的STM和/或ATM時(shí)隙分配通知所有站。
在一上游幀的ATM部分，使用一個(gè)爭用/預(yù)定過程。通過在一幀結(jié)構(gòu)中交錯(cuò)該ATM時(shí)隙使帶分局和樹型網(wǎng)絡(luò)布局的多址網(wǎng)絡(luò)中的通過量和延遲性能被明顯改善，從而克服傳播延遲約束，以及由總端站以足夠滿足站規(guī)定的延遲要求的速率向站分配時(shí)隙的預(yù)定過程。下文將詳細(xì)描述如何向不同類型的ATM呼叫分配時(shí)隙。
ATM呼叫可以分為幾種(a)恒定比特率(ATM/CBR)，(b)延遲敏感可變比特率(ATM/VBR)，(c)延遲容許(ATM/VBR)，和(d)ATM/爭用。例如ATM形式的話音或電視電話應(yīng)用可以被歸入ATM/CBR；延遲敏感(ATM/VBR)的例子包括交互數(shù)據(jù)應(yīng)用；延遲容許(ATM/VBR)的例子包括文件傳送；ATM/爭用的例子包括VOD和視頻游戲上游消息。
當(dāng)ATM呼叫到達(dá)一個(gè)站時(shí)，該站使用可用于爭用的上游ATM時(shí)隙向總端站發(fā)送一個(gè)信令以確定呼叫種類。該總端站對(duì)各種呼叫用不同過程處理。
根據(jù)ATM/CBR呼叫的帶寬需求由總端站向它們分配ATM時(shí)隙。總端站根據(jù)考慮到現(xiàn)有ATM/VBR業(yè)務(wù)量和新呼叫請(qǐng)求的統(tǒng)計(jì)特性的統(tǒng)計(jì)加權(quán)遞增頻帶(SWIB)確定向延遲敏感ATM/VBR分配ATM時(shí)隙。相對(duì)于延遲容許ATM/VBR，該總端站能從站接收與短脈沖串長度和延遲容許有關(guān)的信息。然后該總端站以滿足這些要求的速率分配ATM時(shí)隙。例如，一個(gè)站可能不會(huì)在每幀被分配一個(gè)時(shí)隙，而是每隔n幀可以允許其傳輸“m”個(gè)ATM單元(m和“n”是整數(shù))。
用于爭用的ATM時(shí)隙中，采用與上面引述的Edmon，Li和Sriram的專利申請(qǐng)中相同的方式處理ATM/爭用呼叫。因此可以從公共控制器或總端站在廣播下游信道中傳送確認(rèn)或狀態(tài)消息，并指出具體的時(shí)隙狀態(tài)，該時(shí)隙狀態(tài)可以是例如(a)IDLE，(b)BUSY/CONTINUATION，表示站需要繼續(xù)使用一個(gè)時(shí)隙，(c)BUSY/FINAL，表示一個(gè)時(shí)隙的連續(xù)使用已經(jīng)結(jié)束，或(d)COLLSION，表示出現(xiàn)了相對(duì)于該時(shí)隙的沖突。該站響應(yīng)狀態(tài)消息確定何時(shí)從ATM/爭用型呼叫中發(fā)送下一個(gè)ATM單元。
本發(fā)明帶寬分配方法的一個(gè)附加特性是ATM業(yè)務(wù)量被分配了滿足服務(wù)質(zhì)量(QOS)要求的最小確保帶寬，例如，可以是最大數(shù)量與被允許的單元延遲或丟失比率相適合的帶寬。另外，如果信道上的備用帶寬可使用，可以將附加“額外”帶寬分配給盡可能多的ATM呼叫，以提供比規(guī)定QOS更好的QOS。換句話說，假定某些ATM業(yè)務(wù)量猝發(fā)，除允許該業(yè)務(wù)量使用其確保帶寬外，還可使用任何備用帶寬。然而，本發(fā)明的方法允許將分配給ATM爭用的“額外”帶寬從ATM爭用中消除，并被用來代替接受新的STM和ATM呼叫。消除“額外”ATM帶寬使新呼叫有可能被接納，但不會(huì)將正在進(jìn)行的ATM呼叫的QOS降低到所要求的QOS以下。QOS的一個(gè)例子是由可改變比特率(VBR)的ATM呼叫，例如文件傳送，規(guī)定的延遲要求。如果“額外”帶寬分配給該呼叫，文件傳送可能比規(guī)定期限完成的快，如果在進(jìn)行中將該“額外”帶寬再分配給另一個(gè)呼叫，文件傳送仍會(huì)在規(guī)定期限內(nèi)完成。
至此為止，我們所描述的帶寬分配和管理僅集中在上游業(yè)務(wù)量?？偠苏靖鶕?jù)每個(gè)呼叫所需的帶寬分配下游STM和ATM時(shí)隙。上游和下游業(yè)務(wù)量的特性有許多相似之處。因此，本發(fā)明規(guī)定的一些方法可適用于處理上游和下游業(yè)務(wù)量。然而，由于上游方向中存在某些爭用訪問業(yè)務(wù)量部分，而下游帶寬僅由TDMA和統(tǒng)計(jì)分組多路復(fù)用的組合共享，因此這些方法中存在著某些差異。
應(yīng)該指出，在話音和電視電話業(yè)務(wù)量以ATM形式在每個(gè)站和總端站之間傳送的應(yīng)用中，電纜分布網(wǎng)絡(luò)中傳送的所有業(yè)務(wù)量可以是ATM業(yè)務(wù)量。這種情況下，不存在STM時(shí)隙，盡管如此，本發(fā)明在處理各種ATM業(yè)務(wù)量中使用最佳。
本發(fā)明主要是在以光纖/同軸電纜為傳輸基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的范圍內(nèi)進(jìn)行描述。可以理解，本發(fā)明還可用于無線通信環(huán)境。后一種情況下，用名詞“移動(dòng)站”、“基站”和“無線媒介”代替名詞“站”、“總端站”和“光纖/同軸電纜”。


圖1示出可使用本發(fā)明的寬頻帶網(wǎng)絡(luò)的總體布局，其中多個(gè)站通過樹型和分局傳輸網(wǎng)絡(luò)與被稱為總端站的公共控制器互連；圖2示出可被用于圖1所示的互連站和總端站的傳輸媒介中的上游/下游頻譜分配的例子；圖3示出圖1的站中的各種通信設(shè)備被連到傳輸網(wǎng)絡(luò)的布局，以及根據(jù)本發(fā)明的媒介訪問控制(MAC)處理器的配置；圖4示出與圖3所示MAC處理器相同的MAC處理器的布局，該MAC處理器設(shè)置在圖1的總端站中，并在有關(guān)的服務(wù)平臺(tái)和站之間控制通信信號(hào)；圖5示出被包括在一個(gè)ATM時(shí)隙中的上游消息中的數(shù)據(jù)字段的排列；圖6示出被包括在一個(gè)ATM時(shí)隙中的下游消息中的數(shù)據(jù)字段的排列；圖7示出上游時(shí)間幀中不同業(yè)務(wù)量類型的典型排列；圖8和9分別更詳細(xì)地示出上游和下游時(shí)間幀的典型排列，特別是示出標(biāo)題和其它幀信令消息部分；圖10詳細(xì)示出圖9所示MAP字段；圖11從概念上示出位于總端站中的帶寬控制器為進(jìn)行帶寬分配和管理而保持的信息；圖12和圖7相同，示出每個(gè)時(shí)間幀中各個(gè)區(qū)域的標(biāo)志并指出對(duì)這些區(qū)域的特定約束；圖13是總端站中如何處理STM呼叫到達(dá)的程序圖；圖14是如何識(shí)別和預(yù)處理不同種類ATM呼叫的程序圖；該圖應(yīng)與圖15至21結(jié)合閱讀；圖15是如何進(jìn)行ATM/CBR或ATM/VBR呼叫帶寬分配的程序圖；圖16是如何重分配ATM額外帶寬的程序圖；圖17是如何確定延遲敏感ATM/VBR呼叫帶寬的程序圖；圖18是用于延遲敏感ATM/VBR呼叫的統(tǒng)計(jì)加權(quán)遞增帶寬(SWIB)概念的程序圖；圖19是一串在其中做出帶寬分配決定的時(shí)間幀中各個(gè)字段或區(qū)域標(biāo)志的程序圖；圖20是如何在圖19所示多幀周期的帶寬分配循環(huán)上進(jìn)行ATM/CBR或ATM/VBR呼叫的帶寬分配的程序圖；圖21是總端站中如何處理ATM/爭用呼叫的程序圖；圖22是考慮當(dāng)前分配給ATM/爭用業(yè)務(wù)量的帶寬如何做出決定的程序圖；圖23是當(dāng)呼叫終止時(shí)總端站中接下來進(jìn)行的處理的示意圖；應(yīng)結(jié)合圖24閱讀該圖；圖24是當(dāng)一個(gè)ATM/爭用呼叫被終止時(shí)總端站中接下來進(jìn)行的處理的示意圖；和圖25是當(dāng)終端或設(shè)備變?yōu)橛行r(shí)站中接下來進(jìn)行的處理的示意圖。
圖1示出可以使用本發(fā)明的寬頻帶網(wǎng)絡(luò)類型。樹型和分局傳輸網(wǎng)絡(luò)將多個(gè)站107-1至107-8連到一個(gè)公共總端站109。該傳輸網(wǎng)絡(luò)包括一條帶有多個(gè)分接頭104-1至104-4的主同軸電纜102，每個(gè)分接頭供給對(duì)應(yīng)的饋電電纜103-1至103-4使用。每條饋電電纜通過分接頭114和一個(gè)引入線(drop)(例如引入線105)依次供一個(gè)或多個(gè)站107使用。圖1的網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)服務(wù)區(qū)包括一個(gè)允許主同軸電纜102和光纖108之間轉(zhuǎn)換的單個(gè)光纖節(jié)點(diǎn)101。然而，應(yīng)該指出，在某些實(shí)施情況下，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)可以由同軸電纜構(gòu)成，其它實(shí)施情況下，可以在網(wǎng)絡(luò)中采用多于一個(gè)這種光纖節(jié)點(diǎn)，這取決于哪部分網(wǎng)絡(luò)是光纖和哪部分網(wǎng)絡(luò)是同軸電纜。
通過圖1所示的樹型和分局布局中經(jīng)常是定向的分接頭104，各個(gè)站不能直接相互通信或“聽”，因此不能有效地使用常規(guī)接入規(guī)約。更確切地說，每個(gè)站在上游方向與位于總端站或中心局109中的公共控制器通信，而總端站能在下游方向(在同軸102和光纖108)向所有站廣播或用已知的尋址技術(shù)有選擇地向某個(gè)站傳送。在接下來的描述中，隨著理解公共控制器位于總端站中，名詞“公共控制器”或“總端站”可以互換。另外，可以指出，本發(fā)明包括可以用中心局代替總端站的一些實(shí)施情況。還假定圖1的布局中包括防止所有站收聽所有其它站的單向上游和下游放大器(未示出)。圖1所示類型的典型網(wǎng)絡(luò)從最遠(yuǎn)的站到總端站109的距離范圍可以是100英里。
