專利名稱：用于基于電力線載波的介質(zhì)訪問控制協(xié)議的信道訪問方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，更具體地說，涉及一種用于基于電力線載波的介質(zhì)訪問控制(MAC)協(xié)議的信道訪問方法。
背景技術(shù)：
近年來，整個(gè)世界目睹了對(duì)各種類型的通信的需求的爆炸性的增長(zhǎng)并且可以預(yù)測(cè)這種需求在將來還會(huì)增加。人們期望著電力線載波(PLC)在提供家庭、SOHO以及企業(yè)企業(yè)環(huán)境下的通信方面起主要作用。使用PLC通信的主要的優(yōu)點(diǎn)之一在于可以在已有的供電設(shè)線上進(jìn)行通信。運(yùn)行于傳統(tǒng)的LAN纜線上的網(wǎng)絡(luò)需要安裝銅線或光纜，這通常要花費(fèi)大量的人力和物力。然而，因?yàn)镻LC網(wǎng)絡(luò)使用建筑物內(nèi)已有的電力線，所以PLC網(wǎng)絡(luò)不需要任何專門的纜線安裝。
另外，在電氣設(shè)備工業(yè)中存在這樣一種正在增加的趨勢(shì)，即使先前獨(dú)立的電氣設(shè)備，例如傳感器以及照明控制設(shè)備，能通過某種類型的通信網(wǎng)絡(luò)相互通信。以前，傳感器、開關(guān)以及控制設(shè)備使用點(diǎn)到點(diǎn)的連接通信。如今，制造商正將通信裝置安裝到這些設(shè)備中，以使它們可以通過被構(gòu)建成一個(gè)或多個(gè)局域網(wǎng)(LAN)的某些類型的共享介質(zhì)進(jìn)行通信。目前有各種商品化的系統(tǒng)，電氣設(shè)備的制造商可以將它們集成到其產(chǎn)品中以使得這些設(shè)備可以通過網(wǎng)絡(luò)通信。一種讓這些設(shè)備在其上通信的便利的介質(zhì)就是電力線，這是因?yàn)闉榱双@取電能，大部分設(shè)備都已經(jīng)連接到了電線系統(tǒng)上。
一種這樣的通信系統(tǒng)是CEBus系統(tǒng)，它最初是由Intellon企業(yè)開發(fā)的，并且已經(jīng)被制定為EIA標(biāo)準(zhǔn)，稱為EIA600標(biāo)準(zhǔn)。第二種廣為人知的通信系統(tǒng)是由Echelon企業(yè)開發(fā)并商品化的LonWorks系統(tǒng)。CEBus和LonWorks系統(tǒng)都通過各種不同的介質(zhì)通信而指定物理層和鏈路層裝置，所述各種不同的介質(zhì)包括電力線載波、同軸電纜、光纜、射頻(RF)、紅外(IR)以及雙絞線對(duì)電纜。
通用的ISO OSI通信模型規(guī)定了7層通信協(xié)議棧，包括物理層、鏈路層或介質(zhì)訪問控制(MAC)層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會(huì)話層、表示層以及應(yīng)用層。MAC層以及相關(guān)協(xié)議的主要作用是提供訪問物理信道的有效方法，在這個(gè)例子中，所述的物理信道為電力線。在提供基本的信道訪問的同時(shí)，MAC協(xié)議還理想地提供(1)用于不同種類的可能的連接的有效和可靠的主機(jī)分組和會(huì)話傳輸，該不同種類的可能的連接包括單播，多路廣播和廣播；(2)用于連接到網(wǎng)絡(luò)的站點(diǎn)的有效編址方案；(3)用于站點(diǎn)分布范圍廣的大型網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)發(fā)器功能，以及(4)服務(wù)質(zhì)量的功能。
任何MAC協(xié)議的主要功能都是提供有效的信道訪問方法，該方法能實(shí)現(xiàn)用于不同種類的可能的連接的有效和可靠的主機(jī)分組傳輸，所述的不同種類的可能的實(shí)現(xiàn)連接例如是單播、多路廣播以及廣播連接。
一種目前廣泛使用的信道訪問方案被稱做載波偵聽多路訪問(CSMA)，它用于以太LAN(IEEE標(biāo)準(zhǔn)802.3)中。一種更新的方案是帶有沖突避免的載波偵聽多路訪問(CSMA/CA)，它被用于無線LAN(IEEE標(biāo)準(zhǔn)802.11)中。它們通常用于這樣的網(wǎng)絡(luò)中，該網(wǎng)絡(luò)包括共享介質(zhì)，由此多個(gè)節(jié)點(diǎn)能夠同時(shí)訪問同一介質(zhì)。所述的介質(zhì)可以是任何可以同時(shí)被多個(gè)節(jié)點(diǎn)共享的物理介質(zhì)，例如電纜、射頻(RF)、電力線等等。
電力線網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)圖1示出了一個(gè)共享網(wǎng)絡(luò)的例子。用10來總體地表示的該網(wǎng)絡(luò)包括多個(gè)通信節(jié)點(diǎn)12(節(jié)點(diǎn)A到F)，它們連接到公共的物理介質(zhì)14上。一個(gè)共享的介質(zhì)的例子是家庭、辦公室以及企業(yè)中可看到的交流電力線配線網(wǎng)。在居住環(huán)境中，相鄰住戶的組被通過室外布線連接在一起，這樣形成了巨大的公共介質(zhì)。由于相互間的感應(yīng)耦合，所述的感應(yīng)耦合在某些情況下允許在一個(gè)相中傳輸?shù)男盘?hào)感應(yīng)到其他相中，因此，信號(hào)得以在廣泛的區(qū)域中傳播。注意，直到到達(dá)變壓器為止，電力線介質(zhì)始終被共享，在變壓器中由于低的感應(yīng)耦合，不使用信號(hào)耦合器就能向外傳播信號(hào)。
共享的介質(zhì)，例如電力線，通常其特征在于各種各樣不同的信號(hào)傳播條件。在同一個(gè)邏輯網(wǎng)絡(luò)上的站點(diǎn)可能不能夠自由地相互通信，這樣就產(chǎn)生了隱藏節(jié)點(diǎn)的問題，由此，所述的介質(zhì)的部分對(duì)于其他部分來說是不可見的。
基于電力線的網(wǎng)絡(luò)的另一個(gè)特征是處于不同的邏輯網(wǎng)絡(luò)上的站點(diǎn)可以共享同一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)。在許多情況下，家庭、企業(yè)或其他建筑物包括多于一個(gè)的通信網(wǎng)絡(luò)。每個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)可以包括多個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)包括至少兩個(gè)節(jié)點(diǎn)。在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的所有節(jié)點(diǎn)執(zhí)行相同的通信技術(shù)，并且能相互間通信，這樣就允許相互協(xié)作(假設(shè)在所述的介質(zhì)上的傳播條件允許通信)。來自不同網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)能執(zhí)行不同的通信技術(shù)，在這種情況下，它們不能相互間通信。另外，共享介質(zhì)(諸如電力線網(wǎng))的傳播特性可以具有很大的變化以及不規(guī)律性。這導(dǎo)致了在兩個(gè)給定的節(jié)點(diǎn)間的通信路徑上產(chǎn)生了大的衰減變化。
因?yàn)橄噜彽淖舻碾娏€網(wǎng)被通過電力傳輸網(wǎng)絡(luò)物理地連接在一起，所以圖1中的公共介質(zhì)可以指單個(gè)住戶的電力線網(wǎng)絡(luò)或幾個(gè)相鄰的住戶的電力線網(wǎng)絡(luò)(諸如一棟建筑中的幾套公寓)。
因此，整個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)是巨大的，可能包括大量的住宅或企業(yè)，并且不能被分成小的邏輯單元，諸如單個(gè)住宅。這通常是因?yàn)椋噜彽淖舯贿B線，以使處于同一區(qū)域的許多住宅或企業(yè)電氣連接到設(shè)施線的同一相上。
電力線網(wǎng)絡(luò)的另一個(gè)特征是信道衰減可能是非均衡的，舉例來說在信號(hào)傳播的相反方向上的衰減可能是不同的。換言之，在傳輸?shù)膬啥松系恼军c(diǎn)所看到的阻抗是不同的。這可能在發(fā)送和接收過程中產(chǎn)生功率失配或其他的問題。
電力線網(wǎng)絡(luò)的又一個(gè)特征是它們本質(zhì)上是隨意的(ad hoc)，這意味著站點(diǎn)可以在任何時(shí)間加入或退出網(wǎng)絡(luò)。在這種類型的網(wǎng)絡(luò)中，沒有在其他良好受控的網(wǎng)絡(luò)，例如電信載波廣域網(wǎng)(WAN)、公司網(wǎng)等等中所具有的系統(tǒng)管理員或安裝人員。在這種網(wǎng)絡(luò)中不進(jìn)行校準(zhǔn)測(cè)量并且每個(gè)終端用戶獨(dú)立于網(wǎng)絡(luò)的其它用戶、也不需要知道網(wǎng)絡(luò)的其它用戶地購(gòu)買和安裝設(shè)備。
