專(zhuān)利名稱(chēng)：靈活時(shí)間片aloha傳輸系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信網(wǎng)領(lǐng)域，尤其涉及在突發(fā)脈沖序列類(lèi)型通信網(wǎng)中通信的系統(tǒng)和方法。
相關(guān)技術(shù)背景在突發(fā)脈沖序列類(lèi)型通信網(wǎng)中，把信道專(zhuān)用于只進(jìn)行零星發(fā)送的各單個(gè)通信終端，效率是很低的。因此，在許多突發(fā)脈沖序列類(lèi)型通信網(wǎng)中，通信終端共享通信資源。
典型地，突發(fā)脈沖序列類(lèi)型的通信終端以一系列包括分組頭和數(shù)據(jù)凈負(fù)荷的數(shù)據(jù)分組的形式發(fā)送數(shù)據(jù)。分組頭常被接收端用于檢測(cè)和使接收機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行同步。分組頭也可以包括關(guān)于數(shù)據(jù)傳輸?shù)南ⅲ绶纸M長(zhǎng)、數(shù)據(jù)格式、發(fā)射機(jī)ID，接收機(jī)ID，等等。
突發(fā)脈沖序列類(lèi)型通信網(wǎng)采用用于在多個(gè)通信終端中共享有限的通信資源的多種協(xié)議。在用于傳送打包數(shù)據(jù)的通信網(wǎng)中的一個(gè)眾所周知的協(xié)議是ALOHA(也叫“純ALOHA”)通信協(xié)議。
在使用純ALOHA協(xié)議的網(wǎng)中，網(wǎng)中的任何通信終端可以在一個(gè)時(shí)間幀內(nèi)的任何隨機(jī)時(shí)刻開(kāi)始數(shù)據(jù)傳輸。因?yàn)榻K端可以開(kāi)始進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)間是隨機(jī)的，兩個(gè)或更多的終端就可能在交迭的時(shí)間上開(kāi)始數(shù)據(jù)傳輸，從而導(dǎo)致了“沖突”。
涉及這樣的沖突中的傳輸在到達(dá)接收機(jī)時(shí)會(huì)出差錯(cuò)。在適當(dāng)?shù)难舆t后而沒(méi)有得到證實(shí)成功接收的通知時(shí)，發(fā)射機(jī)重新發(fā)射。當(dāng)然，這些傳輸還可能遇到?jīng)_突，因此還可能不成功。終端以?xún)纱蝹鬏斨g的適當(dāng)?shù)难舆t作為間隔，繼續(xù)發(fā)射。直到傳輸被無(wú)差錯(cuò)接收并發(fā)出確認(rèn)。沖突降低了網(wǎng)絡(luò)的通過(guò)量效率。在純ALOHA網(wǎng)中，最大的通過(guò)量效率為18.4％。
ALOHA協(xié)議的一個(gè)重要的變形叫做“時(shí)間片ALOHA(SlottedALOHA)”。

圖1表示時(shí)間片ALOHA通信協(xié)議的原理。如圖1所示，使用時(shí)間片ALOHA協(xié)議的通信網(wǎng)把時(shí)間分成一系列時(shí)間片120，它們常被組織成重復(fù)系列的更長(zhǎng)時(shí)間的“時(shí)間幀”。通信網(wǎng)中從任何通信終端發(fā)出的所有數(shù)據(jù)傳輸都必須在一個(gè)時(shí)間片內(nèi)開(kāi)始并結(jié)束。如果通信終端有一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸長(zhǎng)于時(shí)間片時(shí)間，那么必須把數(shù)據(jù)傳輸分成兩個(gè)或更多的較短的能限制在一個(gè)時(shí)間片期間內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸。
然而，在時(shí)間片ALOHA網(wǎng)中，任何通信終端可以在任何時(shí)間片發(fā)射，因此沖突仍然發(fā)生。在時(shí)間片ALOHA網(wǎng)中的最大通過(guò)量效率為36.8％。
為了減少?zèng)_突，一些通信網(wǎng)采用包括預(yù)定特征(reservationfeature)的時(shí)間片ALOHA協(xié)議，在時(shí)間幀中分配一部分時(shí)間片預(yù)定作為指定終端的專(zhuān)用。在預(yù)定協(xié)議中，有消息要發(fā)送的通信終端可以先發(fā)送叫做預(yù)定請(qǐng)求的特殊消息。網(wǎng)絡(luò)中心站(HUB)或控制器監(jiān)視預(yù)定請(qǐng)求并在接下來(lái)的一個(gè)或多個(gè)時(shí)間幀分配一個(gè)或多個(gè)預(yù)定時(shí)間片給發(fā)出請(qǐng)求的終端。HUB向通信網(wǎng)廣播這種預(yù)定，以使通信網(wǎng)中所有其它終端在預(yù)定時(shí)間片期間不發(fā)送。