圖1所示的同軸光纖網(wǎng)絡(luò)中預(yù)期的業(yè)務(wù)量大致分為模擬業(yè)務(wù)量、同步傳遞模式(STM)業(yè)務(wù)量、和異步傳遞模式(ATM)業(yè)務(wù)量。模擬業(yè)務(wù)量的例子包括常規(guī)模擬CATV。STM業(yè)務(wù)量應(yīng)用的例子包括要求不同長度短脈沖串和通常使用時(shí)分多址(TDMA)技術(shù)多路復(fù)用的話音、窄帶ISDN、和電視電話。ATM業(yè)務(wù)量可以進(jìn)一步分成(a)恒定比特率(ATM/CBR)，(b)延遲敏感可變比特率(ATM/VBR)，(c)延遲容許ATM/VBR，和(d)ATM/爭用。ATM形式的話音或電視電話應(yīng)用可以被歸入ATM/CBR；延遲敏感ATM/VBR的例子包括交互數(shù)據(jù)應(yīng)用；延遲容許ATM/VBR的例子包括文件傳送；ATM/爭用的例子包括上游信令和用于VOD的VCR遙控消息和用于視頻游戲的按鍵按動(dòng)消息。ATM/爭用業(yè)務(wù)量的性質(zhì)基本上是離散的，由一個(gè)或多個(gè)分組或單元的臨時(shí)脈沖串組成。
應(yīng)注意，有時(shí)象由文件傳送產(chǎn)生的延遲不敏感業(yè)務(wù)量也可以使用ATM/CBR連接。還應(yīng)注意，可以將VBR視頻作為ATM/VBR業(yè)務(wù)量通過網(wǎng)絡(luò)傳送，但在視頻監(jiān)視器顯示之前要在接收站對(duì)其進(jìn)行再同步。由于有效/無效周期中的變化和有效周期中可能的可變比特率造成異步或VBR業(yè)務(wù)量猝發(fā)。離散業(yè)務(wù)量也是猝發(fā)的，但其特征在于由一個(gè)或幾個(gè)分組短脈沖串跟隨的相對(duì)長的無效周期。
如圖1所示，總端站109覆蓋區(qū)域外的呼叫請(qǐng)求服務(wù)由總端站109傳送到各個(gè)服務(wù)提供者。這些提供者包括公共交換電話網(wǎng)(PSTN)111、ATM網(wǎng)絡(luò)112、以及其它類似設(shè)備、例如其它廣域網(wǎng)。位于總端站109的CATV天線110用于接收電纜TV節(jié)目，該節(jié)目可以通過光纖/同軸電纜傳輸媒介的下游模擬廣播信道201傳輸?shù)秸?07。
圖2示出將站107互連到總端站109的傳輸網(wǎng)絡(luò)中可以使用的上游/下游頻譜分配。假設(shè)在網(wǎng)絡(luò)的所有部分中至少有750MHz的總帶寬可以使用，從50MHz到450MHz的400MHz帶寬201可以用于傳送常規(guī)下游模擬信息，例如常規(guī)電纜TV節(jié)目?？梢詫?和45MHz之間的40MHz頻帶分成多個(gè)上游數(shù)字信道202-1至202-n，每個(gè)信道的帶寬可以是1MHz至6MHz寬，當(dāng)使用適當(dāng)?shù)恼{(diào)制方案時(shí)能傳送1.6Mb/s至10Mb/s數(shù)字帶寬。這些上游數(shù)字信道中的每一個(gè)可以用于在上游方向傳送控制、信令、話音、電視電話和其它消息。一個(gè)較大數(shù)量的下游數(shù)字信道203-1至203-m，該數(shù)量通常是50，可以被包括在450MHz至750MHz之間的300MHz帶寬內(nèi)。這些信道可以用于話音、電視電話、按所要求附費(fèi)的電視節(jié)目(VOD)、和其它交互(ITV)服務(wù)的下游部分。通過適當(dāng)?shù)恼{(diào)制方案，由于下游信道中的低噪聲(與上游信道相比)使得下游信道203-1至203-n中每一個(gè)傳送量能夠高達(dá)28(或甚至40)Mb/s。上游信道202由站107使用多址方法(例如本發(fā)明描述的)共享。因?yàn)樗姓?07能接收這些信道中傳輸?shù)南ⅲ蚀讼掠涡诺?01和203是“廣播”信道。應(yīng)該指出，本發(fā)明能在包括圖2所討論的內(nèi)容和其它任何頻譜分配和比特率的情況下操作。
在說明站107(圖3)和總端站109(圖4)的具體配置，以及站和總端站之間交換的上游和下游消息(圖5-10)中的具體分量之前，將介紹性地給出與本發(fā)明有關(guān)的這些元件的操作的總體概念。根據(jù)本發(fā)明的原理，配置在圖3中的站107中的MAC處理器330中的帶寬控制器335，和圖4中的總端站109中的MAC處理器430中的類似帶寬控制器435實(shí)現(xiàn)關(guān)于在互連樹型和分局網(wǎng)絡(luò)中信息傳輸?shù)囊?guī)約，因此只要時(shí)隙是(a)被分配給該站、或(b)一個(gè)爭用時(shí)隙，就能使站107向一個(gè)上游信道中的特定時(shí)隙中插入信息。當(dāng)一個(gè)站出現(xiàn)STM呼叫到達(dá)時(shí)，該站經(jīng)爭用過程最初訪問該STM信令時(shí)隙(見圖7)。然后，總端站為該站在上游和下游幀中分配STM時(shí)隙(見圖8和9)。當(dāng)一個(gè)站出現(xiàn)ATM呼叫到達(dá)時(shí)，該站使用爭用ATM時(shí)隙傳送其呼叫建立消息(見圖7)。對(duì)于一個(gè)ATM/CBR或ATM/VBR呼叫，總端站根據(jù)該站的帶寬請(qǐng)求為其分配一些確保并且可能還有一些“額定”ATM時(shí)隙(見圖12)。確保和額外ATM時(shí)隙“預(yù)定”給ATM呼叫，直到呼叫結(jié)束或總端站介入進(jìn)行某些重分配。當(dāng)一個(gè)站被認(rèn)為有“預(yù)定”時(shí)隙時(shí)，從一個(gè)帶寬分配循環(huán)中相同數(shù)量的時(shí)隙被周期地分配的意義上來說，使用名詞“被預(yù)定”并不嚴(yán)格，然而，這并不一定是指在每個(gè)循環(huán)中的固定位置分配規(guī)定的時(shí)隙。一個(gè)帶寬分配循環(huán)是指在其間周期地產(chǎn)生帶寬分配的一個(gè)幀或多個(gè)連續(xù)幀。由于鏈路上某些未分配或閑置帶寬的使用價(jià)值，“額外”ATM時(shí)隙是指暫時(shí)分配給一個(gè)ATM/VBR呼叫的額外帶寬。無論何時(shí)一個(gè)新STM或ATM呼叫建立請(qǐng)求一些確保帶寬時(shí)，則從當(dāng)前具有額外帶寬的呼叫消除一些或所有額外帶寬。
經(jīng)過呼叫受理過程之后，該ATM/爭用業(yè)務(wù)量不逐一地得到任何確保帶寬分配。而是，該呼叫使用被總端站指定為“爭用”的ATM時(shí)隙傳送其消息(見圖7)。該爭用過程使用的方法以前面引述的Edmon，Li和Sriram的專利申請(qǐng)中的描述為基礎(chǔ)(包括本發(fā)明下文描述的一些改變)。包括預(yù)定和ATM時(shí)隙爭用狀態(tài)的下游STM消息和ATM MAP分別在下游幀的STM信令字段902和ATM MAP字段920中傳送(見圖9)。
在爭用過程中，任何試圖在ATM/爭用時(shí)隙中進(jìn)行傳送的站讀取被包括在廣播下游信道中的與該時(shí)隙有關(guān)的狀態(tài)信息。如果一個(gè)時(shí)隙未被預(yù)定，一個(gè)站則可以插入信息。如果一個(gè)時(shí)隙被另一個(gè)站預(yù)定，該站則不在此時(shí)隙中傳送。如果該站檢測(cè)到其自身的傳輸在前一幀受到?jīng)_突，則該站嘗試使其傳輸執(zhí)行一個(gè)退出(backoff)和重發(fā)過程。
下文更詳細(xì)討論的四種爭用時(shí)隙狀態(tài)可以在下游狀態(tài)或作為MAP920一部分的確認(rèn)消息中表示(見圖9和10)。第一，一個(gè)時(shí)隙可以是IDLE，表示該時(shí)隙在最后一幀中未被使用并且可用于任何站的傳輸。第二，該時(shí)隙可以被標(biāo)明為BUSY/CONTINUATION，表示最后幀中的時(shí)隙被占用并且下一幀預(yù)定給同一個(gè)站。第三，該時(shí)隙可以被標(biāo)明為BUSY/FINAL，表示時(shí)隙的最后幀中的時(shí)隙被占用，但下一幀可以由任何站爭用。最后，該時(shí)隙可以被標(biāo)明為COLLSION，指出由于沖突或噪聲造成該時(shí)隙沒有有意義的數(shù)據(jù)，該時(shí)隙不可靠。
另外，根據(jù)本發(fā)明，已經(jīng)在時(shí)隙中傳送的站可以在圖5中的一上游標(biāo)題的帶寬請(qǐng)求字段(BRF)509中設(shè)定一連續(xù)指示，以表明下一幀中預(yù)定同一時(shí)隙。這樣就為站獲得以初始爭用為基礎(chǔ)的訪問提供了機(jī)理，然后預(yù)定同一ATM爭用時(shí)隙在多幀期間傳送多ATM單元長的消息。然而，如果需要，總端站109能對(duì)使用連續(xù)指示的站實(shí)行超越控制。
本發(fā)明方法中的許多細(xì)節(jié)將通過圖11-25的流程圖和示意圖描述。這些細(xì)節(jié)包括為STM和ATM呼叫、在STM和ATM區(qū)域中跨越多業(yè)務(wù)量等級(jí)的動(dòng)態(tài)帶寬分配、ATM/爭用業(yè)務(wù)量管理、呼叫終止時(shí)帶寬釋放和再分配等等進(jìn)行時(shí)隙分配的具體方法。
現(xiàn)在參考圖3，其中示出了圖1中連接傳送網(wǎng)絡(luò)、并且根據(jù)本發(fā)明能訪問上游信道202中的傳輸容量以便與總端站109通信的站107中各種通信設(shè)備的配置。一個(gè)站中的通信設(shè)備可以包括一部電話301、一臺(tái)電視302、一臺(tái)計(jì)算機(jī)303、和許多其它設(shè)備。例如，每臺(tái)設(shè)備經(jīng)一個(gè)相關(guān)設(shè)備的專用處理器311-313連到一公共總線320。例如，經(jīng)將PCM話音轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)的處理器311將電話301連接到總線320；例如，經(jīng)將MPEG-2數(shù)字TV信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)的處理器312將電視302連接到總線320；例如，經(jīng)在用戶和網(wǎng)絡(luò)之間提供轉(zhuǎn)換的處理器313將計(jì)算機(jī)303連接到總線320。
對(duì)于上游信息，每一個(gè)設(shè)備專用應(yīng)用處理器311-313處理與其相關(guān)的通信設(shè)備中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，并以適當(dāng)?shù)膽?yīng)用數(shù)據(jù)形式提供給一個(gè)能夠經(jīng)一個(gè)分離器/合并器360連到電纜102的數(shù)字發(fā)射機(jī)350。對(duì)于下游信息，每一個(gè)設(shè)備專用處理器311-313處理指定給相關(guān)通信設(shè)備(電話301、電視302、計(jì)算機(jī)303等)顯示/演完數(shù)據(jù)。例如，連到電視302的處理器312可以通過MPEG-2解碼視頻信息。