電力線信道的特征還在于也以有極大的噪聲和不可靠，這使得盡管近來出現(xiàn)了采用各種形式的闊頻技術(shù)的先進(jìn)的調(diào)制方案，電力線依然是一種很難在其中進(jìn)行高速和遠(yuǎn)距離通信的介質(zhì)。在任意的時(shí)刻，網(wǎng)絡(luò)上都可能出現(xiàn)任意數(shù)量的產(chǎn)生噪聲的設(shè)備，諸如白熾光調(diào)光器、熒光調(diào)光器或其他的電氣設(shè)備，這些其它的電氣設(shè)備利用產(chǎn)生噪聲的半導(dǎo)體開關(guān)元件，例如三端雙向可控硅開關(guān)元件、硅控整流器(SCR)、兩端交流開關(guān)元件等。其他的制造噪聲的設(shè)備包括電鉆、壓縮機(jī)等中的電動(dòng)機(jī)等。
傳統(tǒng)的介質(zhì)訪問控制(MAC)協(xié)議在下文中說明一些傳統(tǒng)的MAC協(xié)議技術(shù)。因?yàn)殡娏€是分布式的環(huán)境，所以僅說明分布式的協(xié)議和方法。
已有多種公知的信道訪問技術(shù)。這些方法中的大部分可以分為下面的兩類(1)中央控制以及(2)分布式控制。在中央控制中，被稱為信道主站點(diǎn)的單個(gè)站點(diǎn)控制所有對(duì)所述的信道的訪問，并且給網(wǎng)絡(luò)中的站點(diǎn)分配信道訪問。在分布式控制中，只要遵守特定MAC協(xié)議中制定的訪問規(guī)則，全部的站點(diǎn)都可以競(jìng)爭(zhēng)所述的信道。
一些分布式的信道訪問技術(shù)采用后退機(jī)制的形式，借此偵聽到信道忙的站點(diǎn)會(huì)后退并且在稍后的時(shí)刻再嘗試發(fā)送。后退的時(shí)間按隨機(jī)數(shù)目個(gè)時(shí)隙選定，其中每個(gè)時(shí)隙表示以高的概率檢測(cè)到信道上出現(xiàn)了信號(hào)的時(shí)間。這典型地是一段相對(duì)長(zhǎng)的時(shí)間并且增加了協(xié)議的開銷。
MAC協(xié)議也在網(wǎng)絡(luò)中采用某種類型的站點(diǎn)編址，以便唯一地識(shí)別站點(diǎn)。通常，為此此目的，使用6字節(jié)的MAC地址。MAC地址被用于信道競(jìng)爭(zhēng)分組內(nèi)，并且其構(gòu)成分組大小的很一大部分。例如，基本的信道競(jìng)爭(zhēng)分組必須至少包含源MAC地址(6字節(jié))以及目的地MAC地址(6字節(jié))。在某些MAC控制分組中，例如信道競(jìng)爭(zhēng)分組，MAC地址可以構(gòu)成分組內(nèi)容的超過90％。因?yàn)樾诺栏?jìng)爭(zhēng)分組是最可能在信道上碰撞的分組，所以它們被頻繁地重新發(fā)送。這些發(fā)送和重新發(fā)送構(gòu)成了占所有MAC層開銷中的一大部分的開銷。
廣播傳輸是由單個(gè)站點(diǎn)發(fā)出并且以網(wǎng)絡(luò)中的所有站點(diǎn)為目的地的傳輸。在處于邏輯網(wǎng)絡(luò)中的所有站點(diǎn)都可以與所有其他站點(diǎn)相互連接的網(wǎng)絡(luò)中，為了讓所有的站點(diǎn)接收到所述的傳輸，使用單個(gè)廣播傳輸就足夠了。然而如果不是這樣的情況，并且需要所有的站點(diǎn)都接收到所述的廣播傳輸，那么必須使用更為精巧的廣播傳輸技術(shù)。這樣的傳輸方法通常被稱為擴(kuò)散，并且其是基于由網(wǎng)絡(luò)上的許多站點(diǎn)(可能是全部的站點(diǎn))重復(fù)發(fā)送最初的廣播發(fā)送的。
然而，如果包括多個(gè)邏輯網(wǎng)絡(luò)的物理網(wǎng)絡(luò)非常大，簡(jiǎn)單的擴(kuò)散將使得最初的發(fā)送被不必要地發(fā)送非常多的次數(shù)，這將引起整個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)的擁塞。通過預(yù)定一些邏輯網(wǎng)絡(luò)并且僅讓處于同一邏輯網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的站點(diǎn)重復(fù)所述的最初的發(fā)送，有可能減少這樣的發(fā)送的次數(shù)。這種方案的缺點(diǎn)是必須在MAC層中定義不同的邏輯網(wǎng)絡(luò)，這在一些應(yīng)用中是不實(shí)際的要求。
多路廣播傳輸是由單個(gè)站點(diǎn)向預(yù)定的一組站點(diǎn)發(fā)送。因?yàn)楣芾韥碜员姸嗾军c(diǎn)的確認(rèn)很復(fù)雜，所以大部分多路廣播傳輸方法不支持多路廣播傳輸?shù)拇_認(rèn)。一種解決方案是指定單個(gè)站點(diǎn)，該單個(gè)站點(diǎn)將返回確認(rèn)。這個(gè)單個(gè)的確認(rèn)可以被用于部分地確保多路廣播傳輸沒有在信道上發(fā)生碰撞。然而它不能確保在該多路廣播組中的所有站點(diǎn)都正確地接收到了所述的發(fā)送。這樣就需要一種MAC協(xié)議，該協(xié)議即便是在不好的信道條件下，也支持來自多路廣播組內(nèi)的所有的站點(diǎn)的確認(rèn)。
所述的MAC協(xié)議應(yīng)該還支持不同種類的業(yè)務(wù)。業(yè)務(wù)可以分為(1)實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)，這是對(duì)傳輸時(shí)間敏感的業(yè)務(wù)，其中如果傳輸沒有在給定的期間內(nèi)完成，則該業(yè)務(wù)實(shí)際上已丟失并且可以被丟棄，以及(2)非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)，該業(yè)務(wù)幾乎對(duì)傳輸時(shí)間不敏感，其中傳輸可以在從主機(jī)進(jìn)行請(qǐng)求后的任意給定的時(shí)間期間內(nèi)完成。
MAC層負(fù)責(zé)向上層協(xié)議提供足夠的服務(wù)，這意味著高優(yōu)先級(jí)的業(yè)務(wù)必須相對(duì)于低優(yōu)先級(jí)的業(yè)務(wù)被給予對(duì)信道的優(yōu)先訪問。MAC協(xié)議的一個(gè)要求是在后退算法之上提供某種類型的信道訪問優(yōu)先級(jí)。使用連續(xù)的后退期間將考慮到基于每種業(yè)務(wù)類型的信道訪問優(yōu)先級(jí)。它的一個(gè)缺點(diǎn)是這將需要大的后退期間，由此每個(gè)優(yōu)先級(jí)都需要同樣的為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算出的后退的大小，這是因?yàn)椴恢烙卸嗌僬军c(diǎn)在任意給定的時(shí)間以給定的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行發(fā)送。這樣大的后退期間將大大地增加MAC層的開銷。
當(dāng)不是在邏輯網(wǎng)絡(luò)中的所有站點(diǎn)都能與同一個(gè)邏輯網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的其他所有的站點(diǎn)通信時(shí)，MAC層應(yīng)提供某種形式的轉(zhuǎn)發(fā)器能力。這需要網(wǎng)絡(luò)中的站點(diǎn)充當(dāng)源和目的地站點(diǎn)間的中間站點(diǎn)。在選擇源和目的地站點(diǎn)兩者都能通信的適當(dāng)站點(diǎn)時(shí)產(chǎn)生了一個(gè)問題。由于網(wǎng)絡(luò)狀況總是在變化，所以事先不知道網(wǎng)絡(luò)狀況，因此，做進(jìn)行這樣的選擇是困難的。另外，在隨意網(wǎng)絡(luò)中，如電力線網(wǎng)絡(luò)中，不知道在網(wǎng)絡(luò)中任意給定時(shí)刻在線的站點(diǎn)，因而，管理這樣的信息幾乎是不可能的。
MAC協(xié)議也應(yīng)該至少能夠處理大到1500字節(jié)(相當(dāng)于最大的以太網(wǎng)幀的大小)以及小到64字節(jié)(相當(dāng)于最小的以太網(wǎng)幀的大小)或甚至更小的分組的發(fā)送。
一旦捕獲了信道，簡(jiǎn)單的MAC協(xié)議將在單個(gè)發(fā)送中傳輸整個(gè)分組。這樣做的缺點(diǎn)是可能需要非常長(zhǎng)的時(shí)間來完成大的分組的傳輸，因此，將引起實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)被延遲并且最終被丟棄。因此，需要MAC協(xié)議允許將原始分組分段成較小的部分，每次一個(gè)分段地進(jìn)行發(fā)送，在每段之間，信道應(yīng)當(dāng)被釋放，并且將允許其他可能有實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的站點(diǎn)進(jìn)行發(fā)送。
在另一方面，因?yàn)閳?bào)頭的開銷以及爭(zhēng)用的開銷是固定的并且不依賴于分組的大小，所以小尺寸的分組將大大地增加MAC層的開銷。因此希望能夠支持大的分組分段以及小的分組積聚，這樣就允許進(jìn)行數(shù)據(jù)的有效傳輸。