圖1表示每一個(gè)時(shí)間幀110中的預(yù)定時(shí)間片130。時(shí)間片ALOHA協(xié)議和預(yù)定的一起使用，從總體上增加了網(wǎng)絡(luò)的通量效率。
一般，預(yù)定協(xié)議可以使用兩種類(lèi)型的預(yù)定容量暫時(shí)的和無(wú)限期的。暫時(shí)預(yù)定容量在一幀內(nèi)以一個(gè)時(shí)間片一個(gè)時(shí)間片為基礎(chǔ)地指定預(yù)定時(shí)間片。無(wú)限期預(yù)定容量被分配作為預(yù)定時(shí)間片的是從無(wú)限數(shù)量的連續(xù)時(shí)間幀中選出來(lái)的作為被指定發(fā)射機(jī)使用的預(yù)定時(shí)間片。
典型地，通信網(wǎng)絡(luò)可以發(fā)送很多種分組長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)分組。高的網(wǎng)絡(luò)通過(guò)率需要使用其長(zhǎng)度能好地匹配發(fā)送數(shù)據(jù)分組的時(shí)間片。如果數(shù)據(jù)傳輸短于時(shí)間片，時(shí)間片期間的一部分就會(huì)浪費(fèi)，降低效率。如果數(shù)據(jù)傳輸對(duì)于時(shí)間片來(lái)說(shuō)太長(zhǎng)，數(shù)據(jù)傳輸就不得不分成多個(gè)時(shí)間片。在這種情況下，某些分組頭消息和用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠渌_(kāi)銷(xiāo)就要在各個(gè)時(shí)間片中復(fù)，也降低效率。
為了在時(shí)間片ALOHA網(wǎng)中提高效率，所有的時(shí)間片不能有相等的長(zhǎng)度。短數(shù)據(jù)分組可以在短時(shí)間片中發(fā)送，長(zhǎng)數(shù)據(jù)分組可以在長(zhǎng)時(shí)間片中發(fā)送。圖1表示帶有預(yù)定的時(shí)間片ALOHA網(wǎng)中的時(shí)間幀，這里預(yù)定時(shí)間片具有不等的長(zhǎng)度。
然而，使不同長(zhǎng)度時(shí)間片的混合物與要發(fā)送的數(shù)據(jù)分組的混合物相匹配仍然是問(wèn)題。而且，對(duì)于許多通信網(wǎng)，數(shù)據(jù)傳輸長(zhǎng)度的混合隨時(shí)間改變，例如，在白天發(fā)送的分組與晚上發(fā)送的分組可能具有不同的長(zhǎng)度。
因此，提供一種能在分組長(zhǎng)組合的各種改變下操作并且通過(guò)量效率大于常規(guī)時(shí)間片ALOHA網(wǎng)絡(luò)的通信方法和網(wǎng)絡(luò)是有用的。提供一種當(dāng)通信業(yè)務(wù)負(fù)荷過(guò)重時(shí)能自動(dòng)調(diào)整預(yù)定時(shí)間片分配從而提高效率的通信方法也是有用的。其它的和進(jìn)一步的目標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)將在此后顯示。
發(fā)明概述本發(fā)明分組括靈活的時(shí)間片ALOHA通信方法和相關(guān)網(wǎng)絡(luò)。
在本發(fā)明的一個(gè)方面中，突發(fā)脈沖序列類(lèi)型通信網(wǎng)中的通信信道被分成具有相同持續(xù)時(shí)間的鄰接的時(shí)間分片(time slices)。網(wǎng)絡(luò)中的所有數(shù)據(jù)傳輸都在一個(gè)時(shí)間分片的起點(diǎn)開(kāi)始并持續(xù)整數(shù)個(gè)時(shí)間分片。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面，每一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡谝粋€(gè)時(shí)間分片包括傳輸?shù)乃谐Ｒ?guī)開(kāi)銷(xiāo)消息。開(kāi)銷(xiāo)包括頭字段，例如時(shí)間傳輸類(lèi)型、分組的源和目的地、數(shù)據(jù)傳輸?shù)拈L(zhǎng)度、或類(lèi)似消息。第一個(gè)時(shí)間分片還包括數(shù)據(jù)傳輸檢錯(cuò)碼。因而即使傳輸?shù)钠溆嗖糠植怀晒?例如，由于沖突或傳輸差錯(cuò))，第一個(gè)分片也可以被成功接收。