在總線控制器322的控制下進(jìn)行總線320和一般稱為媒體訪問控制(MAC)處理器330(下文詳細(xì)描述)之間，以及設(shè)備專用處理器311-313和總線320之間的數(shù)據(jù)傳輸?？梢园才趴偩€320和總線控制器322使用標(biāo)準(zhǔn)時(shí)隙交換(TSI)或以太網(wǎng)規(guī)約，或?qū)Ρ绢I(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的其它適合方案。
每個(gè)站中有數(shù)字發(fā)射機(jī)350和數(shù)字接收機(jī)340，以分別調(diào)制上游信息和解調(diào)下游信息。例如，數(shù)字接收機(jī)340和數(shù)字發(fā)射機(jī)350使用任何象QPSK，QAM等這類熟知的技術(shù)將一模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字比特流(反之亦然)。分離器/合并器360雙向操作；在同軸電纜102上提取從總端站109接收的信號(hào)，并將其送給數(shù)字接收機(jī)340，將從數(shù)字發(fā)射機(jī)350和CATV天線110收到的信息插入到同軸電纜頻譜傳輸?shù)娇偠苏?09。這里應(yīng)該指出，接收機(jī)340、發(fā)射機(jī)350和分離器/合并器360、以及可能還有MAC處理器330所執(zhí)行的功能可以被包括或概括在一個(gè)有時(shí)被稱為“網(wǎng)絡(luò)接口裝置”的信號(hào)裝置中，根據(jù)本發(fā)明，在實(shí)施本發(fā)明的MAC層規(guī)約的MAC處理器330的控制下，將連到總線320并指定給圖1的總端站109的任何通信設(shè)備301-303中產(chǎn)生的信息加到電纜102和傳輸網(wǎng)絡(luò)的其它部分。同樣，也是在MAC處理器330的控制下，從傳輸網(wǎng)絡(luò)和電纜102接收來自總端站109指定給設(shè)備301-303的下游信息。MAC處理器330的元件是一個(gè)幀多路分解器333和一個(gè)對(duì)應(yīng)的幀多路復(fù)用器338，兩者在一個(gè)帶寬控制器335、ATM和STM緩沖器331和334、ATM和STM MAC處理器332和336、和一個(gè)包含控制帶寬控制器335操作的程序或軟件碼的程序存儲(chǔ)器337的控制下操作。
幀多路分解器333讀取下游幀中適當(dāng)?shù)腁TM和STM時(shí)隙(見圖9)，并將其送到ATM和STM MAC處理器332和336。ATM MAC處理器332從接收其它業(yè)務(wù)分出指定給站107的ATM單元，然后分離來自總端站109的有效負(fù)載數(shù)據(jù)和MAP消息(圖9中920)，并將它們分別送到ATM緩沖器331和帶寬控制器335。依據(jù)該消息中所包含的指定給通信設(shè)備301-313的指定地址，從ATM緩沖器331將有效負(fù)載數(shù)據(jù)經(jīng)總線320送到適當(dāng)?shù)脑O(shè)備專用處理器311-313。對(duì)于上游業(yè)務(wù)量，ATMMAC處理器332處理來自設(shè)備301-303的信息，并通過適當(dāng)?shù)腗AC層整理操作將其放入一個(gè)ATM格式中(見圖5)，并將同一內(nèi)容送到幀多路復(fù)用器338。幀多路復(fù)用器338進(jìn)行相對(duì)于幀多路分解器333的相反操作，使用從帶寬控制器335接收的信息分別將ATM和STM消息寫入上游幀中適當(dāng)?shù)腁TM和STM時(shí)隙?？刂?狀態(tài)消息在下文結(jié)合附圖5-10描述。
幀多路復(fù)用器333和多路分解器338與帶寬控制器335共同操作，所進(jìn)行的處理包括(a)排定從緩沖器331和334經(jīng)ATM和STM MAC處理器332和336向幀多路復(fù)用器338以及從幀多路復(fù)用器338向數(shù)字發(fā)射機(jī)350傳輸ATM單元或STM短脈沖串，(b)協(xié)調(diào)STM和ATM MAC處理器。ATM MAC處理器332執(zhí)行例如(a)當(dāng)設(shè)備301-303產(chǎn)生呼叫時(shí)，產(chǎn)生呼叫建立請(qǐng)求，(b)控制爭用訪問過程，(c)根據(jù)帶寬控制器的指令排定ATM業(yè)務(wù)，從而將ATM單元從緩沖器331送到幀多路復(fù)用器338，(d)將下游ATM單元中的數(shù)據(jù)接收和發(fā)送到設(shè)備專用處理器311-313，和(e)分別產(chǎn)生和檢驗(yàn)上游和下游ATM業(yè)務(wù)量的循環(huán)冗余碼(CRC′s)。雖然本發(fā)明總的MAC規(guī)約對(duì)STM業(yè)務(wù)量的要求有某些區(qū)別，STM MAC處理器336進(jìn)行與ATM MAC處理器332類似的處理。在程序存儲(chǔ)器337中存儲(chǔ)的軟件程序的控制下進(jìn)行如前所述的這些過程的細(xì)節(jié)將在下文結(jié)合圖12至25描述。帶寬控制器335中的動(dòng)作與總端站109的帶寬控制器435協(xié)調(diào)動(dòng)作以執(zhí)行圖12至25所述的過程。緩沖器331和334臨時(shí)存儲(chǔ)ATM和STM有效負(fù)載數(shù)據(jù)，并存儲(chǔ)構(gòu)成MAC規(guī)約一部分的用于帶寬分配和管理過程的參數(shù)信息。
圖4示出MAC處理器430的配置，該MAC處理器與圖3所示的MAC處理器330相似。MAC處理器430配置在圖1的總端站109中，并將來自站107的通信信號(hào)引導(dǎo)到適當(dāng)?shù)姆?wù)平臺(tái)490。如圖4所示，經(jīng)同軸電纜102從站107接收的信號(hào)被加到與裝置360相同的分離器/合并器472，分離器/合并器472從同軸電纜102提取上游信號(hào)并將這些信號(hào)提供給數(shù)字接收機(jī)470。分離器/合并器472還將從數(shù)字發(fā)射機(jī)474接收的信號(hào)插入到同軸電纜102，傳送到站107。數(shù)字接收機(jī)470還可以通過使用(a)功率電平分析，和/或(b)數(shù)字誤差檢測(cè)，和/或(c)其它技術(shù)，提供COLLISION或IDLE狀態(tài)檢測(cè)。如果在數(shù)字接收機(jī)470中執(zhí)行這些功能，得到的控制信號(hào)傳送給ATM和STMMAC處理器432和436。
幀多路分解器433讀取下游幀中適當(dāng)?shù)腁TM和STM時(shí)隙(見圖7、8)，并將其送到ATM和STMMAC處理器432和436。ATM MAC處理器432分離站107送來的有效負(fù)載數(shù)據(jù)和信令消息，并將它們分別送到ATM緩沖器431和帶寬控制器435。根據(jù)圖12至25規(guī)定的方法，ATMMAC處理器432區(qū)分預(yù)定和爭用單元，并對(duì)它們進(jìn)行不同處理。通過在MAC處理器430、服務(wù)網(wǎng)間連接器486、和服務(wù)平臺(tái)490之間協(xié)商處理一個(gè)呼叫建立請(qǐng)求，從而在一個(gè)站和一個(gè)服務(wù)平臺(tái)之間建立連接。呼叫建立后，來自ATM緩沖器431的有效負(fù)載數(shù)據(jù)經(jīng)服務(wù)網(wǎng)間連接器486送到適當(dāng)?shù)姆?wù)平臺(tái)490。
對(duì)于下游業(yè)務(wù)量，ATM MAC處理器432處理與ATM呼叫有關(guān)并且是從一個(gè)服務(wù)平臺(tái)490接收的信息，并通過適當(dāng)?shù)腗AC層整理操作將其放入一個(gè)ATM格式(如果未在該格式)中(見圖6)，并將同一內(nèi)容送到幀多路復(fù)用器438。幀多路復(fù)用器438進(jìn)行相對(duì)于幀多路分解器433的相反操作，在分配給ATM和STM呼叫的適當(dāng)時(shí)隙中寫入ATM和STM信息，并將控制/狀態(tài)消息寫入下游幀中的MAP字段(見圖9)。在下游幀的規(guī)定時(shí)隙中插入信息消息是根據(jù)帶寬控制器435做出的時(shí)隙分配進(jìn)行的，并傳送給STM和ATM處理器436和432?？刂?狀態(tài)消息將在下文結(jié)合圖5-10描述。
幀多路復(fù)用器438和幀多路分解器433與帶寬控制器435以及ATM&STM MAC處理器432和436共同操作。帶寬控制器435完成的任務(wù)包括(a)在上游和下游方向的光纖/同軸電纜上進(jìn)行呼叫受理控制和帶寬分配，(b)安排從緩沖器431和434經(jīng)ATM和STM MAC處理器432和436向幀多路復(fù)用器438以及從幀多路復(fù)用器438向數(shù)字發(fā)射機(jī)474傳輸ATM單元或STM短脈沖串，(c)協(xié)調(diào)STM和ATM MAC處理器436和432。ATM MAC處理器432執(zhí)行例如(a)當(dāng)網(wǎng)絡(luò)(圖1中的111，112)經(jīng)服務(wù)平臺(tái)490產(chǎn)生呼叫時(shí)，產(chǎn)生ATM呼叫建立請(qǐng)求，(b)控制ATM爭用訪問過程并對(duì)下游MAP920中產(chǎn)生確認(rèn)，(c)根據(jù)帶寬控制器435的指令排定ATM業(yè)務(wù)量，從而將ATM單元從ATM緩沖器431送到幀多路復(fù)用器438，(d)將上游ATM單元中的數(shù)據(jù)經(jīng)ATM緩沖器431接收和發(fā)送到服務(wù)網(wǎng)間連接器486，和(e)分別產(chǎn)生和檢驗(yàn)下游和上游ATM業(yè)務(wù)量循環(huán)冗余碼(CRC′s)。雖然本發(fā)明總的MAC規(guī)約對(duì)STM業(yè)務(wù)量的要求有某些區(qū)別，STM MAC處理器436進(jìn)行與ATM MAC處理器432類似的處理。在程序存儲(chǔ)器437中存儲(chǔ)的軟件程序的控制下進(jìn)行如前所述的這些過程的細(xì)節(jié)將在下文結(jié)合圖12至25描述。緩沖器431和434臨時(shí)存儲(chǔ)ATM和STM有效負(fù)載數(shù)據(jù)，并存儲(chǔ)構(gòu)成MAC規(guī)約一部分用于帶寬分配和管理過程的參數(shù)信息。
