多確認(rèn)多播協(xié)議的制作方法
【專利說明】
[0001] 優(yōu)先權(quán)要求
[0002] 本申請要求于2014年12月19日提交的美國臨時(shí)專利申請No. 62/094, 332的優(yōu) 先權(quán)，其公開內(nèi)容通過引用并入。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明總體涉及用于基于分組的多播通信協(xié)議的方法和裝置，基于分組的多播通 信協(xié)議減小了多媒體應(yīng)用中的分組時(shí)延和抖動(dòng)。
【背景技術(shù)】
[0004] 多媒體數(shù)據(jù)的通信要求若干參數(shù)的最優(yōu)性能，以便足夠快速地提供數(shù)據(jù)以維持所 提供的多媒體服務(wù)的質(zhì)量（服務(wù)質(zhì)量-QoS)，該多媒體服務(wù)諸如VoIP、音頻分配或視頻分 配。數(shù)據(jù)速率（即信令傳輸每個(gè)數(shù)據(jù)位或符號的速率）必須足夠快速以便以接收設(shè)備的 應(yīng)用的消耗速率或者比接收設(shè)備的應(yīng)用的消耗速率更快地提供數(shù)據(jù)。在分組數(shù)據(jù)通信協(xié) 議中，發(fā)送數(shù)據(jù)的分組之間的延遲使數(shù)據(jù)速率進(jìn)一步變得更糟。遞送數(shù)據(jù)的各個(gè)分組中的 延遲是分組時(shí)延。跨多個(gè)接收分組的延遲的變化被稱為抖動(dòng)。在高度擁擠的共享網(wǎng)絡(luò)中， 設(shè)備使用各種方法來競爭對網(wǎng)絡(luò)的訪問，以便它們的分組可以以足夠低的時(shí)延和抖動(dòng)被發(fā) 送，從而確保消耗數(shù)據(jù)的應(yīng)用的必需的QoS要求。
[0005] 在通過引用并入于此的一些通信協(xié)議（例如HomePlug? AV和AV2)中，"規(guī)則 的"MAC協(xié)議數(shù)據(jù)單元（MPDU)可以被傳輸至0SI模型的接收節(jié)點(diǎn)的物理層（PHY)，并且接收 針對每個(gè)成功傳輸?shù)腗PDU返回的確認(rèn)（ACK)。這些協(xié)議也支持突發(fā)模式，突發(fā)模式允許發(fā) 射機(jī)在不放棄介質(zhì)的情況下并且在征求響應(yīng)之前傳輸多個(gè)長MPDU。該響應(yīng)（從接收機(jī)返回 到發(fā)射機(jī)的選擇性確認(rèn)（SACK))提供用于由傳輸PHY發(fā)送至接收機(jī)的PHY的所有MPDU的 接收狀態(tài)。在突發(fā)模式下，長MPDU以突發(fā)幀間間隔（BIFS)分隔開。因?yàn)镸PDU突發(fā)僅要求 單個(gè)SACK響應(yīng)，所以發(fā)送分組并且得到ACK響應(yīng)的時(shí)間減少了，并且協(xié)議效率針對該通信 交換增加了。在突發(fā)模式中，幀起始（S0F)定界符包含計(jì)數(shù)器字段（MPDUCnt)，計(jì)數(shù)器字段 指示多少M(fèi)PDU跟隨當(dāng)前MPDU，其中值"0"指示序列中的最末MPDU。圖1示出了本領(lǐng)域技 術(shù)人員已知的MPDU突發(fā)的示例。
[0006] 上面引用的協(xié)議允許雙向突發(fā)。在這一模式中，發(fā)射機(jī)允許其為接收機(jī)保留以 突發(fā)數(shù)據(jù)至接收機(jī)的時(shí)間的一部分將數(shù)據(jù)發(fā)送回原始發(fā)射機(jī)。其用作有效的返回信道， 該返回信道無需與網(wǎng)絡(luò)協(xié)商。接收站通過發(fā)送SACK的幀控制會(huì)話中的"請求逆向傳輸 標(biāo)志"（RRTF)和"請求逆向傳輸長度"（RRTL)字段來啟動(dòng)雙向突發(fā)。RRTL字段為逆向 SOF(RSOF)MPDU指定所要求的最小幀長度。在接收到請求時(shí)，原始發(fā)射機(jī)決定是否應(yīng)答請 求和持續(xù)時(shí)間。明顯地，如果已經(jīng)保留對于比原始發(fā)射機(jī)更多的時(shí)間的請求，其將被拒絕。 圖2圖示出本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的雙向突發(fā)機(jī)制的示例。當(dāng)接收機(jī)（Dev B)確定其想要在 逆向方向上傳輸時(shí)，其設(shè)置SACK或者RS0F中的RRTF和RRTL字段。這被設(shè)置直到原始發(fā) 射機(jī)（Dev A)響應(yīng)，授權(quán)對于最大持續(xù)時(shí)間的請求，或者直到不再需要請求在逆向方向上的 傳輸。圖3示出了在雙向突發(fā)期間的各種幀間間隔。這些間隔導(dǎo)致增加的時(shí)延（降低的效 率）。