在這種情況下，在第一個(gè)分片中發(fā)送的開(kāi)銷(xiāo)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)HUB預(yù)定一個(gè)匹配于傳輸長(zhǎng)度的預(yù)定時(shí)間片來(lái)說(shuō)已是足夠的了。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面，網(wǎng)絡(luò)HUB接收數(shù)據(jù)傳輸?shù)念A(yù)定請(qǐng)求并預(yù)定包括匹配于數(shù)據(jù)傳輸長(zhǎng)度的一定數(shù)量的時(shí)間分片的預(yù)定時(shí)間片。預(yù)定時(shí)間片可以包括存在于多于一個(gè)時(shí)間周期或時(shí)間幀中的時(shí)間分片。網(wǎng)絡(luò)中預(yù)定時(shí)間片中的數(shù)據(jù)傳輸在時(shí)間分片的起點(diǎn)開(kāi)始并持續(xù)整數(shù)個(gè)時(shí)間分片，直到數(shù)據(jù)傳輸完成或直到預(yù)定時(shí)間片的最后分片為止。
在本方面的進(jìn)一步方面中，通信網(wǎng)采用一個(gè)動(dòng)態(tài)調(diào)整預(yù)定參數(shù)來(lái)匹配通信業(yè)務(wù)負(fù)荷條件的通信協(xié)議。在高通信業(yè)務(wù)負(fù)荷條件期間，最大允許隨機(jī)ALOHA數(shù)據(jù)傳輸長(zhǎng)度自動(dòng)減小，用于補(bǔ)償(backing off)隨機(jī)數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾S機(jī)化間隔變長(zhǎng)。
在本方面的另一個(gè)方面中，通信網(wǎng)以多個(gè)靈活的時(shí)間片ALOHA信道來(lái)進(jìn)行工作。通信網(wǎng)包括自動(dòng)動(dòng)態(tài)負(fù)載平衡，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)信道的預(yù)定隊(duì)列超過(guò)延遲限制而第二個(gè)信道的隊(duì)列小于延遲限制時(shí)，它把有太多預(yù)定請(qǐng)求的通信終端從第一個(gè)信道轉(zhuǎn)移到第二個(gè)信道。
附圖簡(jiǎn)介圖1是現(xiàn)有技術(shù)時(shí)間片ALOHA通信協(xié)議中的時(shí)間幀結(jié)構(gòu)的圖。
圖2是結(jié)合本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)方面的點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信網(wǎng)的圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)方面的、在靈活時(shí)間片ALOHA通信協(xié)議中的時(shí)間周期結(jié)構(gòu)的圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)方面的、作為示例的靈活時(shí)間片ALOHA擁塞表的優(yōu)選實(shí)施例。
優(yōu)選實(shí)施例的描述圖2表示結(jié)合本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)方面的點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信網(wǎng)絡(luò)200。通信網(wǎng)絡(luò)200包括網(wǎng)絡(luò)HUB210和多個(gè)通信終端220。通信終端220共享一個(gè)或多個(gè)向網(wǎng)絡(luò)HUB210傳送數(shù)據(jù)的通信信道。網(wǎng)絡(luò)HUB210在一個(gè)或多個(gè)廣播通信信道上廣播數(shù)據(jù)，可以被所有通信終端220接收。
點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信網(wǎng)絡(luò)200可以是衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，其中每一個(gè)通信終端220是微小口徑天線(xiàn)終端(VSAT)。一個(gè)VSAT可以通過(guò)先在共享通信信道上傳送數(shù)據(jù)給網(wǎng)絡(luò)HUB來(lái)向另一個(gè)VSAT傳送數(shù)據(jù)。然后網(wǎng)絡(luò)HUB在廣播信道上傳送數(shù)據(jù)，這個(gè)數(shù)據(jù)帶有適當(dāng)?shù)念^消息來(lái)指示要去的目的VSAT。