圖4所示服務(wù)網(wǎng)間連接器486為它們的服務(wù)平臺(tái)保持有關(guān)用戶、服務(wù)提供者、和服務(wù)平臺(tái)路由選擇信息，并提供MAC處理器430和服務(wù)平臺(tái)490之間的接口。這些服務(wù)平臺(tái)可以位于與總端站109分開的地點(diǎn)，因此，例如可經(jīng)公共交換電信網(wǎng)(PSTN)111或ATM網(wǎng)絡(luò)112(見圖1)與網(wǎng)間連接器486互連。網(wǎng)間連接器486與MAC處理器共同操作以識(shí)別站107產(chǎn)生的不同應(yīng)用需求，并將與這些不同應(yīng)用相對(duì)應(yīng)的通信信號(hào)路由選定到服務(wù)平臺(tái)490中合適的一個(gè)。例如，站107中產(chǎn)生的按所要求附費(fèi)的電視節(jié)目(VOD)請(qǐng)求應(yīng)通過服務(wù)網(wǎng)間連接器486路由選定到一個(gè)VOD服務(wù)平臺(tái)，而話音呼叫會(huì)通過網(wǎng)間連接器486被路由選定到作為話音呼叫的不同類型服務(wù)平臺(tái)的LEC開關(guān)。
參考圖5，示出一個(gè)時(shí)隙中包含的數(shù)據(jù)的基本排列。一個(gè)前言501允許總端站109中的接收機(jī)與時(shí)隙同步。源地址(SA)505允許總端站109識(shí)別具體的站、通信設(shè)備301-303或始發(fā)傳輸?shù)脑O(shè)備專用處理器311-313。一個(gè)帶寬請(qǐng)求字段(BRF)509通常包括關(guān)于由呼叫請(qǐng)求的帶寬的信息。BRF字段509可以是實(shí)際帶寬請(qǐng)求值，或可以根據(jù)總端站考慮為該呼叫的帶寬分配做出的決定來規(guī)定呼叫的類型。傳輸爭用業(yè)務(wù)量的站可以在BRF字段509中設(shè)定一個(gè)被稱為連續(xù)比特的子字段，該值為“1”，以表示下一幀使用同一時(shí)隙的請(qǐng)求。當(dāng)該站在下一幀中不需要該爭用時(shí)隙時(shí)，則將連續(xù)比特的值設(shè)定為“0”。
雖然未限定任何特定的規(guī)約，時(shí)隙中的有效負(fù)載515能容納53個(gè)八位字節(jié)長的異步傳送模式(ATM)單元。一個(gè)循環(huán)冗余碼(CRC)517用作誤差檢測(cè)和校正，并以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方式覆蓋所有時(shí)隙用戶數(shù)據(jù)。CRC517的使用是隨機(jī)的，即在本發(fā)明的執(zhí)行中并不總是需要。
最后，在圖5中，每個(gè)時(shí)隙的始端和尾端包括防護(hù)時(shí)間500，以容許發(fā)射機(jī)開/關(guān)時(shí)間、和消息由傳輸媒介從站107傳送到總端站109時(shí)傳輸延遲造成的時(shí)差。同軸電纜102上的所有站107最初要經(jīng)歷總端站109的粗測(cè)距過程，以使它們相對(duì)于由同軸電纜102和光纖108提供的傳輸媒介上出現(xiàn)的時(shí)隙具有相同的定時(shí)圖。借助每個(gè)時(shí)隙中的防護(hù)時(shí)間500和前言501對(duì)按照本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的技術(shù)執(zhí)行的定時(shí)同步進(jìn)行微調(diào)。前言501是一個(gè)容許總端站的數(shù)字接收機(jī)470迅速獲得時(shí)鐘和同步信息的預(yù)調(diào)數(shù)字序列。所有這些容許站107與傳輸媒介中時(shí)隙邊界保持同步，同時(shí)計(jì)算相互之間以及與總端站109之間的距離，和對(duì)應(yīng)的傳播延遲。
參考圖6，示出一個(gè)下游幀的ATM時(shí)隙908中包含的下游消息中的數(shù)據(jù)字段的排列(見圖9)。字段603包括該時(shí)隙中的有效負(fù)載的目的地址，字段604包含該有效負(fù)載。最后，字段605包含用于誤差檢測(cè)(或校正)的循環(huán)冗余碼。CRC605的使用是隨機(jī)的，即在本發(fā)明的執(zhí)行中并不總是需要。
圖7示出上游幀700中典型時(shí)刻的時(shí)隙分配。該圖還說明了本發(fā)明的訪問方法支持的不同種類的STM和ATM服務(wù)。在STM區(qū)702，STM信令被包含在由用于STM呼叫信令的所有站107通過爭用訪問共享的時(shí)隙706中。一旦總端站109分配帶寬，STM呼叫利用每幀中的周期性時(shí)隙分配。例如，在圖7中，需要384Kbps帶寬的電視電話(VT)呼叫，使用相對(duì)長的時(shí)隙708，同時(shí)每一個(gè)需要64Kb/s的三個(gè)分開的話音呼叫，使用略窄的時(shí)隙711、712和713。
圖7中，幀700的ATM區(qū)704被分成幾個(gè)ATM時(shí)隙，每個(gè)時(shí)隙能容納一個(gè)ATM單元。這些單元與它們?cè)谠搸斜皇褂玫牟⒂煽偠苏編捒刂破?35指示的模式相對(duì)應(yīng)，被標(biāo)為“R”(預(yù)定)或“C”(爭用)。需要一確保固定帶寬的ATM/CBR呼叫使用一預(yù)定時(shí)隙718。該時(shí)隙適用于以周期方式在ATM/CBR數(shù)據(jù)呼叫期間為其提供固定帶寬，ATM/VBR延遲敏感呼叫也使用預(yù)定時(shí)隙720。然而，該時(shí)隙不能在整個(gè)呼叫期間被預(yù)定。而只可以被由ATM/VBR源目前產(chǎn)生的數(shù)據(jù)短脈沖串(即，ATM單元組)預(yù)定。在一個(gè)上游ATM/爭用時(shí)隙，例如信令時(shí)隙722，請(qǐng)求為該短脈沖串分配時(shí)隙，并在下一個(gè)下游ATM MAP920中接收分配確認(rèn)(見圖9)。當(dāng)該短脈沖串傳輸完畢時(shí)，為該ATM/VBR呼叫進(jìn)行的周期時(shí)隙分配結(jié)束，當(dāng)稍后時(shí)間同一ATM/VBR源產(chǎn)生數(shù)據(jù)的另一個(gè)短脈沖串時(shí)，該源會(huì)尋找新預(yù)定ATM時(shí)隙(周期超過一個(gè)或更多幀)的分配。 ATM/VBR延遲不敏感呼叫，例如文件傳送也使用預(yù)定時(shí)隙714。由于其延遲不敏感特性使得文件傳送呼叫每隔n個(gè)幀只被分配一個(gè)ATM時(shí)隙，其中“n”可以較大。
圖7中，交互TV(ITV)和ATM信令業(yè)務(wù)使用爭用時(shí)隙716和722。ATM信令業(yè)務(wù)與ATM呼叫建立有關(guān)的消息對(duì)應(yīng)。ITV例子有來自按所要求附費(fèi)的電視節(jié)目(VOD)或視頻游戲中按動(dòng)按鍵信號(hào)的上游遙控信號(hào)。雖然圖7未示出，如果一個(gè)爭用時(shí)隙中同時(shí)有多于一個(gè)站在進(jìn)行傳輸，將會(huì)造成沖突，該站會(huì)應(yīng)用爭用解決方案。
現(xiàn)在參考圖8和9，可以注意到在上游方向，站107以“突發(fā)”傳輸模式傳輸，在下游方向，總端站109以“連續(xù)”傳輸模式傳輸。這些站經(jīng)過測(cè)距過程并根據(jù)從總端站接收的定時(shí)信息傳輸或“突發(fā)”。每個(gè)站使用防護(hù)時(shí)間和前言(見圖5)以避免干擾可以用于傳輸另一個(gè)站的相鄰時(shí)隙。然而，在下游方向，只有總端站109控制和使用傳輸信道。因此，不需要防護(hù)時(shí)間和前言，并且傳輸以連續(xù)方式發(fā)生。
圖8中示出與圖7中類似的上游幀，該圖示出與STM和ATM時(shí)隙相關(guān)的整理操作。與每個(gè)ATM和STM時(shí)隙有關(guān)的是一個(gè)包括圖5所示防護(hù)時(shí)間500和前言501的短脈沖串標(biāo)題812。短脈沖串812一般大小相同，它或是一個(gè)信令消息802、或是一個(gè)DS0804、或是一個(gè)NXDS0806呼叫的STM短脈沖串，或是一個(gè)對(duì)應(yīng)于一個(gè)ATM單元傳輸808的短脈沖串。圖5的源地址505和圖5的BRF509構(gòu)成ATM短脈沖串(圖8)中的MAC消息814。ATM短脈沖串中的有效負(fù)載是一個(gè)包括一個(gè)ATM標(biāo)題816和一個(gè)ATM有效負(fù)載818的ATM單元。STM和ATM區(qū)之間的邊界依據(jù)STM和ATM呼叫的到達(dá)和離去是可移動(dòng)或動(dòng)態(tài)的。在下文圖12至25的內(nèi)容中將說明該邊界的具體移動(dòng)規(guī)則。
圖9示出下游幀。STM區(qū)(至邊界901左側(cè))包括對(duì)應(yīng)于信令902、DS0904(例如話音)和NxDS0906(電視電話)的時(shí)隙，ATM區(qū)(至邊界901右側(cè))包括一個(gè)或多個(gè)包括標(biāo)題916的ATM單元908。MAP字段920將控制和狀態(tài)信息從總端站109傳送到站107。指示前一幀中爭用時(shí)隙的狀態(tài)并將下一上游幀中的帶寬(或時(shí)隙)分配通知站。
圖9所示幀的STM和ATM區(qū)之間的邊界以與圖8中所述的上游幀的邊界變化方式類似的方式變化。上游和下游幀每個(gè)邊界的位置由總端站109中做出的帶寬分配決定獨(dú)立地確定。
現(xiàn)在參考圖10示出的MAP字段920的內(nèi)容。如果一幀的ATM區(qū)中有“m”個(gè)ATM時(shí)隙，則在MAP字段中會(huì)有“m”個(gè)分段1012，每一個(gè)分段對(duì)應(yīng)下游幀中的一個(gè)ATM時(shí)隙。如前所述，ATM時(shí)隙被盡可能地靠近一幀的尾端設(shè)置。因此，第m個(gè)ATM時(shí)隙最靠近一幀的尾端，第(m－1)個(gè)時(shí)隙是第二靠近一幀的尾端，等等。數(shù)字“m”可以在幀與幀之間變化，但MAP字段的長度將該信息提供給站。圖10中還示出MAP的分段1012總的區(qū)域。