發(fā)明概述本發(fā)明是一種新而有用的介質(zhì)訪問控制(MAC)協(xié)議，該協(xié)議旨在用于有噪聲的共享介質(zhì)信道之上。本發(fā)明的MAC協(xié)議尤其適用于基于電力線的通信系統(tǒng)，但是它也可用于其他介質(zhì)，例如無線、紅外線、雙絞對(duì)線等，并且也可用于其他的應(yīng)用，例如網(wǎng)絡(luò)訪問。所述的MAC協(xié)議適用于在不同環(huán)境中的電力線上的通信，所述的環(huán)境包括家庭、辦公室、企業(yè)、工廠等。所述的MAC協(xié)議提供一種有效的信道訪問機(jī)制，該機(jī)制能為任何種類的連接，即單播、廣播以及多路廣播，實(shí)現(xiàn)有效且可靠的分組傳輸。
當(dāng)使用所述的MAC協(xié)議以提供在利用共享介質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)上的通信服務(wù)時(shí)，通過加入以下能力，所述的MAC協(xié)議與現(xiàn)有技術(shù)協(xié)議相比，提供了一些優(yōu)點(diǎn)(1)用于CSMA/CA信道訪問的有效后退機(jī)制，(2)有效且簡(jiǎn)潔的鏈路編址，所述的編址可以減少長(zhǎng)MAC地址的開銷，(3)用于廣播傳輸?shù)木哂惺芸仫L(fēng)險(xiǎn)(controlled exposure)的擴(kuò)散方案，(4)采用選擇性的ACK的多路廣播傳輸，(5)采用自適應(yīng)后退方案的業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)劃分的實(shí)現(xiàn)，(6)提供第二層轉(zhuǎn)發(fā)器建立過程，以及(7)對(duì)短分之的多分組發(fā)送以及對(duì)長(zhǎng)分之的分段發(fā)送。
所述的MAC協(xié)議包括一些機(jī)制，這些機(jī)制反映了電力線載波介質(zhì)的特殊本質(zhì)和獨(dú)特的要求，其中包括用于顯著提高PLC信道的服務(wù)質(zhì)量以及吞吐量的手段。本發(fā)明的MAC協(xié)議包括下述的要素和特性，包括訪問機(jī)制，該機(jī)制包括使用RTS/CTS機(jī)制的CSMA/CA技術(shù)，該要素和特性還包括物理的和虛擬的載波偵聽功能以確保信道上的碰撞數(shù)量最少且發(fā)送站點(diǎn)和接收站點(diǎn)對(duì)信道的捕獲。
所述的協(xié)議還包括幀和分組發(fā)送，所述的幀和分組發(fā)送包括對(duì)在一個(gè)突發(fā)中發(fā)送單個(gè)以太網(wǎng)分組的支持，對(duì)不用RTS/CTS機(jī)制的短分組傳輸?shù)闹С?，?duì)基于PLC的廣播和多路廣播傳輸?shù)闹С?，丟棄超時(shí)的分組，對(duì)幀發(fā)送和對(duì)廣播和多路廣播幀的ARQ和部分的ARQ，以及對(duì)第二層轉(zhuǎn)發(fā)器機(jī)制的支持。
所述的協(xié)議中還包括服務(wù)質(zhì)量(QoS)的特性，所述的QoS的特性包括多級(jí)優(yōu)先級(jí)級(jí)別、對(duì)信道捕獲的最長(zhǎng)時(shí)間的限制、基于優(yōu)先級(jí)級(jí)別的多個(gè)競(jìng)爭(zhēng)窗口以及無競(jìng)爭(zhēng)期間，該無競(jìng)爭(zhēng)期間允許站點(diǎn)在一段延長(zhǎng)的期間內(nèi)控制信道。
管理特性包括通過網(wǎng)絡(luò)密鑰分配實(shí)現(xiàn)的邏輯網(wǎng)絡(luò)定義，使用專門的16位的鏈路地址編址而不是使用兩個(gè)48位源和目的地MAC地址編址，支持根據(jù)信道的質(zhì)量對(duì)速率和功率的自適應(yīng)，以及提供由PHY層和MAC層更新的鏈路狀態(tài)。
應(yīng)該注意，本發(fā)明的許多方面都可以構(gòu)建成如下的形式作為固件在嵌入設(shè)備中執(zhí)行的軟件對(duì)象、作為運(yùn)行著，諸如Windows、UNIX、LINUX等操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上的軟件應(yīng)用程序的部分而執(zhí)行的軟件對(duì)象、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)或是同等功能的分立的硬件部件。
因此，根據(jù)本發(fā)明提供了一種在與通信信道相連接的通信收發(fā)信機(jī)中訪問信道的方法，所述的收發(fā)收發(fā)信機(jī)適合于提供載波偵聽信號(hào)，所述的載波偵聽信號(hào)包括在發(fā)送開始后相對(duì)短的時(shí)刻產(chǎn)生的快速載波檢測(cè)(FCD)，所述的FCD具有高的偽報(bào)警率并且指示發(fā)送可能正在開始，以及在發(fā)送開始后相對(duì)長(zhǎng)的時(shí)刻產(chǎn)生的載波檢測(cè)(CD)信號(hào)，所述的CD信號(hào)具有低的偽報(bào)警率并且指示發(fā)送正在開始，所述方法包括如下步驟在當(dāng)前發(fā)送會(huì)話終止后建立信道競(jìng)爭(zhēng)期間，所述的信道競(jìng)爭(zhēng)期間被分成多個(gè)時(shí)隙，每個(gè)時(shí)隙的寬度大體上與FCD信號(hào)的時(shí)間相等，以與隨機(jī)數(shù)目個(gè)時(shí)隙相等的后退值初始化后退計(jì)數(shù)器，當(dāng)介質(zhì)空閑時(shí)減少所述的后退計(jì)數(shù)器，當(dāng)收到FCD信號(hào)后掛起所述的后退計(jì)數(shù)器，在一個(gè)CD時(shí)間內(nèi)沒有CD信號(hào)到達(dá)則繼續(xù)減少后退計(jì)數(shù)器，當(dāng)接收到CD信號(hào)時(shí)，將推遲發(fā)送到下一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)期間，并且當(dāng)后退計(jì)數(shù)器超時(shí)后開始發(fā)送。
根據(jù)本發(fā)明還提供了一種在與通信信道相連的通信收發(fā)信機(jī)中訪問信道的方法，所述的方法包括如下的步驟在當(dāng)前發(fā)送會(huì)話結(jié)束后建立一個(gè)或多個(gè)競(jìng)爭(zhēng)窗口，為每個(gè)競(jìng)爭(zhēng)窗口分配有優(yōu)先級(jí)并且被細(xì)分為多個(gè)后退時(shí)隙，推遲零個(gè)或多個(gè)競(jìng)爭(zhēng)窗口，直到優(yōu)先級(jí)與特定的發(fā)送的優(yōu)先級(jí)對(duì)應(yīng)的競(jìng)爭(zhēng)窗口到達(dá)為止，用與隨機(jī)數(shù)目個(gè)后退時(shí)隙相等的后退值初始化后退計(jì)數(shù)器，當(dāng)介質(zhì)空閑時(shí)減少后退計(jì)數(shù)器，并且在后退計(jì)數(shù)器超時(shí)后嘗試預(yù)留信道。
根據(jù)本發(fā)明還提供了一種基于載波偵聽多路訪問(CSMA)的通信系統(tǒng)，其中在發(fā)送之前是競(jìng)爭(zhēng)階段，在競(jìng)爭(zhēng)階段中，一個(gè)或多個(gè)收發(fā)信機(jī)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)信道的訪問，該一個(gè)或多個(gè)收發(fā)信機(jī)包括建立一個(gè)或多個(gè)競(jìng)爭(zhēng)窗口的裝置，為每個(gè)競(jìng)爭(zhēng)窗口分配優(yōu)先級(jí)，將每個(gè)競(jìng)爭(zhēng)窗口細(xì)分為多個(gè)后退時(shí)隙的裝置，其中在時(shí)隙內(nèi)檢測(cè)到的載波偵聽信號(hào)可能指示該信道忙，適于使用后退計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)隨機(jī)選擇的與多個(gè)后退時(shí)隙相等的后退時(shí)間的后退裝置，以及適于在后退計(jì)時(shí)器超時(shí)后嘗試預(yù)留該信道并在成功地預(yù)留了信道后開始進(jìn)行發(fā)送的預(yù)留裝置。