[0007] 多播傳輸不允許各個(gè)接收機(jī)確認(rèn)數(shù)據(jù)由每個(gè)接收機(jī)接收。這對于等時(shí)系統(tǒng) (isochronous system)而言是不可接受的，等時(shí)系統(tǒng)要求針對每個(gè)設(shè)備的特定QoS水平。 一些協(xié)議嘗試通過允許群組中的一個(gè)站用作用于其它站的代理但是其不提供關(guān)于多播中 的所有設(shè)備的信息來規(guī)避這一限制。在繁忙的網(wǎng)絡(luò)中，沒有足夠的時(shí)間和帶寬來滿足對于 等時(shí)流量的QoS要求。需要更好的方法來改善分組時(shí)延，并且因此改善擁擠的多媒體網(wǎng)絡(luò) 中的通信效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 在一個(gè)實(shí)施例中，提出了多媒體通信協(xié)議，其解決了在多媒體等時(shí)系統(tǒng)中使用多 播傳輸（一對多）的問題，以便減少分組時(shí)延和抖動(dòng)。發(fā)射機(jī)使用S0F定界符來啟動(dòng)新穎 的多確認(rèn)多播協(xié)議，其中接收設(shè)備的群組均從多確認(rèn)多播傳輸接收相同的數(shù)據(jù)，并且在指 派給它們的預(yù)定窗口處返回各個(gè)確認(rèn)（ACK)。多確認(rèn)多播傳輸包括S0F和凈荷傳輸。隨后 是多確認(rèn)時(shí)段，在多確認(rèn)時(shí)段中每個(gè)接收設(shè)備被指派特定窗口以用于將設(shè)備的接收狀態(tài)傳 輸回發(fā)射機(jī)。發(fā)射機(jī)可以發(fā)送后續(xù)的S0F定界符并且繼續(xù)傳輸和接收確認(rèn)，而不針對介質(zhì) 訪問重新競爭，或者利用多播群組之外的其它設(shè)備放棄介質(zhì)所有權(quán)。所公開的協(xié)議和方法 具有在現(xiàn)有的基于CSMA的協(xié)議內(nèi)使用的能力，而維持兼容性。
【附圖說明】
[0009] 為了更全面理解本發(fā)明以及其優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在結(jié)合附圖對以下描述進(jìn)行參考，在附圖 中：
[0010] 圖1圖示出MPDU突發(fā)序列的示例；
[0011] 圖2圖示出雙向突發(fā)序列的示例；
[0012] 圖3圖示出在雙向突發(fā)中使用的幀間間隔；
[0013] 圖4圖不出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的多確認(rèn)時(shí)段；
[0014] 圖5圖示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的使用S0F和RS0F的電力線通信多媒體網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的 示例；以及
[0015] 圖6圖示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的使用RS0FD和每突發(fā)多個(gè)S0F電力線通信多媒體網(wǎng) 絡(luò)協(xié)議的示例。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 以下詳細(xì)討論各個(gè)實(shí)施例的進(jìn)行和使用。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，本公開提供了許多 可應(yīng)用的發(fā)明構(gòu)思，其可以體現(xiàn)在寬范圍的具體上下文中。所討論的具體實(shí)施例僅是進(jìn)行 和使用本發(fā)明的具體方式的示例，并且并不限制本發(fā)明的范圍。
[0017] 在用于針對由多媒體設(shè)備使用的數(shù)據(jù)最小化通信分組時(shí)延和抖動(dòng)的協(xié)議方法和 裝置的具體上下文中，在并非限制的情況下，描述了實(shí)施例，該多媒體設(shè)備諸如音頻系統(tǒng)， 其中所有個(gè)體網(wǎng)絡(luò)設(shè)備用作具有等時(shí)QoS要求的群組，以便實(shí)現(xiàn)一個(gè)組合的體驗(yàn)。本公開 也使用HomePlug AV規(guī)范作為上下文框架（包括術(shù)語）以用于呈現(xiàn)本發(fā)明，但是所公開的 發(fā)明并不限于該協(xié)議。在本公開中，"接收機(jī)"是用于幫助在多播發(fā)射機(jī)和接收多播目的地 之間進(jìn)行區(qū)分的拓?fù)湫g(shù)語，但是在此描述的所有發(fā)射機(jī)和接收機(jī)在功能上是收發(fā)機(jī)。