第i個(gè)分段1012中的SID字段1014提供或是在前一對(duì)應(yīng)時(shí)隙中成功傳輸(經(jīng)爭用訪問)，或是由總端站109經(jīng)預(yù)定過程分配給下一幀中時(shí)隙的站的站ID(標(biāo)識(shí))。預(yù)定/爭用指示器(RCI)字段1016指出該時(shí)隙是否被預(yù)定(“R”)或?yàn)闋幱?“C”)開放。上游時(shí)隙占用狀態(tài)指示器(USOSI)字段1018的不同含義取決于同一分段1012中RCI字段1016的值。總端站能將RCI字段的值從一幀中的C變?yōu)橄乱粠械腞，反之亦然。在爭用時(shí)隙情況下(RCI＝C)，USOSI1018指示下列狀態(tài)之一(a)IDLE，(b)COLLISION(或等同的噪聲)，(c)BUSY/RESERVED，(d)BUSY/FINAL。這些狀態(tài)的定義與前面引述的參考(Edmon等人)中所闡述的定義相同。當(dāng)RCI值是R時(shí)，即該時(shí)隙被預(yù)定，于是USOSI字段可以在某些實(shí)施情況下保持不用。然而，在本發(fā)明另一種實(shí)施情況中，可以用USOSI1018將任何與帶寬分配和控制有關(guān)的附加參數(shù)通知該站。例如，總端站可以向該站指出被分配的實(shí)際帶寬，即隨后的下一幀中將被分配的ATM單元的周期和數(shù)量。
上面的描述中，闡述了ATM MAP920信息可依據(jù)一上游幀中ATM時(shí)隙的數(shù)量改變長度。在本發(fā)明的另一種實(shí)施中，可以使用固定長度MAP920(圖9和10中)。該實(shí)施中，MAP920總是具有對(duì)應(yīng)于最大預(yù)期值“m”(見圖10)的固定數(shù)量的分段。在一個(gè)或多個(gè)分段1012表示不包含有效MAP信息(即當(dāng)“m”小于其最大預(yù)期值時(shí))的情況下，SID字段中的一個(gè)特定值將指示所述分段1012無效并被忽略(即無ATM時(shí)隙與該分段對(duì)應(yīng))。以這種方式設(shè)計(jì)和使用的固定長度MAP可能是本發(fā)明中使用的某些系統(tǒng)所需要的。
圖11中示出為進(jìn)行帶寬分配和呼叫受理決定而在總端站109的帶寬控制器435中保持的示意圖。帶寬控制器435(a)接收包括ATM和STM呼叫建立信令消息、每一個(gè)呼叫的帶寬要求、以及每一個(gè)站107的緩沖區(qū)填入值的上游消息，例如圖7的字段706和722、以及圖8的字段814中包含的消息，和(b)產(chǎn)生下游信令消息，例如圖9的STM信令字段902和ATM MAP920中包含的這些消息。帶寬控制器435根據(jù)上游消息中的信息保持與不同類型呼叫有關(guān)的狀態(tài)。STM和ATM/CBR呼叫在呼叫期間需要不同數(shù)量的固定帶寬，并因此將這些呼叫的帶寬分配保持在寄存器1112中。寄存器1101-1至1101n中，保持有效ATM/VBR延遲敏感呼叫的緩沖區(qū)填入狀態(tài)。同樣，在寄存器1102-1至1102m中，保持ATM/VBR延遲容許呼叫的緩沖區(qū)填入狀態(tài)。使用ATM爭用時(shí)隙的站的數(shù)量和狀態(tài)保持在寄存器1114中。圖11所示寄存器可以是帶寬控制器的一部分，或駐留在ATM和STM緩沖器431，434(見圖4)中。
根據(jù)保持在不同寄存器中的不同類型呼叫的總圖，帶寬控制器435為下一幀或下幾個(gè)幀制定時(shí)隙分配決定。這些時(shí)隙分配決定在下游信道中經(jīng)下游幀(見圖9)中的下游信令902和MAP920字段傳輸給每一個(gè)站。帶寬控制器435中使用的時(shí)隙分配決定過程在圖13至25的流程圖中描述。
圖12示出一幀中與STM和ATM連接處對(duì)應(yīng)的各種區(qū)和邊界。該圖中，不同符號(hào)表示帶寬分配參數(shù)。參數(shù)C表示信道中的總帶寬，并與一幀的持續(xù)時(shí)間成正比。參數(shù)BS和BA分別表示STM和ATM區(qū)域的帶寬分配。參數(shù)U表示未分配帶寬。參數(shù)QS和QA分別表示BS和BA的最大限度。參數(shù)GA和XA表示ATM呼叫的確保和額外帶寬分配。由于帶寬分配與一幀(以時(shí)間表示)中區(qū)域?qū)?yīng)的長度成正比，圖12示出一幀所對(duì)應(yīng)的所有這些參數(shù)。圖13-25的程序流程圖利用圖12的標(biāo)志來描述每個(gè)步驟執(zhí)行的動(dòng)作。應(yīng)該理解，雖然每幅圖中未明確表示，圖13-25的流程圖中總是滿足下列條件。
BS≤QSBA＝GA＋XA≤QABA＋BS＋U＝C (1)圖13示出總端站109中的帶寬控制器435和STM MAC處理器436(見圖4)中所遵循的與STM呼叫的受理和帶寬分配相關(guān)的過程。隨著STM呼叫在步驟1301的到達(dá)，總端站109在步驟1302接收有關(guān)呼叫種類的信號(hào)并確定其所需帶寬Ri。在步驟1303，做出確定該呼叫是能被接受使用當(dāng)前未被分配帶寬的決定。如果結(jié)果為肯定，則在步驟1304做出檢測(cè)接受該呼叫后是否仍然滿足總STM帶寬限定的決定。如果步驟1304的結(jié)果為肯定，則在步驟1310，將STM時(shí)隙分配給該呼叫，并將一個(gè)對(duì)應(yīng)的STM消息傳送給發(fā)出或接收該呼叫的站。如果步驟1303的結(jié)果為否定，則在步驟1305做出檢測(cè)是否能通過向未分配帶寬增加當(dāng)前額外ATM帶寬來接受該呼叫的決定。如果步驟1305的結(jié)果為肯定，則在步驟1306檢測(cè)最大STM帶寬的條件，如果結(jié)果仍為肯定，則做出接受該STM呼叫的決定并且該程序進(jìn)行到步驟1307。如果步驟1306或1305或1304的結(jié)果為否定，則拒絕該呼叫。
在步驟1307，該序程以下列方式繼續(xù)(a)首先，從該幀的XA區(qū)減去正好足夠的ATM時(shí)隙為STM呼叫產(chǎn)生所需帶寬(即利用U和所需的最大XA)，(b)修改XA的值，(c)修改STM、ATM、和未分配區(qū)(即BS、BA、和U)的值，(d)應(yīng)用圖16的程序?qū)⒈桓牡腁TM額外帶寬重分配給當(dāng)前的ATM/VBR呼叫。該程序從步驟1307進(jìn)入步驟1310，分配給該呼叫一個(gè)STM時(shí)隙，并產(chǎn)生STM消息和ATM MAP以向所有站通知新的時(shí)隙分配。
圖14示出總端站109中的帶寬控制器435和ATM MAC處理器432(見圖4)中所遵循的與ATM呼叫受理和帶寬分配有關(guān)的過程。隨著ATM呼叫在步驟1401到達(dá)，總端站109在步驟1402接收有關(guān)呼叫種類的信號(hào)。根據(jù)步驟1402接收的信令信息，總端站在步驟1403識(shí)別ATM呼叫的類型。有四種可能的結(jié)果與步驟1403有關(guān)。如果在步驟1403識(shí)別的呼叫類型為ATM/CBR，該程序則進(jìn)入步驟1404，根據(jù)步驟1402接收的信令信息確定支持該呼叫所需要的帶寬Ri。ATM/CBR呼叫不需要額外帶寬，因此對(duì)于該呼叫，額外帶寬分配參數(shù)Rx設(shè)定為0。如果在步驟1403識(shí)別的呼叫為ATM/VBR延遲敏感類型，則在步驟1405確定稱為統(tǒng)計(jì)加權(quán)遞增帶寬(SWIB)的帶寬參數(shù)，設(shè)定Ri等于SWIB的值。不為ATM/VBR延遲敏感呼叫分配額外帶寬，因此對(duì)于該呼叫，額外帶寬分配參數(shù)Rx設(shè)定為0(仍在步驟1405中)。圖17的內(nèi)容描述了確定SWIB過程的實(shí)例，下面的圖18的描述中將說明SWIB的概念。
如果在步驟1403識(shí)別的呼叫為ATM/VBR延遲容許類型，該程序進(jìn)入步驟1406。在步驟1406，帶寬控制器435獲取該呼叫可考慮的延遲容許極限，并確定支持該呼叫所需的確保帶寬Ri。確定確保帶寬Ri以便正好足以滿足ATM/VBR延遲容許呼叫規(guī)定的延遲要求的上邊界。仍在步驟1406，帶寬控制器435確定能夠分配給該連接的額外帶寬Rx，以滿足延遲要求規(guī)定的下邊界。程序從步驟1404、1405、或1406進(jìn)入步驟1408，即用圖15的程序根據(jù)步驟1404、1405、或1406確定的帶寬請(qǐng)求參數(shù)確定呼叫受理和帶寬分配。如果在步驟1403識(shí)別的呼叫為ATM/爭用類型，該程序則進(jìn)入步驟1407，即用圖21的程序確定呼叫受理。
圖14中的帶寬分配參數(shù)(Ri，Rx)確定之后，圖15的程序確定是否能接受該呼叫。在步驟1501中，參數(shù)Ri和Rx以及未分配帶寬U被量化為最近似的Δ的倍數(shù)，Δ表示與每帶寬分配循環(huán)一個(gè)ATM時(shí)隙分配對(duì)應(yīng)的帶寬量(quanta)。帶寬分配循環(huán)的長度可以是一幀(如圖12)，或“n”幀長(如后面的圖19)。在步驟1501中量化的U值用U′表示。在步驟1502，確定U′是否足夠向該呼叫分配Ri。如果步驟1502的結(jié)果為肯定，該程序則進(jìn)入步驟1503。在步驟1503，確定剩余未分配帶寬(U′-Ri)是否足夠向該呼叫分配額外帶寬Rx。如果步驟1503結(jié)果為肯定，則決定將Rx分配給該呼叫，并且該程序進(jìn)入步驟1507。如果步驟1503結(jié)果為否定，則在步驟1504確定(U′-Ri)是否大于或等于Δ。如果步驟1504結(jié)果為否定，則在步驟1505將Rx賦值為0，并做出不向該呼叫分配任何額外帶寬的決定。然而，如果步驟1504結(jié)果為肯定，由于它是當(dāng)前可用的最大未分配帶寬，因此步驟1506決定分配等于(U′-Ri)的額外帶寬。
該程序從步驟1505或1506進(jìn)入步驟1507。在步驟1507根據(jù)受理的ATM呼叫修改GA、XA和U的值，并且該過程進(jìn)入步驟1512。該呼叫在步驟1512接受并產(chǎn)生STM消息和ATM MAP，將新的時(shí)隙分配通知所有站。
如果步驟1502結(jié)果為否定，則表示未分配帶寬本身不夠分配確保帶寬Ri。在步驟1508做出未分配帶寬U′加額外帶寬XA是否足夠適合分配給該呼叫的帶寬Ri。如果步驟1508結(jié)果為否定，則該呼叫在步驟1509被拒絕。如果步驟1508結(jié)果為肯定，則做出接受該呼叫的決定。這種情況下，接受該呼叫所需的一部分帶寬來自額外ATM帶寬區(qū)XA。然后，在步驟1510修改參數(shù)GA、U和XA?，F(xiàn)在，由于XA改變，在步驟1511中使用圖16的ATM額外帶寬重分配過程。然后，該程序進(jìn)入前述的步驟1512。