根據(jù)本發(fā)明還提供了一種通信收發(fā)信機(jī)，所述的通信收發(fā)信機(jī)用于在基于載波偵聽多路訪問(CSMA)幀的通信網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送和接收，在該通信網(wǎng)絡(luò)中以競(jìng)爭(zhēng)幀間隙(CIFS)將幀的發(fā)送分隔開，一個(gè)或多個(gè)節(jié)點(diǎn)在CIFS期間競(jìng)爭(zhēng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的訪問，所述的收發(fā)信機(jī)包括耦合電路，所述的耦合電路用于產(chǎn)生在網(wǎng)絡(luò)上接收的接收信號(hào)，并且還用于發(fā)送傳輸信號(hào)到網(wǎng)絡(luò)上；發(fā)射機(jī)，所述的發(fā)射機(jī)適于根據(jù)調(diào)制方案調(diào)制要發(fā)送的數(shù)據(jù)從而從中產(chǎn)生發(fā)送信號(hào)；接收機(jī)，所述的接收機(jī)適于按照調(diào)制方案解調(diào)收到的信號(hào)從而從中產(chǎn)生接收數(shù)據(jù)信號(hào)，所述的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)還適于產(chǎn)生載波偵聽信號(hào)，所述的載波偵聽信號(hào)包括在發(fā)送開始后相對(duì)短的時(shí)刻產(chǎn)生的快速載波檢測(cè)(FCD)，它具有高的偽報(bào)警率并指示發(fā)送可能正在開始，所述的載波偵聽信號(hào)還包括在發(fā)送開始后的相對(duì)長(zhǎng)的時(shí)刻產(chǎn)生的載波檢測(cè)(CD)信號(hào)，它具有低的偽報(bào)警率并指示發(fā)送正在開始；介質(zhì)訪問控制(MAC)，所述的MAC包括適于如下方面的裝置在當(dāng)前傳輸會(huì)話終止后建立一個(gè)或多個(gè)競(jìng)爭(zhēng)窗口，為每個(gè)競(jìng)爭(zhēng)窗口分配一個(gè)優(yōu)先級(jí)并且將其細(xì)分成多個(gè)后退時(shí)隙，推遲0或多個(gè)競(jìng)爭(zhēng)窗口，直到優(yōu)先級(jí)與特定發(fā)送的優(yōu)先級(jí)對(duì)應(yīng)的競(jìng)爭(zhēng)窗口到來為止，用與隨機(jī)數(shù)目個(gè)后退時(shí)隙相等的后退值初始化后退計(jì)數(shù)器，當(dāng)介質(zhì)空閑時(shí)減少所述的后退計(jì)數(shù)器，并且在后退計(jì)數(shù)器屆滿后嘗試預(yù)留該信道，預(yù)留信道成功后，發(fā)送到所述的信道上；以及適于控制發(fā)射機(jī)、接收機(jī)以及MAC的操作、并提供在MAC和外部主機(jī)之間的接口的處理器。
本發(fā)明還提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上嵌入有計(jì)算機(jī)程序，用于使適當(dāng)編程的系統(tǒng)在基于載波偵聽多路訪問(CSMA)幀的通信系統(tǒng)中訪問信道，在該通信系統(tǒng)中，通過使用競(jìng)爭(zhēng)幀間隙(CIFS)將幀的發(fā)送分隔開，當(dāng)在系統(tǒng)上執(zhí)行這種程序時(shí)，在所述的CIFS期間，一個(gè)或多個(gè)發(fā)射機(jī)通過執(zhí)行下面的步驟競(jìng)爭(zhēng)對(duì)所述的信道的訪問在當(dāng)前傳輸會(huì)話終止后建立一個(gè)或多個(gè)競(jìng)爭(zhēng)窗口，每個(gè)競(jìng)爭(zhēng)窗口分配有一個(gè)優(yōu)先級(jí)，并且被細(xì)分為多個(gè)后退時(shí)隙；推遲0或多個(gè)競(jìng)爭(zhēng)窗口，直到其優(yōu)先級(jí)與特定發(fā)送的優(yōu)先級(jí)對(duì)應(yīng)的競(jìng)爭(zhēng)窗口到達(dá)為止；用與隨機(jī)數(shù)目個(gè)后退時(shí)隙相等的后退值初始化后退計(jì)數(shù)器；在所述的介質(zhì)空閑時(shí)減少所述的后退計(jì)數(shù)器；在所述的后退計(jì)數(shù)器屆滿后，嘗試預(yù)留所述的信道，并在成功地預(yù)留所述的信道后，發(fā)送到所述的信道上。
本發(fā)明還提供了一種在包含多個(gè)站點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)上訪問通信信道的方法，所述的方法包括如下的步驟建立一個(gè)或多個(gè)競(jìng)爭(zhēng)窗口，所述的多個(gè)站點(diǎn)在所述的競(jìng)爭(zhēng)窗口內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)所述的通信信道的訪問；為所述的一個(gè)或多個(gè)競(jìng)爭(zhēng)窗口中的每一個(gè)分配一個(gè)不同的優(yōu)先級(jí)；用與隨機(jī)個(gè)數(shù)的后退時(shí)隙相等的后退值初始化后退計(jì)數(shù)器；并等待直到優(yōu)先級(jí)與特定站點(diǎn)的發(fā)送的優(yōu)先級(jí)對(duì)對(duì)應(yīng)的競(jìng)爭(zhēng)窗口到來，并且當(dāng)所述的介質(zhì)為空閑時(shí)，減少所述的后退計(jì)數(shù)器，并且在所述的后退計(jì)數(shù)器屆滿后嘗試預(yù)留所述的通信信道。
本發(fā)明還提供了一種在包含多個(gè)站點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)上訪問通信信道的方法，所述的方法包括如下的步驟建立一個(gè)或多個(gè)競(jìng)爭(zhēng)窗口，所述的多個(gè)站點(diǎn)在所述的競(jìng)爭(zhēng)窗口內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)所述的通信信道的訪問；為所述的一個(gè)或多個(gè)競(jìng)爭(zhēng)窗口中的每一個(gè)分配一個(gè)優(yōu)先級(jí)；用與隨機(jī)數(shù)目個(gè)后退時(shí)隙相等的后退值初始化后退計(jì)數(shù)器；等待直到優(yōu)先級(jí)與特定站點(diǎn)的發(fā)送的優(yōu)先級(jí)對(duì)應(yīng)的競(jìng)爭(zhēng)窗口到來，并在其到來后，當(dāng)所述的介質(zhì)為空閑時(shí)，減少所述的后退計(jì)數(shù)器；在后退計(jì)數(shù)器屆滿后嘗試預(yù)留所述的信道；并且將競(jìng)爭(zhēng)窗口的大小按照在所述的競(jìng)爭(zhēng)窗口內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)所述的通信信道的站點(diǎn)的數(shù)目的函數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
本發(fā)明還提供了一種在包含多個(gè)站點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)上訪問通信信道的方法，所述的方法包括如下的步驟建立一個(gè)或多個(gè)競(jìng)爭(zhēng)窗口，所述的多個(gè)站點(diǎn)在所述的競(jìng)爭(zhēng)窗口內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)所述的通信信道的訪問；按照當(dāng)前競(jìng)爭(zhēng)窗口的大小以及從站點(diǎn)被允許發(fā)送的時(shí)刻直到一個(gè)站點(diǎn)開始發(fā)送之間的實(shí)際時(shí)間t的函數(shù)估計(jì)所述網(wǎng)絡(luò)上的站點(diǎn)的數(shù)目；按照所述網(wǎng)絡(luò)中的站點(diǎn)數(shù)目的估計(jì)值的函數(shù)調(diào)節(jié)所述的一個(gè)或多個(gè)競(jìng)爭(zhēng)窗口中的每一個(gè)的大??；并且每個(gè)站點(diǎn)將對(duì)所述通信信道的預(yù)留的嘗試推遲到與特定發(fā)送相關(guān)聯(lián)的競(jìng)爭(zhēng)窗口到達(dá)為止。
本發(fā)明還提供了一種在包含多個(gè)站點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)上訪問通信信道的方法，所述的方法包括如下的步驟每個(gè)站點(diǎn)產(chǎn)生指示所述的通信信道忙的虛擬載波偵聽信號(hào)；并且當(dāng)所述的虛擬載波偵聽信號(hào)指示當(dāng)前所述的通信信道忙，且目前正在預(yù)留所述通信信道的站點(diǎn)確定將要更新與其會(huì)話相關(guān)聯(lián)的預(yù)留計(jì)數(shù)器時(shí)，將包含更新的預(yù)留計(jì)數(shù)器時(shí)間的消息發(fā)送到該網(wǎng)絡(luò)上。
本發(fā)明還提供了一種在包含多個(gè)站點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)上訪問通信信道的方法，所述的方法包括如下的步驟檢測(cè)在所述的網(wǎng)絡(luò)中的站點(diǎn)間建立的一個(gè)或多個(gè)會(huì)話；在每個(gè)站點(diǎn)中為特定站點(diǎn)檢測(cè)到的每個(gè)會(huì)話維護(hù)預(yù)留計(jì)數(shù)器，所述的預(yù)留計(jì)數(shù)器保持預(yù)留時(shí)間；周期性地減少每個(gè)預(yù)留計(jì)數(shù)器；并且當(dāng)具有最大的預(yù)留時(shí)間的預(yù)留計(jì)數(shù)器屆滿后，就認(rèn)為所述的通信信道被釋放。