根據(jù)本發(fā)明，突發(fā)脈沖序列類(lèi)型通信網(wǎng)可以是點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信網(wǎng)，采用靈活時(shí)間片ALOHA通信協(xié)議，它把通信信道分成一系列時(shí)間周期。
圖3表示根據(jù)靈活時(shí)間片ALOHA協(xié)議的優(yōu)選實(shí)施例的一系列時(shí)間周期310。每一個(gè)時(shí)間周期310被進(jìn)一步分為一系列等長(zhǎng)度的時(shí)間分片320。時(shí)間周期310還包括預(yù)定時(shí)間片330和隨機(jī)數(shù)據(jù)傳輸340，其中的每一個(gè)包括整數(shù)個(gè)時(shí)間分片。
根據(jù)本發(fā)明，具有最小數(shù)量的未預(yù)定時(shí)間分片320的時(shí)間分片隙(gap)350是在連續(xù)的預(yù)定時(shí)間片330之間所余下的。這些未預(yù)定的時(shí)間分片就可以被任何想以ALOHA方式傳送數(shù)據(jù)的通信終端用于隨機(jī)ALOHA接入。在優(yōu)選實(shí)施例中，時(shí)間分片隙350的最小尺寸可以具體設(shè)定。在優(yōu)選實(shí)施例中，連續(xù)預(yù)定時(shí)間片330之間的時(shí)間分片320的最小數(shù)量在1到4的范圍內(nèi)。
當(dāng)通信終端想以ALOHA方式傳送隨機(jī)數(shù)據(jù)傳輸340時(shí)，它在預(yù)定時(shí)間片330之間的時(shí)間分片隙350中選擇一個(gè)隨機(jī)開(kāi)始時(shí)間分片320。每一個(gè)通信終端在預(yù)定時(shí)間片330之間的時(shí)間分片隙350中的連續(xù)數(shù)量的未預(yù)定時(shí)間分片的基礎(chǔ)上選擇開(kāi)始時(shí)間分片。在優(yōu)選實(shí)施例中，通信終端為隨機(jī)ALOHA傳輸在從1到可具體設(shè)定的隨機(jī)化間隔的范圍內(nèi)的均勻分布中隨機(jī)地選擇開(kāi)始時(shí)間分片。這個(gè)隨機(jī)化間隔基于當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)中的負(fù)載和擁塞級(jí)別來(lái)具體確定，如下面所更完整解釋的。
接下來(lái)，希望以隨機(jī)ALOHA方式進(jìn)行傳送的通信終端檢查整個(gè)數(shù)據(jù)傳輸是否可以在下一個(gè)預(yù)定時(shí)間片330之前的時(shí)間分片隙350內(nèi)被傳送。如果可以，通信終端就發(fā)送隨機(jī)數(shù)據(jù)傳輸340。每一個(gè)隨機(jī)數(shù)據(jù)傳輸340的第一個(gè)時(shí)間分片包括傳輸開(kāi)銷(xiāo)。傳輸開(kāi)銷(xiāo)可以包括，例如，傳輸長(zhǎng)度、傳輸源ID、傳輸目的地ID、分組序列號(hào)碼和關(guān)于傳輸格式本身的消息。每一個(gè)隨機(jī)數(shù)據(jù)傳輸340的第一個(gè)時(shí)間分片還包括糾錯(cuò)編碼消息，例如循環(huán)冗余碼(CRC)。
如果數(shù)據(jù)傳輸太長(zhǎng)而不適合可用的時(shí)間分片隙350，通信終端就以隨機(jī)ALOHA方式只發(fā)送預(yù)定請(qǐng)求360(也叫“明確”預(yù)定請(qǐng)求)。預(yù)定請(qǐng)求360包括如上所述的包括數(shù)據(jù)傳輸長(zhǎng)度的傳輸開(kāi)銷(xiāo)。在優(yōu)選實(shí)施例中，預(yù)定請(qǐng)求360占用一個(gè)時(shí)間分片320。
如果隨機(jī)數(shù)據(jù)傳輸或預(yù)定請(qǐng)求不成功(例如，由于與從另一個(gè)通信終端來(lái)的另外的隨機(jī)傳輸?shù)臎_突)，發(fā)送通信終端就等待一個(gè)可具體預(yù)定的延遲，或補(bǔ)償(backoff)，其中包括隨機(jī)數(shù)量的分片320，并且發(fā)送預(yù)定請(qǐng)求。這減少隨機(jī)ALOHA沖突的數(shù)量，因而減少信道的總業(yè)務(wù)負(fù)擔(dān)。
如果隨機(jī)數(shù)據(jù)傳輸340在網(wǎng)絡(luò)中沒(méi)有遇到與另一個(gè)通信終端來(lái)的另外的隨機(jī)數(shù)據(jù)傳輸?shù)臎_突，也沒(méi)有遇到其它差錯(cuò)，它就可以被HUB接收并送給目的通信終端。但是，如果隨機(jī)數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡谝粋€(gè)時(shí)間分片被成功接收(例如，它通過(guò)了CRC檢查)而隨機(jī)數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠溆嗖糠钟胁铄e(cuò)，HUB就把隨機(jī)數(shù)據(jù)傳輸作為對(duì)預(yù)定時(shí)間片330的預(yù)定請(qǐng)求(也叫做“隱含”預(yù)定請(qǐng)求)。