在ATM區(qū)中的呼叫受理和帶寬分配過程中，無論何時(shí)XA的值發(fā)生變化，用于現(xiàn)有ATM/VBR連接的額外帶寬分配必須被修正。圖16所示程序中，在步驟(A)，用一個(gè)適當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)確定現(xiàn)有ATM/VBR呼叫期間XA的重分配。該標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)例子是根據(jù)由每一個(gè)現(xiàn)確ATM/VBR呼叫最初做出的額外帶寬請(qǐng)求按比例地重分配額外帶寬。在圖16的步驟(B)，用步驟(A)做出的決定為每個(gè)受影響的連接計(jì)算新的RX值。然后在步驟(C)，產(chǎn)生新ATM MAP信息將該ATM時(shí)隙重分配通知所有站。
圖17的程序應(yīng)用于圖14程序中的步驟1405中。它說明如何確定統(tǒng)計(jì)加權(quán)遞增帶寬(SWIB)。首先，在步驟1702，ATM/VBR呼叫被分成1、2、…、J等級(jí)之一。假設(shè)步驟1702的結(jié)論為該呼叫是值為J的等級(jí)j。在進(jìn)一步繼續(xù)圖17的流程之前，我們暫時(shí)轉(zhuǎn)到圖18描述SWIB的概念。
圖18示出接受具體等級(jí)的新呼叫所需的SWIB值，假定系統(tǒng)中已經(jīng)接受了“n”個(gè)這類呼叫。SWIB的值由垂直條表示，“n”值在水平軸上表示。當(dāng)“n”小時(shí)，例如1、2或3，SWIB1801的值等于信號(hào)源峰值速率1804。當(dāng)一起被多種復(fù)用的呼叫數(shù)量小時(shí)，統(tǒng)計(jì)的求平均值跨接復(fù)用ATM/VBR呼叫不產(chǎn)生統(tǒng)計(jì)多路復(fù)用增益(SMG)，因此該呼叫只能被等于峰值速率帶寬1804的SWIB值1801接受。當(dāng)進(jìn)程中呼叫數(shù)量為中間值，例如12時(shí)，能產(chǎn)生一些SMG，該呼叫可以被小于峰值速率1804但大于平均速率1805的帶寬分配1802接受。當(dāng)進(jìn)程中呼叫數(shù)量為高值，例如27時(shí)，能產(chǎn)生明顯高的SMG，該呼叫可以被大大小于峰值速率1804基本接近平均速率1805的帶寬分配1803接受。由于它是在進(jìn)程中由呼叫數(shù)量統(tǒng)計(jì)地加權(quán)，并表示在考慮滿足呼叫等級(jí)規(guī)定的性能要求的同時(shí)接受新呼叫所需的遞增帶寬，因此圖18確定的帶寬被稱為SWIB。性能要求可以通過ATM單元和丟失比率來規(guī)定。當(dāng)系統(tǒng)中擁擠狀態(tài)嚴(yán)重時(shí)，可能出現(xiàn)更高的單元延遲和丟失比率。還應(yīng)指出，與圖18中“n”個(gè)呼叫對(duì)應(yīng)的SWIB值還表示當(dāng)目前接受的(n＋1)個(gè)呼叫中一個(gè)呼叫終止時(shí)總體呼叫等級(jí)的帶寬分配中的下降。
現(xiàn)在回到圖17，在步驟1704，帶寬控制器435從ATM緩沖器431(見圖4)讀取一組分別表示目前被接受的1、2、…、j類ATM/VBR呼叫數(shù)量的值n＝(n1、n2、…、nj)。另外，在步驟1704，帶寬控制器435檢查ATM緩沖器431中存儲(chǔ)的話務(wù)量表，以確定接收j類新ATM/VBR呼叫所需的SWIB。這里為確定SWIB而參考的話務(wù)量表是圖18所示SWIB的廣義概念，而對(duì)ATM/VBR呼叫的復(fù)用(即一個(gè)或多個(gè))等級(jí)一起統(tǒng)計(jì)多路復(fù)用的。接下來，在步驟1706，Ri等于步驟1704中確定的SWIB值并將Rx賦值為0。然后在步驟1708，該程序返回到圖14的步驟1405。
圖19示出表示一個(gè)帶寬分配循環(huán)1901的“n”個(gè)連續(xù)幀。圖19與表示n＝1情況的圖12類似。當(dāng)帶寬分配循環(huán)1901跨過多個(gè)幀時(shí)，ATM區(qū)(BA1、BA2、…、BAn)和未分配區(qū)(U1、U2、…、Un)的長度可以在該循環(huán)的“n”個(gè)幀中從一個(gè)幀到另一個(gè)幀改變。確保ATM區(qū)(GA1、GA2、…、GAn)和額外ATM區(qū)(XA1、XA2、…、XAn)的長度也可以在該循環(huán)的“n”個(gè)幀中從一個(gè)幀到另一個(gè)幀改變。然而，由于STM時(shí)隙被與周期性的一幀同步分配，STM區(qū)BS的長度不隨幀的變化而改變。STM時(shí)隙的周期性為一幀的原因是由于STM呼叫更精確的延遲限制造成的。ATM業(yè)務(wù)量允許多幀帶寬分配循環(huán)的原因是允許特定類型的ATM業(yè)務(wù)量延遲容許造成的。例如，一個(gè)ATM/VBR文件傳送可以通過每隔5幀分配一個(gè)ATM時(shí)隙來完成，而且仍滿足其延遲要求。如果第二個(gè)ATM呼叫每隔2幀被分配一次ATM時(shí)隙，則前面提到的文件傳送和第二個(gè)ATM呼叫的組合帶寬分配循環(huán)長度為10(即，圖19中的n＝10)。現(xiàn)在前面圖15的帶寬分配程序中稱為Δ的ATM帶寬量表示“n”幀中分配一個(gè)ATM時(shí)隙。通過定義Δ，可以適當(dāng)?shù)匦薷膱D15的程序，以反應(yīng)“n”幀的帶寬分配循環(huán)(n＞1)。
圖20示出在不重復(fù)圖15所示所有細(xì)節(jié)的情況下修改的ATM呼叫的帶寬分配程序。本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)圖15可以很容易得出這些細(xì)節(jié)完善圖20的過程。
圖20示出當(dāng)帶寬分配循環(huán)如圖19所示以及前文所述跨過“n”幀時(shí)，呼叫受理確保ATM時(shí)隙和額外ATM時(shí)隙的分配程序流程圖。如果帶寬分配在“n”幀一循環(huán)內(nèi)進(jìn)行(n＞1)，則圖14的程序在步驟1408將進(jìn)入圖20而不是圖15。在圖20的步驟2001，帶寬控制器用最優(yōu)化(例如，整體編程)程序在“n”幀內(nèi)(周期地)確定確保ATM時(shí)隙數(shù)量(g1、g2、…、gn)和額外ATM時(shí)隙數(shù)量(X1、X2、…、Xn)分配該呼叫所需帶寬(Ri、Rx)。如果步驟2001中的最優(yōu)化程序確定不存在一組可以被分配以滿足確保帶寬分配Ri要求的值(g1、g2、…、gn)，該呼叫則在步驟2003被拒絕。否則，做出以步驟2001的最優(yōu)化程序所確定的值(g1、g2、…、gn)和(X1、X2、…、Xn)接受該呼叫。程序進(jìn)入步驟2005修改GAi、XAi的值，i＝1、2、…、n。然后，在步驟2010，接受該呼叫，并產(chǎn)生STM消息和ATM MAP，將新時(shí)隙分配通知所有站。
描述圖21和22之前，做出幾個(gè)關(guān)于ATM/爭用業(yè)務(wù)量的帶寬分配的一般性觀測(cè)是有用的。應(yīng)該指出，除非已分配給現(xiàn)有ATM/CBR或ATM/VBR呼叫，一般將每個(gè)ATM時(shí)隙處理成為爭用開放。根據(jù)正在進(jìn)行的ATM/爭用業(yè)務(wù)量，為ATM/爭用業(yè)務(wù)量確保具體數(shù)量為KG的ATM時(shí)隙。所有剩余的未分配ATM時(shí)隙為爭用保持“開放”，該時(shí)隙可被認(rèn)為是適用于爭用業(yè)務(wù)量的額外ATM帶寬。該“開放”的爭用時(shí)隙可以在新ATM/CBR或ATM/VBR呼叫請(qǐng)求時(shí)分配。也可以通過如下所述的圖21和22中的程序，將開放時(shí)隙作為確保時(shí)隙分配給ATM/爭用業(yè)務(wù)量。當(dāng)通過圖21或22的程序使ATM/爭用時(shí)隙遞增或遞減時(shí)，KG值得到遞增或遞減。
圖21示出當(dāng)接到建立ATM/爭用呼叫請(qǐng)求時(shí)帶寬控制器435中遵循的程序。ATM/爭用呼叫的例子確VOD和視頻游戲(上游消息)。在步驟2101中，總端站109接收表示應(yīng)用/會(huì)話類型的信號(hào)。在步驟2102中，總端站109首先確定由于該呼叫造成的平均負(fù)載中的增加。然后，根據(jù)保持在ATM緩沖器431中的爭用定向呼叫話務(wù)量表，總端站109確定在將沖突可能性和期望延遲保持在規(guī)定限度內(nèi)的同時(shí)是否能接受該呼叫。如果步驟2102的結(jié)果為肯定，則在步驟2105接受該呼叫。然而，如果步驟2102的決定為否定，則在步驟2103，帶寬控制器435確定ATM區(qū)中是否能使用備用帶寬以向爭用業(yè)務(wù)量分配附加帶寬。如果步驟2103的結(jié)果為否定，則在步驟2106拒絕該呼叫；否則，程序進(jìn)入步驟2104。在步驟2104，將更多爭用時(shí)隙加到ATM區(qū)，修改表示爭用ATM業(yè)務(wù)量可用帶寬的KG值，即增加“1”。然后程序返回步驟2102。該循環(huán)經(jīng)步驟2102、2103、和2104，當(dāng)用加入的額外帶寬在步驟2105接受該呼叫，或由于缺乏備用帶寬加到ATM區(qū)而在步驟2106拒絕該呼叫時(shí)停止。
圖22示出依據(jù)ATM/爭用時(shí)隙中沖突頻率的測(cè)量結(jié)果，在帶寬控制器435中實(shí)施遞增或遞減確保ATM/爭用時(shí)隙數(shù)量KG的程序流程圖。每隔TC時(shí)間間隔進(jìn)行沖突測(cè)量，并存儲(chǔ)在ATM緩沖器431。MC和NC分別表示TC間隔內(nèi)分配爭用業(yè)務(wù)量的ATM時(shí)隙總數(shù)和測(cè)量的沖突總數(shù)。KU和KL表示KG中的上和下邊界，fU和fL表示預(yù)定的上和下沖突門限。在步驟2201中，程序等待并僅當(dāng)出現(xiàn)下一個(gè)沖突測(cè)量時(shí)鐘信號(hào)時(shí)進(jìn)入下一步驟。在步驟2202，從ATM緩沖器431讀出MC、NC、KU、KL、fU和fL，計(jì)算沖突頻率y。然后該過程進(jìn)入步驟2204，確定測(cè)量的沖突頻率y是否超過fU。如果步驟2204的結(jié)果為否定，該過程則進(jìn)入步驟2206，確定y是否低于fL。如果步驟2206的結(jié)果為否定，如步驟2208所示，爭用時(shí)隙的數(shù)量保持不變，程序返回步驟2201。如果步驟2204的結(jié)果為肯定，則在步驟2210中檢測(cè)是否可用任何備用帶寬向爭用業(yè)務(wù)量分配附加帶寬。如果步驟2210的結(jié)果為否定，該過程進(jìn)入步驟2208。另一方面，如果步驟2210的結(jié)果為肯定，則在步驟2211檢測(cè)KG是否大于或等于KU。如果步驟2211的結(jié)果為否定，則將KG加1，因此更多的爭用時(shí)隙被確保給ATM/爭用業(yè)務(wù)量。該程序進(jìn)入步驟2214，更新相關(guān)ATM帶寬分配參數(shù)。該程序從步驟2214返回步驟2201。如果步驟2211的結(jié)果為肯定。該程序進(jìn)入步驟2208并在步驟2208中保持同一爭用時(shí)隙數(shù)量，然后返回步驟2201。如果步驟2206的結(jié)果為肯定，則在步驟2216中，比較確保給ATM/爭用業(yè)務(wù)量的時(shí)隙數(shù)量KG，以檢測(cè)其是否等于或低于預(yù)定下邊界KL。如果步驟2216的結(jié)果為肯定，該程序則進(jìn)入步驟2208并保持同一爭用時(shí)隙數(shù)量，并返回步驟2201。如果步驟2216的結(jié)果為否定，則KG在步驟2208中減1。該程序從步驟2218進(jìn)入步驟2214，ATM帶寬分配參數(shù)被修改，然后該程序返回步驟2201。