本發(fā)明還提供了一種在包括多個(gè)站點(diǎn)的基于電力線載波的網(wǎng)絡(luò)上訪問通信信道的方法，所述的方法包括如下的步驟建立一個(gè)或多個(gè)競(jìng)爭(zhēng)窗口，所述的多個(gè)站點(diǎn)在所述的競(jìng)爭(zhēng)窗口內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)所述的通信信道的訪問；為所述的一個(gè)或多個(gè)競(jìng)爭(zhēng)窗口中的每一個(gè)分配一個(gè)不同的優(yōu)先級(jí)；每個(gè)站點(diǎn)偵聽所述通信信道看是否有載波信號(hào)；每個(gè)要發(fā)送的站點(diǎn)選擇隨機(jī)的后退時(shí)間；每個(gè)站點(diǎn)等待，直到與其相關(guān)聯(lián)的優(yōu)先級(jí)與特定站點(diǎn)的發(fā)送的優(yōu)先級(jí)對(duì)應(yīng)的競(jìng)爭(zhēng)窗口到來為止；在具有匹配的優(yōu)先級(jí)的競(jìng)爭(zhēng)窗口內(nèi)，等待隨機(jī)的后退時(shí)間；當(dāng)所述的后退時(shí)間屆滿后，嘗試預(yù)留所述的通信信道，并且如果檢測(cè)到了載波信號(hào)，就暫停倒計(jì)時(shí)所述的后退時(shí)間。
本發(fā)明還提供了一種在包含多個(gè)站點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)上訪問通信信道的方法，所述的方法包括如下的步驟建立一個(gè)或多個(gè)競(jìng)爭(zhēng)窗口，所述的多個(gè)站點(diǎn)在所述的競(jìng)爭(zhēng)窗口內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)所述的通信信道的訪問；用與隨機(jī)數(shù)目的后退時(shí)隙相等的后退值初始化后退計(jì)數(shù)器；等待知道與特定發(fā)送對(duì)應(yīng)的競(jìng)爭(zhēng)窗口的到來，并且其到來后，當(dāng)所述的介質(zhì)空閑時(shí)，減少所述的后退計(jì)數(shù)器；當(dāng)所述的后退計(jì)數(shù)器屆滿后，嘗試預(yù)留所述的通信信道；在進(jìn)行了預(yù)定次數(shù)的預(yù)留所述通信信道的嘗試失敗后，宣布存在隱藏的站點(diǎn)；并且由此增加所述的后退時(shí)隙的寬度并且重復(fù)初始化、等待并嘗試預(yù)留所述的通信信道的步驟。
根據(jù)本發(fā)明還提供了一種在包含多個(gè)站點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)上訪問通信信道的方法，所述的方法包括如下的步驟將發(fā)送會(huì)話分段成多個(gè)幀；建立一個(gè)或多個(gè)競(jìng)爭(zhēng)窗口，所述的多個(gè)站點(diǎn)在所述的競(jìng)爭(zhēng)窗口內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)所述的通信信道的訪問；用與隨機(jī)個(gè)數(shù)的后退時(shí)隙相等的后退值初始化后退計(jì)數(shù)器；等待直到與特定發(fā)送對(duì)應(yīng)的競(jìng)爭(zhēng)窗口的到來，并且在其到來后，當(dāng)所述的介質(zhì)空閑時(shí)，減少所述的后退計(jì)數(shù)器；當(dāng)所述的后退計(jì)數(shù)器屆滿后，嘗試預(yù)留所述的信道一段時(shí)間，這段時(shí)間要足以發(fā)送所述的多個(gè)幀；從發(fā)送站點(diǎn)向接收站點(diǎn)發(fā)送所述的多個(gè)幀；并且接收站點(diǎn)向所述的發(fā)送站點(diǎn)發(fā)送ACK應(yīng)答，所述的ACK應(yīng)答包括多個(gè)ACK位，每個(gè)ACK位指示是否要重發(fā)所述的幀中的一個(gè)幀。
本發(fā)明還提供了一種在包含多個(gè)站點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)上訪問通信信道的方法，所述的方法包括如下的步驟按照下式估計(jì)在通信網(wǎng)絡(luò)上的站點(diǎn)的數(shù)目Nestimated=CWt-1]]>其中t的期望值為E[t]=CWN+1]]>其中CW代表一個(gè)或多個(gè)競(jìng)爭(zhēng)窗口中的每一個(gè)，每個(gè)站點(diǎn)在CW內(nèi)隨機(jī)地選擇后退時(shí)隙，N是在任意給定的時(shí)刻競(jìng)爭(zhēng)所述的信道的站點(diǎn)的數(shù)目，t是從站點(diǎn)被允許進(jìn)行發(fā)送的時(shí)刻到站點(diǎn)開始發(fā)送的實(shí)際時(shí)間，E(t)是t的期望值。
本發(fā)明進(jìn)還提供了一種在包含多個(gè)站點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)上訪問通信信道的方法，所述的方法包括如下的步驟從發(fā)送站點(diǎn)向接收站點(diǎn)發(fā)送消息；接收站點(diǎn)在收到消息后發(fā)送確認(rèn)消息；當(dāng)發(fā)送站點(diǎn)沒有收到所述的確認(rèn)消息，則發(fā)送站點(diǎn)向所述的接收站點(diǎn)發(fā)送請(qǐng)求確認(rèn)(RA)消息；并且當(dāng)發(fā)送站點(diǎn)一直沒有收到所述的確認(rèn)消息，則發(fā)送站點(diǎn)反復(fù)地向所述的接收站點(diǎn)發(fā)送RA消息。


僅僅通過示例的方式，在此參考附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明，其中圖1是表示了包含多個(gè)連接到共享介質(zhì)，例如電力線上的站點(diǎn)的實(shí)例通信系統(tǒng)的框圖；圖2是表示了在每個(gè)連接到網(wǎng)絡(luò)上的站點(diǎn)中所實(shí)現(xiàn)的通信協(xié)議棧的參考模型的示意圖；圖3是表示了本發(fā)明的MAC協(xié)議的數(shù)據(jù)流模型的示意圖；圖4是表示了本發(fā)明的MAC協(xié)議的廣播傳輸過程的示意圖；圖5是表示了本發(fā)明的MAC協(xié)議的多路廣播傳輸過程的示意圖；圖6是表示了本發(fā)明的MAC協(xié)議的長(zhǎng)會(huì)話傳輸(LST)的傳輸過程的示意圖；圖7是表示了本發(fā)明的MAC協(xié)議的短會(huì)話傳輸(SST)的傳輸過程的示意圖；圖8是表示了本發(fā)明的MAC協(xié)議的分段過程的示意圖；圖9是表示了本發(fā)明的MAC協(xié)議的ACK過程的示意圖；圖10是表示了本發(fā)明的MAC協(xié)議的ACK方法的流程圖；圖11是表示了圖10中說明的ACK過程中的等待ACK方法部分的流程圖；圖12是表示了圖10中說明的ACK過程中的請(qǐng)求ACK方法部分的流程圖；圖13是表示了本發(fā)明的MAC協(xié)議的轉(zhuǎn)發(fā)器建立過程的示意圖；圖14是表示了本發(fā)明的基于源站點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)器方法的流程圖；
圖15是表示了本發(fā)明的基于轉(zhuǎn)發(fā)器的轉(zhuǎn)發(fā)器方法的流程圖；圖16是表示了本發(fā)明的等待LASR/RSR方法的流程圖；圖17是表示了本發(fā)明的等待建立連接方法的流程圖；圖18是表示了被劃分為多個(gè)具有優(yōu)先級(jí)的競(jìng)爭(zhēng)窗口的競(jìng)爭(zhēng)期間的示意圖；圖19是表示了本發(fā)明的被劃分為多個(gè)CD和FCD時(shí)隙的的競(jìng)爭(zhēng)窗口的示意圖；圖20A和20B是表示了本發(fā)明的MAC協(xié)議的后退機(jī)制的流程圖；圖21是表示了信道開銷時(shí)間相對(duì)于競(jìng)爭(zhēng)窗口大小的示意圖；圖22是表示了本發(fā)明的RTS/CTS過程的示意圖；圖23是表示了本發(fā)明的RTS方法的流程圖；圖24是表示了本發(fā)明的CTS方法的流程圖；圖25是表示了被插入到發(fā)送會(huì)話之間的幀間隙的示意圖；圖26是表示了控制幀的結(jié)構(gòu)的示意圖；圖27是表示了RTS、CTS以及RA控制幀的凈負(fù)荷結(jié)構(gòu)的示意圖；圖28是表示了ACK幀格式的示意圖；圖29是表示了數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)的示意圖；圖30是表示了數(shù)據(jù)幀的凈負(fù)荷報(bào)頭部分的結(jié)構(gòu)的示意圖；圖31是表示了數(shù)據(jù)幀的幀信息字段的結(jié)構(gòu)的示意圖；圖32是表示了多路廣播的數(shù)據(jù)幀的凈負(fù)荷結(jié)構(gòu)的示意圖；圖33是表示了發(fā)送站點(diǎn)的鏈路地址分配方法的流程圖；圖34是表示了接收站點(diǎn)的鏈路地址分配方法的流程圖；圖35是表示了管理幀結(jié)構(gòu)的示意圖；圖36是表示了管理幀的報(bào)頭部分結(jié)構(gòu)的示意圖；圖37是表示了管理幀中的管理項(xiàng)部分的結(jié)構(gòu)的示意圖；圖38是表示了適于執(zhí)行本發(fā)明的MAC協(xié)議機(jī)制的示例性站點(diǎn)的框圖；