當(dāng)HUB接收一個(gè)明確或隱含預(yù)定請(qǐng)求，它就基于包括在預(yù)定請(qǐng)求中的數(shù)據(jù)傳輸長(zhǎng)度，產(chǎn)生一個(gè)正好能容納要進(jìn)行的數(shù)據(jù)傳輸?shù)某叽绲念A(yù)定時(shí)間片330。如圖3所示，預(yù)定時(shí)間片330可以在第一個(gè)時(shí)間周期310中開(kāi)始并在第二個(gè)時(shí)間周期310中結(jié)束。HUB將所有預(yù)定請(qǐng)求排隊(duì)并通過(guò)廣播消息分配預(yù)定時(shí)間片330給相應(yīng)的發(fā)出請(qǐng)求的通信終端。這樣請(qǐng)求通信消息就可以在與傳輸?shù)某叽缦嗥ヅ涞念A(yù)定時(shí)間片中沒(méi)有沖突地執(zhí)行它的傳輸。
然而，由于信道噪聲，預(yù)定時(shí)間片中的傳輸偶爾仍會(huì)被有差錯(cuò)地接收。不過(guò)，如果預(yù)定時(shí)間片中數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡谝粋€(gè)分片被成功接收(例如，它通過(guò)了CRC檢查)，而傳輸?shù)钠溆嗖糠钟胁铄e(cuò)，HUB就把該數(shù)據(jù)傳輸當(dāng)作一個(gè)對(duì)預(yù)定時(shí)間片330的隱含預(yù)定請(qǐng)求。
在優(yōu)選實(shí)施例中，HUB還跟蹤信道上的擁塞級(jí)別并向通信網(wǎng)中的通信終端廣播這個(gè)擁塞級(jí)別。
在優(yōu)選實(shí)施例中，HUB保持每個(gè)成功隨機(jī)ALOHA數(shù)據(jù)傳輸所需隨機(jī)ALOHA數(shù)據(jù)傳輸嘗試的數(shù)量的平滑的連續(xù)指數(shù)估計(jì)。這樣，HUB產(chǎn)生網(wǎng)中再傳輸率的估計(jì)。在優(yōu)選實(shí)施例中，HUB把再傳輸率估計(jì)轉(zhuǎn)換成擁塞級(jí)別值。
把估計(jì)的再傳輸率映射為擁塞級(jí)別值的表的作為示例的優(yōu)選實(shí)施例示于下面的表1中
表1在優(yōu)選實(shí)施例中，HUB通過(guò)廣播消息向所有通信終端廣播當(dāng)前擁塞級(jí)別值。每一個(gè)通信終端都有一個(gè)把當(dāng)前擁塞級(jí)別值與一個(gè)或多個(gè)隨機(jī)ALOHA數(shù)據(jù)傳輸參數(shù)進(jìn)行匹配的表。通過(guò)使用這個(gè)表，網(wǎng)絡(luò)使一個(gè)或多個(gè)隨機(jī)ALOHA數(shù)據(jù)傳輸參數(shù)與當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)擁塞級(jí)別相匹配。
圖4表示作為示例的靈活時(shí)間片ALOHA擁塞表的優(yōu)選實(shí)施例，其中所有數(shù)值實(shí)際上是作為示例的。該表分組括多個(gè)表記錄項(xiàng)410和參數(shù)字段420。在圖4的實(shí)施例中，靈活時(shí)間片ALOHA擁塞表分組括擁塞級(jí)別字段422、隨機(jī)化間隔字段424、和最大隨機(jī)傳輸級(jí)別字段426。每一個(gè)表記錄項(xiàng)410有擁塞級(jí)別字段422中的擁塞級(jí)別值432、隨機(jī)化間隔字段424中的隨機(jī)化間隔434、最大隨機(jī)傳輸長(zhǎng)度字段426中的最大隨機(jī)傳輸長(zhǎng)度436。
在優(yōu)選實(shí)施例中，每一個(gè)通信終端基于從HUB接收來(lái)的當(dāng)前擁塞級(jí)別值而選擇預(yù)定的最大允許隨機(jī)ALOHA數(shù)據(jù)傳輸長(zhǎng)度。如上所述，當(dāng)通信終端有以隨機(jī)ALOHA方式的數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，它選擇預(yù)定時(shí)間片之間的時(shí)間分片隙350中的時(shí)間分片來(lái)進(jìn)行隨機(jī)ALOHA數(shù)據(jù)傳輸。如果數(shù)據(jù)傳輸?shù)拈L(zhǎng)度對(duì)于時(shí)間分片隙來(lái)說(shuō)太長(zhǎng)，或者如果數(shù)據(jù)傳輸長(zhǎng)度大于最大允許隨機(jī)ALOHA傳輸尺寸，那么通信終端就只發(fā)送預(yù)定請(qǐng)求360。否則，全部數(shù)據(jù)傳輸都被發(fā)送。