圖23示出當(dāng)出現(xiàn)呼叫終止時(shí)，帶寬控制器435中進(jìn)行的程序流程圖。圖23的程序完成由于呼叫離開而釋放的帶寬和修改與ATM和STM帶寬區(qū)有關(guān)的所有被影響的參數(shù)值的工作。在步驟2301，總端站的109從站107或服務(wù)平臺(tái)490接收呼叫終止信號(hào)。在步驟2302，帶寬控制器435識(shí)別被終止呼叫的類型。如果呼叫類型是STM或ATM/CBR，則在步驟2303設(shè)定變量B為Ri，其中Ri是分配給呼叫的帶寬，程序進(jìn)入步驟2308。在步驟2308，STM帶寬減去釋放帶寬B的數(shù)量，未分配帶寬U增加同一數(shù)量，然后將未分配帶寬量化并轉(zhuǎn)換成額外ATM時(shí)隙分配XA。應(yīng)指出，步驟2308中參數(shù)TEMP的計(jì)算包括考慮圖12規(guī)定的限制(BA≤QA)。該程序從步驟2308進(jìn)入步驟2309。如果在步驟2302識(shí)別呼叫為ATM/VBR延遲敏感，程序則進(jìn)入步驟2304。在步驟2304，帶寬控制器檢查話務(wù)量表以確定呼叫釋放的統(tǒng)計(jì)加權(quán)遞增帶寬(SWIB)。呼叫到達(dá)或離開時(shí)確定SWIB的方法在上面相關(guān)的圖18中已描述。還是在步驟2304，將SWIB的值賦值給B，Rx賦值為0，程序進(jìn)入步驟2307。如果在步驟2302識(shí)別呼叫為ATM/VBR延遲容許，則在步驟2305將B賦值為(Ri＋Rx)，其中Ri和Rx是呼叫釋放的確保和額外帶寬分配，程序進(jìn)入步驟2307。在步驟2307，修改與ATM區(qū)有關(guān)的帶寬參數(shù)值，釋放帶寬被加到額外ATM區(qū)XA，程序進(jìn)入步驟2309，如果在步驟2302識(shí)別呼叫為ATM/爭用，則在步驟2306應(yīng)用圖24的程序，該程序進(jìn)入步驟2309。在步驟2309，用圖16的程序再分配額外ATM帶寬XA，然后在步驟2310，產(chǎn)生STM消息和ATM MAP，將新時(shí)隙分配通知所有站?？梢宰⒁獾?，在步驟2306，XA有時(shí)可以不改變(特別是在圖24中)，這種情況且不需要步驟2309和2310。
圖24示出當(dāng)出現(xiàn)ATM/爭用呼叫終止時(shí)，帶寬控制器435中遵循的程序。在步驟2401，確定呼叫釋放的平均帶寬，在步驟2402將同一數(shù)值加到由于爭用型呼叫離開造成的當(dāng)前累積平均釋放帶寬。然后，在步驟2403，檢測(cè)當(dāng)前累積平均值(在步驟2402計(jì)算)看其是否超過規(guī)定門限值。由于由各個(gè)ATM/爭用呼叫釋放的平均帶寬通常非常小，一般在連續(xù)離開幾個(gè)這種呼叫以后做出釋放帶寬的決定。如果步驟2403的結(jié)果為否定，則如步驟2405所示，在ATM區(qū)保持相同數(shù)量的ATM/爭用時(shí)隙。如果步驟2403的結(jié)果為肯定，則在步驟2404，將目前分配給爭用業(yè)務(wù)量的ATM時(shí)隙數(shù)量KG減1，將累積的平均釋放帶寬的當(dāng)前值賦值為0。同樣，在步驟2404，額外ATM帶寬XA的值遞增Δ，Δ表示每帶寬分配循環(huán)中與一個(gè)ATM時(shí)隙分配相關(guān)的增加帶寬?，F(xiàn)在該程序返回圖23的步驟2309。
圖25示出站107中的帶寬控制器335中程序?qū)嵤┝鞒虉D，無論應(yīng)用設(shè)備何時(shí)活動(dòng)都遵循該程序。在步驟2501識(shí)別活動(dòng)類型。如果識(shí)別該活動(dòng)為一個(gè)新呼叫到達(dá)，程序進(jìn)入步驟2502，識(shí)別呼叫類型。程序從步驟2502進(jìn)入步驟2504。如果在步驟2501識(shí)別的活動(dòng)類型為來自現(xiàn)有ATM/VBR延遲容許呼叫的ATM單元短脈沖串到達(dá)，程序也進(jìn)入步驟2504。在步驟2504，帶寬控制器335和總端站109協(xié)商，與支持該呼叫或ATM單元的短脈沖串所需的帶寬建立聯(lián)系。在步驟2504，如果與總端站109的協(xié)商為適用，可以規(guī)定ATM單元短脈沖串的最小和最大延遲容許。程序從步驟2504進(jìn)入步驟2506。在步驟2506，站107中的帶寬控制器335接收來自總端站109的STM消息和ATM MAP，并根據(jù)總端站109的分配傳送。在步驟2506，在STM消息或ATM MAP中出現(xiàn)誤差的情況下，站107執(zhí)行規(guī)定的誤差校正/恢復(fù)技術(shù)。不需使用特定的誤差校正/恢復(fù)技術(shù)，而可以采用任何目前可使用的技術(shù)。程序從步驟2506進(jìn)入步驟2510。當(dāng)一個(gè)呼叫終止或ATM單元的短脈沖串傳輸完畢時(shí)，站107將該情況通知總端站109。在步驟2501，如果被識(shí)別的活動(dòng)是產(chǎn)生ATM/爭用消息，站107中的帶寬控制器335則使用上面引述的Edmon、Li和Sriram的專利申請(qǐng)中詳細(xì)描述的爭用技術(shù)傳送該ATM/爭用消息。本發(fā)明使用的ATM/爭用技術(shù)與上面引述的Edmon、Li和Sriram的專利申請(qǐng)中的技術(shù)在一些方面有區(qū)別。特別是，未使用“超時(shí)隙”概念。另外，如本發(fā)明前面部分所述，總端站109以幾種明顯不同于上面引述的Edmon、Li和Sriram的專利申請(qǐng)中的方法對(duì)ATM/爭用時(shí)隙的分配或去分配進(jìn)行控制。例如，見圖21和22所述過程。
至此已經(jīng)詳細(xì)描述了本發(fā)明，現(xiàn)在可以指出，本發(fā)明提供了重要和明顯的優(yōu)越性，超過了已知的MAC規(guī)約。對(duì)于STM業(yè)務(wù)量，它至少提供了與常規(guī)TDMA規(guī)約相同的容量。然而，對(duì)于ATM業(yè)務(wù)量等級(jí)，將支持寬頻帶樹型和分局網(wǎng)絡(luò)(以光纖/同軸電纜或無線媒介為基礎(chǔ))，本發(fā)明的MAC規(guī)約提供了明顯高的容量。本發(fā)明提供的容量方面的優(yōu)勢(shì)至少部分是由于提到的幾種著名的技術(shù)刊物提出的方法的結(jié)果。具體來說，對(duì)于傳播延遲，本發(fā)明對(duì)上至150km距離的傳播延遲不敏感。因此一幀長度為2ms最好，并足以解決150km距離的往返路程確認(rèn)延遲。本發(fā)明一般與幀長度無關(guān)。如果在具體網(wǎng)絡(luò)中距離較短，可以選擇長度較短的幀。
另外，不希望由于往返路程的傳播延遲造成比分組傳輸時(shí)間長得多的等待接收總端站的確認(rèn)時(shí)間內(nèi)站處于閑置。通過將與不同的站有關(guān)的業(yè)務(wù)量交織到一幀中的多個(gè)時(shí)隙中，并確保對(duì)于特定的站，使該站使用的的連續(xù)時(shí)隙至少相互隔開(時(shí)間上)往返路程傳播延遲的預(yù)期數(shù)量可以避免該問題。因此，通過本發(fā)明的技術(shù)，幀由許多交織的ATM時(shí)隙構(gòu)成；時(shí)隙的實(shí)際數(shù)量取決于比特率。由于一幀由交織時(shí)隙構(gòu)成，其中一個(gè)站能在該幀的一個(gè)時(shí)隙中傳送，并等待預(yù)定時(shí)間(例如2ms)接收確認(rèn)。與此同時(shí)，因?yàn)槠渌究稍谠搸钠渌鼤r(shí)隙中傳送，信道不經(jīng)歷任何空載時(shí)間。由于BUSY/CONTINUATION，BUSY/EINAL，COLLISION和IDLE這類與一個(gè)上游幀中ATM時(shí)隙有關(guān)的消息在下一個(gè)下游幀的MAP字段中送出，狀態(tài)確認(rèn)也被交織在交替的幀上。
本發(fā)明還提供了在管理ATM/CBR和ATM/VBR業(yè)務(wù)量中特別有利的總端站或中央控制器仲裁。總端站能從始發(fā)該業(yè)務(wù)的站接收任何有關(guān)帶寬要求、短脈沖串長度和延遲容許的信息。然后能以滿足帶寬和延遲要求的速率分配時(shí)隙。這是本發(fā)明MAC規(guī)約的“預(yù)定”部分。通過這一機(jī)理，一個(gè)具有延遲敏感的ATM/CBR業(yè)務(wù)的站在每幀中可以被分配一個(gè)或多個(gè)時(shí)隙，以使該站ATM單元的產(chǎn)生速率與分配給該站時(shí)隙的速率匹配。另一方面，具有延遲容許ATM/VBR業(yè)務(wù)的站在每幀中可能分配不到一個(gè)時(shí)隙；而是，例如，如果滿足該站規(guī)定的延遲要求每隔5幀可以得到在一個(gè)時(shí)隙中傳送的許可(來自控制器)。
雖然前面描述了幾種確定何時(shí)應(yīng)該出現(xiàn)“重組合”(如前面所定義)的途徑，如下所述，有幾個(gè)具體細(xì)節(jié)和安排可以考慮并用于該功能。因此，在本發(fā)明的具體實(shí)施中，必須考慮權(quán)衡用戶人數(shù)的成本利益確定哪種重組合選擇方案最好。
第一種方案被稱為“快速重組合和附加ATM時(shí)隙產(chǎn)生”。通過該方案，現(xiàn)有ATM業(yè)務(wù)利用STM呼叫釋放的帶寬?？梢园才湃缦?。一個(gè)STM呼叫離開以后，剩余的STM連接可以被重組合在下一個(gè)或兩個(gè)幀中。然后可以用釋放(即未分配)帶寬產(chǎn)生盡可能多的ATM時(shí)隙。將新產(chǎn)生的ATM時(shí)隙加到現(xiàn)有的ATM時(shí)隙，從而使該ATM區(qū)擴(kuò)充到未分配區(qū)(見圖12)。STM業(yè)務(wù)量根據(jù)需要，即新STM呼叫需要，可以從該幀的ATM部分重新使用某些釋放帶寬。