表示法和定義以下的表示法和定義在整個(gè)文件中適用術(shù)語 定義ACK確認(rèn)ACK_Time ACK發(fā)送時(shí)間Ack_Timeout直到接收到ACK分組的時(shí)間ARQ地址請(qǐng)求ASIC 專用集成電路Backoff后退的當(dāng)前值Backoff_SlotTime 用于檢測(cè)CD的時(shí)間BID廣播消息的ID號(hào)BID_Length 廣播ID的長(zhǎng)度BLA廣播鏈路地址CD 載波檢測(cè)CIFS 競(jìng)爭(zhēng)幀間隙CPU中央處理單元CQ 信道質(zhì)量CRC循環(huán)冗余校驗(yàn)CS 載波偵聽CSMA/CD帶有碰撞檢測(cè)的載波偵聽多路存取CSMA/CA帶有碰撞避免的載波偵聽多路存取CSR信道探測(cè)請(qǐng)求CT 有條件發(fā)送CTS清除發(fā)送CTS_Time CTS發(fā)送時(shí)間CTS_Time_Meas 接收機(jī)測(cè)量出的CTS幀的發(fā)送時(shí)間CTS_timeout直到接收到CTS分組的時(shí)間CW 當(dāng)前的后退范圍值
CWMax 后退范圍的最大值CWMin 后退范圍的最小值Data_Retries_Threshold 每個(gè)會(huì)話最多的重試DATA_Time 數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)間Data_Time_Meas 接收機(jī)測(cè)量出的數(shù)據(jù)幀的發(fā)送時(shí)間DataNum會(huì)話中的數(shù)據(jù)幀的個(gè)數(shù)DataNumRetries 數(shù)據(jù)幀重試的次數(shù)DC 數(shù)據(jù)/控制DecPLRThreshold減少PLR狀態(tài)門限D(zhuǎn)estination正在接收的節(jié)點(diǎn)DR 雙倍速率DSP數(shù)字信號(hào)處理Dup_Add重復(fù)地址，具有相同的邏輯地址的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)Dup_Add_discovered 通知網(wǎng)絡(luò)存在Dup_Add的情形EC 建立連接EC_Timeout 直到接收到了EC幀的時(shí)間EEROM 電可控只讀存儲(chǔ)器EIA電子工業(yè)協(xié)會(huì)EIFS 擴(kuò)展的幀間隙EOP分組末尾ErrDataFrame 從特定鏈路上接收到的錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)幀的個(gè)數(shù)當(dāng)由于缺少資源而造成發(fā)送失敗時(shí)站點(diǎn)等待的FALL_Time 時(shí)間FC 失敗的連接FCD快速載波檢測(cè)FCS幀校驗(yàn)序列FPGA 現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列Fragment 幀中所封裝的主機(jī)數(shù)據(jù)中的一部分
FragmentLength最大分段長(zhǎng)度FragmentThreshold 處于分段的主機(jī)分組的長(zhǎng)度限制Frame MAC層中的數(shù)據(jù)單元，包括所有的報(bào)頭、主機(jī)數(shù)據(jù)以及所有報(bào)尾幀類型FT幀類型GSR 收集的統(tǒng)計(jì)信息響應(yīng)GT全局時(shí)間GTUR 全局時(shí)間更新響應(yīng)HTL 重新發(fā)送至成功的跳數(shù)IEEE 電氣和電子工程師協(xié)會(huì)IncPLRThreshold 增加PLR狀態(tài)門限IncPLRThreshold 增加PLR狀態(tài)門限IR紅外ISO 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織LA鏈路地址LAN 局域網(wǎng)LAS 鏈路地址設(shè)置LASR 鏈路地址設(shè)置響應(yīng)LASR_Timeout 直到接收到LASR分組的時(shí)間LastPL在特定鏈路中使用的最后一個(gè)功率水平LastRate 在特定鏈路中使用的最后一個(gè)速率LDA 鏈路目的地地址LE鏈路存在LE_interval 鏈路存在的時(shí)間間隔LER 鏈路存在響應(yīng)LSA 鏈路源地址LST 長(zhǎng)會(huì)話傳輸MAC 介質(zhì)訪問控制
MAX_HTL用于傳輸廣播消息的最大跳數(shù)MAX_LAS_retriesLAS重試的總數(shù)MAX_LASR_retries LASR重試的總數(shù)MAX_Length 主機(jī)分組的最大長(zhǎng)度MAX_Packet_Timeout 重新發(fā)送至成功的時(shí)間的計(jì)時(shí)器的最大值Max_RA_retries 帶有后退范圍增量的RA重試的總數(shù)(默認(rèn)為3)MAX_Repeater_retries 轉(zhuǎn)發(fā)器過程重試的總數(shù)MAX_RS_retries RS重試的總數(shù)帶有后退范圍增量的RTS重試的總數(shù)(默認(rèn)為Max_RTS_retries3)MaxFrangNumber 會(huì)話中最大的分段數(shù)目MD 管理數(shù)據(jù)MDAMAC目的地地址MLA多播鏈路地址MSAMAC源地址MT 管理類型NACK 否定的確認(rèn)NeighboredStations 用于收集統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)據(jù)庫NID網(wǎng)絡(luò)ID用于減少功率水平或增加速率的良好會(huì)話的數(shù)NumOfGoodSessions目NumOfNodes_Iheard 站點(diǎn)收聽到正在發(fā)送的幀的數(shù)目OD 初始目的地ODM初始目的地MACOS 初始源OSI開放系統(tǒng)鏈OSM初始源MACPacket 從主機(jī)接收到的數(shù)據(jù)
Packet_Timeout 用于發(fā)送主機(jī)分組的最大時(shí)間PBX專用小型交換機(jī)Pending_Timeout持有分組的一部分的時(shí)限PL 功率水平PLC電力線載波PLDecThreshold 功率水平減少門限PLIncThreshold 功率水平增加門限PLR功率水平和速率PLR State 功率水平和速率狀態(tài)PLR_interval 功率水平和速率間隔PrErrData 錯(cuò)誤數(shù)據(jù)幀的百分比QoS服務(wù)質(zhì)量R 速率RA 請(qǐng)求ACKRA_First_retries 沒有增加后退范圍的RA重試的總數(shù)(默認(rèn)為1)RA_TimeRA發(fā)送時(shí)間RAM隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RC 轉(zhuǎn)發(fā)器取消RCR轉(zhuǎn)發(fā)器取消轉(zhuǎn)發(fā)器RDecThreshold 速率減少門限RES預(yù)留用于確定何時(shí)會(huì)話中斷的每個(gè)ACK的重試次Retries_Threshold 數(shù)RF 射頻RGTU 請(qǐng)求全局時(shí)間更新RIFS 響應(yīng)幀間隙RIncThreshold 速率增加門限ROM只讀存儲(chǔ)器RS 轉(zhuǎn)發(fā)器搜索
RSA 轉(zhuǎn)發(fā)器搜索確認(rèn)RSA_Timeout 直到接收到RSC分組的時(shí)間RSR 轉(zhuǎn)發(fā)器搜索響應(yīng)RSR_Timeout 直到接收到RSR幀的時(shí)間RTS 請(qǐng)求發(fā)送RTS_First_retries 沒有增加后退范圍的RTS重試的總數(shù)(默認(rèn)為1)RTS_Time RTS發(fā)送時(shí)間RTS_Transmit_Time RTS幀發(fā)送的時(shí)間SCR 可控硅整流器SCR 源取消轉(zhuǎn)發(fā)器Session_Timeout 捕獲信道的最大時(shí)間SessionCapacity 用字節(jié)表示的會(huì)話的數(shù)據(jù)容量SID 會(huì)話IDSOHO 小辦公室/家庭辦公室SoundInterval 信道發(fā)聲間隔Source正在發(fā)送的節(jié)點(diǎn)SST 短會(huì)話傳輸StatInterval 統(tǒng)計(jì)間隔SymbolTime以μs表示的碼元持續(xù)的時(shí)間Syne_Interval 同步間隔Sync_Interval 連續(xù)的滴答之間的時(shí)間TotalNumOfRecData 從特定鏈路上接收到的數(shù)據(jù)幀的總數(shù)Transmission Session 按順序發(fā)送最多8個(gè)幀只用一個(gè)確認(rèn)TSE 時(shí)間戳存在TTT 滴答時(shí)間VCS 虛擬載波偵聽VLA 有效的鏈路地址WAN 廣域網(wǎng)