有了由與最大允許隨機(jī)ALOHA數(shù)據(jù)傳輸長(zhǎng)度參數(shù)適當(dāng)匹配的集合定義的一些不同擁塞級(jí)別值，當(dāng)業(yè)務(wù)負(fù)擔(dān)輕時(shí)，靈活時(shí)間片ALOHA就類(lèi)似于非時(shí)間片ALOHA而工作。當(dāng)業(yè)務(wù)負(fù)擔(dān)增加時(shí)，增加的擁塞級(jí)別引起預(yù)定時(shí)間片之間的隙越來(lái)越短。當(dāng)隙的尺寸減小時(shí)，隨機(jī)傳輸?shù)陌俜致试絹?lái)越小以適應(yīng)隙并且以隨機(jī)ALOHA方式被發(fā)送。那些不適應(yīng)這些隙的傳輸就轉(zhuǎn)向預(yù)定方式。這個(gè)影響是有選擇的，對(duì)較長(zhǎng)的傳輸比對(duì)較短的傳輸影響大。增加的擁塞級(jí)別值還減小允許以隨機(jī)ALOHA方式發(fā)送的傳輸?shù)淖畲箝L(zhǎng)度。這兩個(gè)影響使通信業(yè)務(wù)增加的部分轉(zhuǎn)向預(yù)定方式。
作為它的獨(dú)特的特征的結(jié)果，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)包括各種長(zhǎng)度的分組時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的靈活A(yù)LOHA協(xié)議相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)協(xié)議而言可以使通過(guò)率改善。考慮以下簡(jiǎn)化的例子一個(gè)網(wǎng)絡(luò)具有對(duì)兩個(gè)不同的分組長(zhǎng)度(“長(zhǎng)的”和“短的”)來(lái)說(shuō)的50/50的組合，這里最小分組(分片)尺寸是32字節(jié)，平均分組尺寸是384字節(jié)/分組。在這個(gè)例子中，我們假設(shè)信道數(shù)據(jù)率為128kps，隨機(jī)ALOHA傳輸負(fù)荷為50％。下面的表2、3和4把根據(jù)本發(fā)明的靈活時(shí)間片ALOHA協(xié)議計(jì)算出來(lái)的性能與現(xiàn)有技術(shù)常規(guī)的和“固定幀”時(shí)間片ALOHA協(xié)議計(jì)算出來(lái)的性能作了比較。
表2表示當(dāng)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)中有多種長(zhǎng)度的分組時(shí)，對(duì)多種時(shí)間片尺寸，常規(guī)時(shí)間片ALOHA協(xié)議的通過(guò)量。對(duì)每一行，業(yè)務(wù)量由指定長(zhǎng)度的“短”分組和“長(zhǎng)”分組的等量混合組成。各列對(duì)應(yīng)于各種尺寸的時(shí)間片。如可以看到的，通過(guò)量從5.95到12.64分組/秒變化。在384字節(jié)的平均分組尺寸下，通過(guò)量在14.3％和30.3％之間，它接近理論最大值。當(dāng)所有時(shí)間片都很好地匹配分組尺寸時(shí)，可以達(dá)到最大通過(guò)量。
表2表3表示當(dāng)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)中有各種長(zhǎng)度的分組時(shí)，現(xiàn)有技術(shù)“固定幀”時(shí)間片ALOHA協(xié)議的通過(guò)量。固定幀時(shí)間片ALOHA系統(tǒng)把時(shí)間分為一系列等長(zhǎng)度的時(shí)間幀。在本例中，時(shí)間幀的持續(xù)期各為768字節(jié)(分片)。
每一個(gè)時(shí)間幀被分為兩種類(lèi)型的時(shí)間片；預(yù)定請(qǐng)求時(shí)間片和預(yù)定時(shí)間片。每一預(yù)定請(qǐng)求時(shí)間片的持續(xù)期是一個(gè)分片，在這些時(shí)間片中的傳輸是通過(guò)常規(guī)時(shí)間片ALOHA。根據(jù)成功的預(yù)定請(qǐng)求，每一個(gè)預(yù)定時(shí)間片被分配給一個(gè)指定的通信終端。在本例中，預(yù)定請(qǐng)求通信業(yè)務(wù)負(fù)荷被限制在不超過(guò)預(yù)定請(qǐng)求時(shí)間片的50％的平均值。預(yù)定時(shí)間片的通信業(yè)務(wù)負(fù)荷被限制在不超過(guò)80％的長(zhǎng)期平均值上。