第二種方案被稱為“快速重組合和向公共備用區(qū)(pool)增加帶寬”。該方案以下列事實(shí)為依據(jù)當(dāng)STM呼叫離開并釋放一些帶寬時(shí)，事前不知道下一個(gè)連接請(qǐng)求是STM還是ATM。因此，將被釋放的帶寬加到一個(gè)備用區(qū)。這可以通過(1)重組合有效STM呼叫，和(2)將被釋放的帶寬加到STM和ATM區(qū)之間的幀的未分配區(qū)來安排。該幀的這一未分配或閑置區(qū)構(gòu)成備用區(qū)帶寬，通過控制器中做出的決定根據(jù)需要可以產(chǎn)生新STM/ATM時(shí)隙。當(dāng)控制器決定接受新STM呼叫時(shí)，通過加入STM時(shí)隙并將幀的STM部分?jǐn)U展到未分配區(qū)來接受新STM呼叫。當(dāng)控制器產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)新ATM時(shí)隙時(shí)，通過將幀的ATM部分?jǐn)U展到未分配區(qū)來產(chǎn)生這些時(shí)隙。通過這種方式，備用帶寬總是駐留在一幀中的STM和ATM區(qū)之間。
第三種方案被稱為“STM需要驅(qū)動(dòng)重組合”。借助這一方案，將該幀中STM部分中的“無信號(hào)區(qū)”保持原樣，即，不需要接納新STM或ATM呼叫時(shí)不進(jìn)行重組合。當(dāng)以非連續(xù)方式產(chǎn)生“無信號(hào)區(qū)”時(shí)，以及當(dāng)有足夠的集合帶寬接受新呼叫時(shí)，但沒有足夠大的單個(gè)時(shí)隙或幾個(gè)時(shí)隙間距(STM區(qū)中)時(shí)出現(xiàn)這種情況。當(dāng)該情況被識(shí)別時(shí)，控制器在此時(shí)進(jìn)行重組合，以便接受新呼叫。
第四種方案與第三種方案相似，其區(qū)別在于重組合是以周期或固定間隔進(jìn)行的，而不是有新STM或ATM呼叫到達(dá)時(shí)觸發(fā)。不管哪種重組合選擇方案被使用，隨著控制器的重組合動(dòng)作，通過送出STM信令和下一個(gè)下游幀MPA部分中的消息可以將新STM和/或ATM時(shí)隙通知所有站。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到本發(fā)明可以有各種改進(jìn)。因此，本發(fā)明應(yīng)該僅由后面的權(quán)利要求限定。例如，為了帶寬分配和呼叫受理決定，通過考慮將多個(gè)上游和下游信道集中為一“組”的另一種改進(jìn)可以使帶寬到達(dá)更高效率。如前面圖2中討論的，上游帶寬總是以多信道202-1至202-n的形式編制。同樣，下游帶寬(見圖2)也總是以多信道203-1至203-m的形式編制。這些上游和下游信道中每一個(gè)的時(shí)間被分為一串時(shí)幀，如圖7、8、和9所示。圖12至25描述了用于STM和ATM呼叫的帶寬分配程序，考慮一個(gè)上游信道中的一串幀，和一個(gè)相關(guān)的下游信道中對(duì)應(yīng)的一串幀。然而，應(yīng)該指出，通過將多個(gè)上游信道202-1至202-n和多個(gè)下游信道203-1至203-m看成為一“組”，則可以將帶寬分配和STM區(qū)(BS)、ATM區(qū)(BA、GA、XA)、和邊界區(qū)(U)(見圖12)的動(dòng)態(tài)調(diào)整在多個(gè)信道，或甚至在所有信道上“整體地”進(jìn)行。這種安排下，可以用歸納方式解釋圖12所示的幀，其中STM區(qū)BS代表若干“n”個(gè)上游信道一組中的幀中各個(gè)STM區(qū)當(dāng)前累加的總數(shù)。同樣，ATM區(qū)(BA、GA、XA)和邊界限區(qū)U代表若干“n”個(gè)上游信道的同一組中的幀中各個(gè)對(duì)應(yīng)區(qū)當(dāng)前累加的總數(shù)。通過在總端站109中的STM和ATM緩沖器(見圖4)中保持一些附加狀態(tài)信息，圖13至25的程序可以跨過多個(gè)信道實(shí)施帶寬分配。根據(jù)本發(fā)明的基本原理，可以對(duì)圖13至25的流程做一些適當(dāng)修改。這些修改可以根據(jù)具體實(shí)施情況變化，但是盡管如此，根據(jù)本發(fā)明的原理可以有效使用跨過多個(gè)信道的集合帶寬。所述修改的一個(gè)例子如下。當(dāng)進(jìn)程中已有第一呼叫，而來自站107的第二呼叫到達(dá)時(shí)，總端站109可以確定站107當(dāng)前正在使用的同一上游信道(假定是信道202-1)不適合新的呼叫。那么，總端站109可以決定在不同的、目前有可用帶寬的上游信道202-n為新的呼叫分配帶寬，然后通知站107轉(zhuǎn)換到所述不同的信道202-n建立新呼叫并使前面正在進(jìn)行的第一呼叫繼續(xù)。借助目前可使用的被稱作頻率靈活的調(diào)制解調(diào)器特性，可以實(shí)現(xiàn)該功能。然后總端站帶寬控制器435同時(shí)并以協(xié)調(diào)方式對(duì)兩個(gè)信道202-1和202-n的幀中的STM/ATM區(qū)和邊界(未分配)區(qū)的位置和大小進(jìn)行調(diào)節(jié)。如果在站107中使用多個(gè)調(diào)制解調(diào)器，總端站帶寬控制器435可以在允許現(xiàn)有的在站107的第一呼叫保持在第一信道中的同時(shí)，在不同的呼叫，例如202-n為第二呼叫分配帶寬。
另外，本發(fā)明包括通常被稱為(a)第二級(jí)OSI(開放系統(tǒng)互連)功能，包括與在MAC層共享媒介中的多址聯(lián)接有關(guān)的功能，和(b)第三級(jí)OSI功能，包括與呼叫受理和帶寬分配有關(guān)的功能，可以理解，某些除第三級(jí)OSI功能的其它功能，例如帶寬監(jiān)視和管轄，以及流通量和擁塞控制也可以被提供使用目前可利用的技術(shù)，這些其它功能可以與本發(fā)明提供的功能綜合在一起。
另外，如前所述，本發(fā)明是在以光纖/同軸電纜為基礎(chǔ)的傳輸基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的范圍內(nèi)描述的，應(yīng)該理解本發(fā)明還可用于無線通信環(huán)境。在后一種情況下，用名詞“移動(dòng)站”、“基站”和“無線媒介”代替名詞“站”、“總端站”和“光纖/同軸電纜媒介”。
權(quán)利要求
1.在多個(gè)通過具有多址聯(lián)接上游信道的傳輸媒介與一個(gè)公共控制器互連的站中分配傳輸帶寬的方法，其特征在于包括步驟將所述傳輸媒介的所述上游信道中的時(shí)間分成一串連續(xù)的時(shí)間幀；用一個(gè)邊界區(qū)將所述時(shí)間幀的每一個(gè)，分隔成第一和第二區(qū)，所述第一和第二區(qū)的第一個(gè)，包含一個(gè)或多個(gè)時(shí)隙；所述第一區(qū)包括一個(gè)或多個(gè)長度可變的時(shí)隙，和所述第二區(qū)包括一個(gè)或多個(gè)固定長度的時(shí)隙；和動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)每一個(gè)所述幀中所述邊界區(qū)的位置和大小，作為所述站的帶寬要求功能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述動(dòng)態(tài)邊界區(qū)調(diào)節(jié)包括步驟將每個(gè)要求不同長度時(shí)隙的STM呼叫，分配給可利用的時(shí)間幀未分配部分，最靠近所述幀的始端；和將每個(gè)要求固定長度時(shí)隙的ATM呼叫，分配給可利用的時(shí)間幀未分配部分，最靠近所述幀的尾端。
3.在多個(gè)通過具有多址聯(lián)接上游信道的傳輸媒介與一個(gè)公共控制器互連的站中分配傳輸帶寬的方法，其特征在于包括步驟將所述傳輸媒介的所述上游信道中的時(shí)間分成一串連續(xù)的時(shí)間幀；用一個(gè)邊界區(qū)將所述時(shí)間幀的每一個(gè)，分隔成第一和第二區(qū)，所述第一和第二區(qū)的每一個(gè)，包含一個(gè)或多個(gè)時(shí)隙；所述第一區(qū)包括一個(gè)或多個(gè)長度可變的時(shí)隙，和所述第二區(qū)包括一個(gè)或多個(gè)固定長度的時(shí)隙；按預(yù)定順序?qū)碜运稣镜暮艚蟹峙浣o可利用的所述時(shí)隙，使離所述邊界區(qū)最遠(yuǎn)的可利用時(shí)隙最先被分配；一個(gè)特定的時(shí)隙空出后，重分配被選擇的正在進(jìn)行的呼叫，以使所述邊界區(qū)的大小最大。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于如果一個(gè)時(shí)隙在前面的間隔中已經(jīng)空出，所述重分配是在固定間隔中進(jìn)行的。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述重分配是在所述特定時(shí)隙被空出后立即進(jìn)行的。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述重分配是在請(qǐng)求一個(gè)時(shí)隙的呼叫到達(dá)后立即進(jìn)行的。
全文摘要
通過多址聯(lián)接寬頻帶光纖/同軸電纜網(wǎng)絡(luò)傳輸STM業(yè)務(wù)，例如話音和電視電話(VT)，以及分組模式(例如ATM)業(yè)務(wù)，即廣播數(shù)字視頻、交互電視，和數(shù)據(jù)。在站內(nèi)的用戶室內(nèi)設(shè)備(CPE)，和可以位于一個(gè)與所有站通信的總端站或中心局的帶寬控制器一起工作以適應(yīng)業(yè)務(wù)量混合的變化要求，并有效地向各種猝發(fā)和等時(shí)業(yè)務(wù)源分配帶寬。帶寬分配定義兩種時(shí)隙類型，STM和ATM，并將每個(gè)幀分成兩個(gè)對(duì)應(yīng)STM和ATM區(qū)域。
文檔編號(hào)H04L12/56GK1151094SQ95118860
公開日1997年6月4日 申請(qǐng)日期1995年11月16日 優(yōu)先權(quán)日1994年11月17日
發(fā)明者J·E·代爾, C·C·李, P·D·馬吉爾, K·施里拉姆, 小·N·A·惠特克 申請(qǐng)人:美國電話及電報(bào)公司