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明是一種基于電力線載波(PLC)的介質(zhì)訪問控制(MAC)協(xié)議，該協(xié)議旨在用于多種不同類型的通信系統(tǒng)和信道之上。本發(fā)明的MAC協(xié)議尤其適用于有噪聲的共享介質(zhì)信道，例如基于電力線載波的通信系統(tǒng)。所述的協(xié)議也可以用于其他的介質(zhì)，例如無線、紅外線、雙絞線對(duì)等，也可用于其他的應(yīng)用，例如網(wǎng)絡(luò)訪問。所述的MAC協(xié)議適用于在不同環(huán)境中的電力線上進(jìn)行通信，包括家庭、辦公室、企業(yè)、工廠等等。所述的MAC協(xié)議提供了一種有效的信道訪問機(jī)制，它為任何類型的連接實(shí)現(xiàn)有效而可靠的分組發(fā)送，該任何類型的連接例如為單播、廣播以及多路廣播。
1功能的說明1.1體系結(jié)構(gòu)下面給出本發(fā)明的MAC層和鏈路層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)的一般性說明，其后是對(duì)所述的協(xié)議的各種特征和規(guī)定的功能性的更加詳細(xì)的說明。應(yīng)當(dāng)注意，雖然在基于電力線載波的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中說明所述的MAC協(xié)議，但是并不打算將本發(fā)明的范圍進(jìn)行限制，由此本領(lǐng)域的技術(shù)人員也可以將本發(fā)明的原理應(yīng)用于其他類型的網(wǎng)絡(luò)以及介質(zhì)之上。
1.1.1網(wǎng)絡(luò)參考模型圖2中示出了在每個(gè)連接到網(wǎng)絡(luò)上的站點(diǎn)中實(shí)現(xiàn)的通信協(xié)議棧的參考模型的示意圖。所述的模型包括兩個(gè)通信設(shè)備22，設(shè)備A和設(shè)備B。每個(gè)設(shè)備包括連接到共享介質(zhì)20(諸如電力線)上的PHY或物理層28由本發(fā)明的MAC協(xié)議提供的鏈路層26以及表示包括應(yīng)用層在內(nèi)的上層24的方框。如帶雙向箭頭的點(diǎn)劃線所表示的，設(shè)備A的協(xié)議棧中的每個(gè)不同的層與設(shè)備B的協(xié)議棧中相應(yīng)的層通信。應(yīng)當(dāng)注意，上層可以實(shí)現(xiàn)(1)在外部的主計(jì)算設(shè)備中，而MAC和PHY層在為電力線載波通信而優(yōu)化的調(diào)制解調(diào)器裝置中，或(2)與PHY和MAC層實(shí)現(xiàn)在同一設(shè)備中。
PHY層提供了與介質(zhì)的物理接口，諸如與電力線的電氣接口。MAC層為主機(jī)提供分組傳輸業(yè)務(wù)，并用做發(fā)送由主機(jī)提供的數(shù)據(jù)用以在網(wǎng)絡(luò)上通信。主機(jī)和MAC之間的協(xié)議提供了由主機(jī)指示給MAC的對(duì)優(yōu)先級(jí)最大的延遲以及安全要求的規(guī)定。MAC提供接收到的數(shù)據(jù)并且向主機(jī)回報(bào)狀態(tài)，這些狀態(tài)例如檢測(cè)到了鏈路失敗事件。
1.1.2數(shù)據(jù)流程圖3給出了表示本發(fā)明的MAC協(xié)議的數(shù)據(jù)流模型的示意圖。將要發(fā)送的數(shù)據(jù)分組30被從主機(jī)發(fā)送到MAC。數(shù)據(jù)分組的長(zhǎng)度被限制為MaxLength字節(jié)。在操作中，從主機(jī)接收的數(shù)據(jù)分組被分成多個(gè)數(shù)據(jù)段32。然后，這些數(shù)據(jù)段被封裝上報(bào)頭和幀控制序列(FCS)以形成MAC幀34。最多為MaxFragNumber個(gè)幀被結(jié)合在一起以形成會(huì)話，由此組成會(huì)話的全部幀被按順序地連續(xù)地發(fā)送到接收站點(diǎn)。
1.2信道訪問機(jī)制信道訪問方法可以分為如下的兩類(1)中央控制，其中單個(gè)被稱作為信道主站點(diǎn)的站點(diǎn)控制所有對(duì)信道的訪問，并且為網(wǎng)絡(luò)中的站點(diǎn)分配信道訪問，以及(2)分布式控制，其中所有的站點(diǎn)在遵守在此處說明的MAC協(xié)議中定義的訪問規(guī)則的同時(shí)競(jìng)爭(zhēng)信道。
本發(fā)明的MAC的基本的訪問方法是被稱為具有隨機(jī)后退的帶有碰撞避免的載波偵聽多路訪問(CSMA/CA)的分布式訪問方法。所述的載波偵聽(CS)機(jī)制包括由PHY層執(zhí)行的物理的CS以及由MAC層執(zhí)行的虛擬CS(VCS)。為了發(fā)送，站點(diǎn)選擇隨機(jī)的后退間隔，當(dāng)在分配給待發(fā)送的特定優(yōu)先級(jí)類別的幀的競(jìng)爭(zhēng)窗口期間，介質(zhì)空閑時(shí)，減少所述隨機(jī)的后退間隔。僅在分配給等于或小于等待發(fā)送的幀的優(yōu)先級(jí)的優(yōu)先級(jí)類別的競(jìng)爭(zhēng)窗口期間站點(diǎn)減少其后退間隔。當(dāng)后退計(jì)時(shí)器屆滿，如果信道仍然空閑，則發(fā)送站點(diǎn)就進(jìn)行發(fā)送。如果載波偵聽機(jī)制確定出介質(zhì)忙，則發(fā)送被推遲到當(dāng)前發(fā)送之后進(jìn)行。在下面6.3節(jié)中更詳細(xì)地說明后退機(jī)制。
1.3確定虛擬載波偵聽網(wǎng)絡(luò)上的所有站點(diǎn)都實(shí)現(xiàn)虛擬的載波偵聽機(jī)制以便提高信道訪問的可靠性。基于包含在接收到的幀中的信息設(shè)置虛擬載波偵聽。站點(diǎn)使用包含在接收到的幀內(nèi)的信息來計(jì)算出介質(zhì)的預(yù)料的忙狀態(tài)，然后將其作為虛擬載波偵聽存儲(chǔ)?？偸且詠碜哉_接收到的控制幀(諸如RTS，CTS，ACK，RA)或?qū)Ｓ玫臄?shù)據(jù)幀中的信息更新所述的虛擬載波偵聽。為了支持同一時(shí)刻發(fā)生的多個(gè)發(fā)送，每個(gè)站點(diǎn)都基于每個(gè)發(fā)送維護(hù)虛擬載波偵聽，由此將總的虛擬載波偵聽設(shè)置為最大。
1.4邏輯網(wǎng)絡(luò)邏輯網(wǎng)絡(luò)是站點(diǎn)的子集，這些子集就象它們是唯一的獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)那樣運(yùn)行。通過加密和網(wǎng)絡(luò)密鑰管理提供邏輯網(wǎng)絡(luò)的定義。每個(gè)邏輯網(wǎng)絡(luò)都有其自己的網(wǎng)絡(luò)密鑰，這些網(wǎng)絡(luò)密鑰起分離屬于不同邏輯網(wǎng)絡(luò)的信息的作用。一個(gè)站點(diǎn)可以屬于若干邏輯網(wǎng)絡(luò)。
1.4.1站點(diǎn)編址使用16位的鏈路地址(LA)定義兩個(gè)站點(diǎn)間的鏈路，這樣就可以實(shí)現(xiàn)接近216條鏈路。LA用于識(shí)別參與傳輸?shù)陌l(fā)射機(jī)和接收機(jī)。主機(jī)使用48位MAC地址從MAC層請(qǐng)求發(fā)送。為了支持48位的MAC地址，MAC層創(chuàng)建并維護(hù)表，該表表示了MAC地址和LA地址間的映射，下文的8.1節(jié)對(duì)此有更詳細(xì)的說明。
1.5分組傳輸由MAC層從主機(jī)層接收的分之經(jīng)過分段和結(jié)合以形成MAC幀和MAC會(huì)話。分段是將主機(jī)分組分成較小的數(shù)據(jù)段的過程，而結(jié)合是將若干分組組成一個(gè)會(huì)話的過程。在接收站點(diǎn)，每個(gè)會(huì)話被拆開并進(jìn)行分段重組以便恢復(fù)原始的主機(jī)分組。分組只有在被完全還原后才被傳給主機(jī)。
使用兩個(gè)參數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)主機(jī)分組的管理(1)分組超時(shí)，它確定了該分組有效傳輸?shù)淖畲髸r(shí)間，以及(2)優(yōu)先級(jí)等級(jí)。分組傳輸過程在下文第2節(jié)中有更詳細(xì)的說明。