[0018] 根據(jù)本公開，網(wǎng)絡(luò)初始化數(shù)據(jù)在制造或發(fā)現(xiàn)協(xié)議時(shí)利用關(guān)于網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備的數(shù)字 信息通過一種或多種方法（諸如用戶接口）被編程，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是多媒體設(shè)備的群組的一起 起作用的部分，諸如渲染一個(gè)音樂文件的音頻系統(tǒng)。數(shù)字信息包括標(biāo)識符（諸如設(shè)備ID、 MAC ID、鏈路ID)、拓?fù)鋽?shù)字信息（諸如定義群組內(nèi)的設(shè)備順序的網(wǎng)絡(luò)中的所有設(shè)備的序列 號）、序列回退值、以及定界符幀長度和如在下面具體化的其它信息。初始化數(shù)據(jù)可以是字 段可編程的，以便允許設(shè)備在銷售和安裝之后被替代或者重新目的化。
[0019] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，圖4圖示出針對多確認(rèn)多播協(xié)議使用多確認(rèn)時(shí)段的方法。當(dāng)發(fā) 射機(jī)已經(jīng)贏得載波監(jiān)聽多址接入（CSMA)協(xié)議的CSMA競爭過程400時(shí)，發(fā)射機(jī)傳輸幀起始 (S0F)定界符410,其包含包括幀長度（FL)字段420 (表示持續(xù)時(shí)間的數(shù)字值）和多確認(rèn)時(shí) 間窗口的指派的數(shù)據(jù)。其也傳輸MAC協(xié)議數(shù)據(jù)單元（MPDU)凈荷430。
[0020] 現(xiàn)在對圖5進(jìn)行參考。多播傳輸被尋址到共享公共功能（諸如在揚(yáng)聲器的示例中） 的接收設(shè)備520的群組的所有成員。隨后是多確認(rèn)時(shí)段440,在多確認(rèn)時(shí)段440期間多播群 組中的每個(gè)接收設(shè)備在其指派的確認(rèn)時(shí)間（570、575、580和585)處確認(rèn)最末多播傳輸?shù)臓?態(tài)。確認(rèn)定界符是逆向幀起始（RS0F)定界符590。RS0F定界符并不傳輸任何凈荷，但是確 實(shí)包含延伸到由S0F 425分配的FL的結(jié)束的幀長度598a-d。因?yàn)樵赗S0F內(nèi)發(fā)送的FL指 示多確認(rèn)時(shí)段何時(shí)結(jié)束，所以可以被隱藏至原始發(fā)射機(jī)的任何網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可以使用RS0F來 確定何時(shí)競爭訪問。針對多播群組中的每個(gè)設(shè)備而言，RS0F的確認(rèn)時(shí)間是之前提及的初始 化協(xié)議的一部分。特定接收機(jī)的確認(rèn)時(shí)間可以從MPDU凈荷的結(jié)束被指派到每個(gè)接收機(jī)，或 者接收機(jī)可以被指派在多播群組內(nèi)的唯一序列號并且基于偏移時(shí)間（在S0F中傳輸?shù)模┏?以接收機(jī)的序列號來計(jì)算其確認(rèn)時(shí)間。例如，S0F可以傳輸通過將RS0F持續(xù)時(shí)間與RS0F之 間的時(shí)間間隔相加生成的SOF FL數(shù)，以說明時(shí)間變化（"RS0F"幀間間隔（RSIFS))，對多播 群組中的設(shè)備數(shù)計(jì)時(shí)。如果多播群組中的設(shè)備計(jì)算針對每個(gè)接收機(jī)的確認(rèn)時(shí)間，接收機(jī)可 以將其序列號與由數(shù)目劃分的FL相乘。每個(gè)接收機(jī)隨后在其時(shí)間窗口中發(fā)送RS0F作為確 認(rèn)。如果在多確認(rèn)時(shí)段期間由原始發(fā)射機(jī)接收到任何RS0F，則原始發(fā)射機(jī)推斷與網(wǎng)絡(luò)上的 其它設(shè)備不存在沖突。如果任何接收機(jī)不確認(rèn)或者確認(rèn)未收到數(shù)據(jù)，則原始發(fā)射機(jī)可以重 新傳輸該分組。如果接收機(jī)不確認(rèn)該分組，則發(fā)射機(jī)可以重新傳輸該分組或者通過在FL到 期并且請求接收機(jī)再次確認(rèn)之前傳輸另一 S0F來擴(kuò)展確認(rèn)窗口。任何設(shè)備可以通過發(fā)送選 擇性的確認(rèn)（SACK)定界符來終止多確認(rèn)時(shí)段，但是對于多播群組序列中的最末設(shè)備而言 優(yōu)選的方法是終止多確認(rèn)時(shí)段。在原始FL結(jié)束時(shí)，網(wǎng)絡(luò)中的所有設(shè)備查找下一個(gè)定界符并 且可以競爭訪問。
[0021] 所公開的協(xié)議方法是獨(dú)立的方法，但也是與現(xiàn)有的本地協(xié)議兼容的并且可以用