在固定幀時(shí)間片ALOHA系統(tǒng)中，指定了一個(gè)“幀配置(frameconfiguration)”，它在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不變化。在本例中，幀被設(shè)置為容納兩個(gè)平均分組長(zhǎng)度，或768字節(jié)/幀。對(duì)每一行，業(yè)務(wù)量由等量的指定長(zhǎng)度的“短”分組和“長(zhǎng)”分組組成。如可以看到的那樣，通過(guò)量從11.11變化到16.67分組/秒。在384字節(jié)的平均分組尺寸下，通過(guò)率在26.7％和40％之間
表3表4表示當(dāng)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)中有各種長(zhǎng)度的分組時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的靈活時(shí)間片ALOHA協(xié)議的通過(guò)量。對(duì)每一行，業(yè)務(wù)量由等量的指定長(zhǎng)度的“短”分組和“長(zhǎng)”分組組成。如可以看到的，通過(guò)量保持在31.71分組/秒的常數(shù)上。在384字節(jié)的平均分組尺寸下，通過(guò)量大約為76％。
表4在優(yōu)選實(shí)施例中，通信網(wǎng)絡(luò)在多個(gè)靈活時(shí)間片ALOHA信道上工作。在那種情況下，在優(yōu)選實(shí)施例中，通信網(wǎng)絡(luò)包括自動(dòng)動(dòng)態(tài)負(fù)載平衡。只要一個(gè)給定信道上的所有預(yù)定請(qǐng)求(明確的和隱含的)在排隊(duì)延遲不超過(guò)可具體確定的排隊(duì)延遲限制的情況下能被滿(mǎn)足，每一個(gè)靈活時(shí)間片ALOHA通信終端都可以保持在同一信道上。
然而，當(dāng)預(yù)定隊(duì)列超過(guò)一個(gè)信道的延遲限制，而預(yù)定請(qǐng)求沒(méi)有排隊(duì)在第二個(gè)信道的延遲限制之外，則網(wǎng)絡(luò)HUB就把通信終端從第一個(gè)信道重新分配到第二個(gè)信道上。在優(yōu)選實(shí)施例中，網(wǎng)絡(luò)HUB在第一個(gè)信道上選擇帶有還沒(méi)有分配的未完成預(yù)定請(qǐng)求的通信終端。在優(yōu)選實(shí)施例中，每一個(gè)重新分配的通信終端都有超過(guò)了該排隊(duì)延遲限制的排隊(duì)延遲。
在優(yōu)選實(shí)施例中，網(wǎng)絡(luò)HUB廣播命令重新分配的通信終端移到第二個(gè)信道的消息。被移到第二個(gè)信道的通信終端無(wú)限期地保留在這個(gè)新分的第二個(gè)信道上。以這種方式的動(dòng)態(tài)重新分配在把傳輸從重負(fù)載信道轉(zhuǎn)移到輕負(fù)載信道的同時(shí)，也減少了平均預(yù)定隊(duì)列延遲。
在此公開(kāi)了優(yōu)選實(shí)施例，然而可能有許多仍在本發(fā)明的概念和范圍之內(nèi)的改變。在考察這里的專(zhuān)利說(shuō)明書(shū)、附圖和權(quán)利要求之后，這樣的改變對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員是顯而易見(jiàn)的。本發(fā)明只受所附權(quán)利要求的限制。
權(quán)利要求
1．在包括網(wǎng)絡(luò)HUB和多個(gè)通信終端的突發(fā)脈沖序列類(lèi)型點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的通信網(wǎng)絡(luò)中，一種發(fā)送數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒?，包括從多個(gè)通信終端中的第一通信終端發(fā)送在一個(gè)時(shí)間分片里的預(yù)定請(qǐng)求，該預(yù)定請(qǐng)求包括數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)傳輸長(zhǎng)度；在網(wǎng)絡(luò)HUB接收包括數(shù)據(jù)傳輸長(zhǎng)度的預(yù)定請(qǐng)求；為該數(shù)據(jù)傳輸預(yù)定包括多個(gè)預(yù)定時(shí)間分片的預(yù)定時(shí)間片，該多個(gè)預(yù)定時(shí)間分片具有與數(shù)據(jù)傳輸長(zhǎng)度相等的長(zhǎng)度；從該網(wǎng)絡(luò)HUB發(fā)送指示該預(yù)定時(shí)間片的預(yù)定通知；在第一通信終端接收該預(yù)定通知；以及在預(yù)定時(shí)間片期間從第一個(gè)通信終端發(fā)送數(shù)據(jù)傳輸。
2．權(quán)利要求1的方法，其特征在于，其中的預(yù)定請(qǐng)求是隱含預(yù)定請(qǐng)求。
3．在包括網(wǎng)絡(luò)HUB和多個(gè)通信終端的突發(fā)脈沖序列類(lèi)型點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信網(wǎng)絡(luò)中，一種通信的方法，包括；為在一個(gè)共享通信信道里的數(shù)據(jù)傳輸確定網(wǎng)絡(luò)擁塞級(jí)別值；廣播網(wǎng)絡(luò)擁塞級(jí)別值給多個(gè)通信終端；在該多個(gè)通信終端中的一個(gè)接收網(wǎng)絡(luò)擁塞級(jí)別值；以及調(diào)整該通信終端的最大隨機(jī)數(shù)據(jù)傳輸長(zhǎng)度以匹配相應(yīng)于該網(wǎng)絡(luò)擁塞級(jí)別值的預(yù)選的最大隨機(jī)數(shù)據(jù)傳輸長(zhǎng)度。
4．權(quán)利要求3的方法，其特征在于，進(jìn)一步分組括在該通信終端調(diào)整隨機(jī)化間隔以匹配相應(yīng)于該網(wǎng)絡(luò)擁塞級(jí)別值的預(yù)選的隨機(jī)化間隔。
5．權(quán)利要求3的方法，其特征在于，其中所述對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)擁塞級(jí)別值的確定包括測(cè)量數(shù)據(jù)重新傳輸率。
6．在包括網(wǎng)絡(luò)HUB、多個(gè)通信終端和多個(gè)通信信道的通信網(wǎng)絡(luò)中，一種分配通信終端給多個(gè)通信信道的方法，包括在網(wǎng)絡(luò)HUB測(cè)量在第一通信信道上通信的該多個(gè)通信終端的第一組的第一排隊(duì)延遲，該第一排隊(duì)延遲大于預(yù)定的延遲限制；在網(wǎng)絡(luò)HUB測(cè)量在第二通信信道上通信的該多個(gè)通信終端的第二組的第二排隊(duì)延遲，該第二排隊(duì)延遲小于該預(yù)定的延遲限制；以及分配該第一組通信終端的子集此后在第二通信信道上通信。
7．權(quán)利要求6的方法，其特征在于，其中該第一組通信終端的該子集包括在第一通信信道上具有未完成預(yù)定請(qǐng)求的通信終端。
8．權(quán)利要求7的方法，其特征在于，其中該第一組通信終端的該子集中的該未完成預(yù)定請(qǐng)求的該子集的每一個(gè)具有超過(guò)該排隊(duì)延遲限制的排隊(duì)延遲。
全文摘要
用于突發(fā)脈沖序列類(lèi)型通信網(wǎng)絡(luò)的靈活時(shí)間片ALOHA通信協(xié)議把通信信道分成一系列時(shí)間周期,每一個(gè)時(shí)間周期進(jìn)一步被分成相等持續(xù)時(shí)間的連續(xù)時(shí)間分片。網(wǎng)絡(luò)中所有數(shù)據(jù)傳輸在時(shí)間分片的起點(diǎn)開(kāi)始,持續(xù)整數(shù)個(gè)的時(shí)間分片,而發(fā)送終端的標(biāo)識(shí)、傳輸?shù)拈L(zhǎng)度和糾錯(cuò)都被包括在數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡谝粋€(gè)時(shí)間分片中。網(wǎng)絡(luò)中的通信終端發(fā)送預(yù)定請(qǐng)求給網(wǎng)絡(luò)HUB,后者接收預(yù)定請(qǐng)求并且進(jìn)行預(yù)定時(shí)間片的預(yù)定,該預(yù)定時(shí)間片中的每一個(gè)都具有一些匹配于要在這個(gè)預(yù)定時(shí)間片里發(fā)送的數(shù)據(jù)傳輸長(zhǎng)度的時(shí)間分片。預(yù)定時(shí)間片可以包括多于一個(gè)時(shí)間周期的時(shí)間分片。通信協(xié)議動(dòng)態(tài)地調(diào)整預(yù)定參數(shù)以匹配信道上的業(yè)務(wù)負(fù)擔(dān)條件,并可以從一個(gè)信道重新分配通信終端到另一個(gè)信道,以便動(dòng)態(tài)地平衡各信道上的負(fù)擔(dān)。
文檔編號(hào)H04J3/16GK1231093SQ98800911
公開(kāi)日1999年10月6日 申請(qǐng)日期1998年6月12日 優(yōu)先權(quán)日1997年6月30日
發(fā)明者R·L·克龍茲 申請(qǐng)人:Ge基本太空網(wǎng)絡(luò)服務(wù)公司