1.6會(huì)話傳輸所述的MAC協(xié)議適于支持兩種會(huì)話格式長(zhǎng)會(huì)話傳輸(LST)格式以及短會(huì)話傳輸(SST)格式。LST類型的會(huì)話由若干數(shù)據(jù)幀構(gòu)成，這些數(shù)據(jù)幀在信道被捕獲后，使用RTS/CTS機(jī)制發(fā)送。SST類型的會(huì)話由單個(gè)數(shù)據(jù)幀構(gòu)成，該單個(gè)數(shù)據(jù)幀不用預(yù)先獲得信道就可以發(fā)送。如果分組的大小不超過FragmentThreshold數(shù)目個(gè)字節(jié)，就可以使用SST會(huì)話類型，否則就使用LST類型的會(huì)話。會(huì)話的傳輸時(shí)間由SessionTimeout參數(shù)加以定界。會(huì)話傳輸在下文第3節(jié)中有更詳細(xì)的說明。
1.7第二層轉(zhuǎn)發(fā)器當(dāng)源站點(diǎn)在與其目的地進(jìn)行通信或嘗試進(jìn)行通信時(shí)檢測(cè)到了鏈路失敗時(shí)，它可以使用中間站點(diǎn)向目的地傳輸幀。所述的中間站點(diǎn)起第二層轉(zhuǎn)發(fā)器的作用。在操作中，包括重新發(fā)送在內(nèi)的整個(gè)會(huì)話被發(fā)送到轉(zhuǎn)發(fā)器站點(diǎn)，然后由此在新的會(huì)話中將數(shù)據(jù)幀傳輸?shù)侥康牡卣军c(diǎn)。在下文的第4節(jié)中有對(duì)第二層轉(zhuǎn)發(fā)器以及轉(zhuǎn)發(fā)器建立過程的更詳細(xì)的說明。
1.8廣播和多路廣播本發(fā)明的MAC協(xié)議適于支持帶有部分ACK或全部ACK選項(xiàng)的廣播和多路廣播傳輸。在假設(shè)上層用于過濾該傳輸?shù)那闆r下，使用廣播傳輸傳送廣播和多路廣播的MAC地址。多路廣播傳輸由具體地識(shí)別包括在多路廣播組中的站點(diǎn)而開始。
1.9服務(wù)質(zhì)量所述的MAC協(xié)議適于支持使用多個(gè)優(yōu)先級(jí)類別，所述的優(yōu)先級(jí)類別限制任何一個(gè)站點(diǎn)可以捕獲信道的最長(zhǎng)時(shí)間(例如會(huì)話超時(shí)SessionTimeout參數(shù))。按照本發(fā)明，在被分配給等于或小于正在等待發(fā)送的幀的優(yōu)先級(jí)的優(yōu)先級(jí)類別的競(jìng)爭(zhēng)窗口期間，站點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)信道的控制。依據(jù)后退算法執(zhí)行信道競(jìng)爭(zhēng)過程，所述的后退算法在下面的第6節(jié)中更加詳細(xì)地說明。
1.10網(wǎng)絡(luò)同步所述的MAC協(xié)議還提供了用于網(wǎng)絡(luò)同步的機(jī)制。所述的網(wǎng)絡(luò)同步方案在網(wǎng)絡(luò)中的相鄰站點(diǎn)間提供好于8μsec的同步。所述的同步方案在下文的第5節(jié)以及2001年3月30提交的、申請(qǐng)?zhí)?9/822,939的、名稱為“Distributed Synchronization Mechanism For Shared CommunicationsMedia Based Networks”的、具有同一受讓人的美國(guó)申請(qǐng)中有更詳細(xì)的說明，該美國(guó)申請(qǐng)作為整體在此引入作為參考。
1.11信道檢測(cè)所述的MAC協(xié)議還提供了用于確定網(wǎng)絡(luò)上的站點(diǎn)間的鏈路質(zhì)量的信道檢測(cè)機(jī)制。通過發(fā)送信道檢測(cè)類型的管理幀，站點(diǎn)發(fā)出信道檢測(cè)請(qǐng)求。接收站點(diǎn)以信道檢測(cè)響應(yīng)管理幀應(yīng)答，該信道探測(cè)響應(yīng)管理幀包括如下的參數(shù)1.由PHY層為最后的發(fā)送(也就是信道檢測(cè)請(qǐng)求)計(jì)算出的信道質(zhì)量(CQ)。
2.最后的StatInterval的平均信道質(zhì)量(AvgCQ)。
3.在最后的StatInterval秒內(nèi)發(fā)送的數(shù)據(jù)幀的數(shù)目(CS_TxDataCounter)，該數(shù)據(jù)幀包括重新發(fā)送。
4.在最后的StatInterval秒內(nèi)重新發(fā)送的受損的數(shù)據(jù)幀的數(shù)目(CS_TxFailCounter)。
1.12統(tǒng)計(jì)收集按照所述的MAC協(xié)議，每個(gè)站點(diǎn)收集內(nèi)部存儲(chǔ)的傳輸和網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)計(jì)信息?？梢允占痛鎯?chǔ)下面的一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)每條鏈路上失敗的數(shù)據(jù)幀的百分比；每個(gè)優(yōu)先級(jí)發(fā)送的數(shù)據(jù)幀的數(shù)目；每個(gè)優(yōu)先級(jí)接收到的數(shù)據(jù)幀的數(shù)目；包括每個(gè)源的平均信道質(zhì)量的平均信道質(zhì)量表；用于向每個(gè)站點(diǎn)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)速率；以及到每個(gè)站點(diǎn)的傳輸功率水平。另外，站點(diǎn)可以使用管理幀從任何其他站點(diǎn)請(qǐng)求統(tǒng)計(jì)信息，這在下文的9.3.2.12節(jié)中有更詳細(xì)的說明。
2分組傳輸2.1傳輸類型所述的MAC協(xié)議適于支持三種類型的傳輸單播、廣播和多路廣播。下面的節(jié)給出每種傳輸類型的詳細(xì)說明。
2.1.1單播傳輸主機(jī)通過目的地站點(diǎn)的以太網(wǎng)MAC地址向MAC層指定單播傳輸。MAC層將MAC地址轉(zhuǎn)換成鏈路地址(LA)，并且在后續(xù)的發(fā)送中使用所述的LA。下文中的8.1節(jié)有對(duì)鏈路地址管理的更詳細(xì)的說明。按照會(huì)話傳輸過程傳輸分組，第3節(jié)中有對(duì)會(huì)話傳輸過程更加詳細(xì)的說明。
2.1.2廣播傳輸使用擴(kuò)散算法實(shí)現(xiàn)廣播傳輸，由此網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)站點(diǎn)都重復(fù)所述的廣播傳輸。這確保每個(gè)非孤立的站點(diǎn)都將接收到所述的傳輸。在包含大量的站點(diǎn)和邏輯網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)中，消息將傳播到整個(gè)介質(zhì)。按照本發(fā)明，將對(duì)廣播傳輸?shù)膫鞑ミM(jìn)行控制，以允許僅將傳輸限定在有限的站點(diǎn)區(qū)域內(nèi)。注意，由于在電力線載波共享介質(zhì)中的傳輸信號(hào)的有限范圍，該網(wǎng)絡(luò)可以被看成是重疊的小區(qū)的集合。
使用從一個(gè)站點(diǎn)到另一個(gè)站點(diǎn)所需的跳數(shù)的概念實(shí)現(xiàn)了對(duì)廣播傳輸?shù)膫鞑サ目刂啤Ｌ鴶?shù)定義為在消息被認(rèn)為已到達(dá)目的地站點(diǎn)之前，源站點(diǎn)及中間站點(diǎn)傳送該消息的最小次數(shù)。下面說明了MAC協(xié)議的擴(kuò)散廣播算法。這個(gè)可配置的算法使用跳數(shù)參數(shù)來限制廣播消息的重新發(fā)送。
主機(jī)使用以太網(wǎng)廣播MAC地址指定廣播傳輸。使用廣播鏈路地址所述的以太網(wǎng)廣播MAC地址。廣播會(huì)話包括計(jì)數(shù)器、指示消息被重新發(fā)送的最大次數(shù)的重新發(fā)送至成功的跳數(shù)(hops to live)(HTL)字段，以及唯一地識(shí)別所述消息的唯一廣播ID號(hào)(BID)。廣播消息還包括源的MAC地址用來允許必要時(shí)的響應(yīng)。
初始的發(fā)送站點(diǎn)將HTL計(jì)數(shù)器初始化為所請(qǐng)求的跳數(shù)的最大值。每個(gè)接收到該廣播消息的站點(diǎn)將HTL字段減1，并且如果HTL字段不為0且該站點(diǎn)沒有預(yù)先發(fā)送該消息，則重新發(fā)送該消息，一個(gè)站點(diǎn)僅重新發(fā)送一次廣播消息。初始發(fā)送站點(diǎn)按照要進(jìn)行消息廣播的所需區(qū)域初始化HTL字段。每個(gè)站點(diǎn)在重新發(fā)送之前減少計(jì)數(shù)器的值。所述的消息被一跳接一跳的重新發(fā)送，直到HTL字段為0為止，這將結(jié)束重新發(fā)送過程。例如，為1的HTL初始值指示不重新發(fā)送，為2的HTL初始值指示允許重新發(fā)送1次。
使用BID字段防止產(chǎn)生死循環(huán)，由于死循環(huán)已經(jīng)被廣播的消息總是被相同的站點(diǎn)收聽并重新廣播。初始源從一列未使用的BID值中隨機(jī)地選擇BID的值。站點(diǎn)每次接收到廣播消息，它就更新在其列表中的未使用的BID值。使用過的BID值在被釋放并被加入所述的未使用列表之前被作為BID_Timeout保存。
使用帶有廣播鏈路地址的RTS幀實(shí)現(xiàn)對(duì)信道的競(jìng)爭(zhēng)，該幀之后緊跟著廣播傳輸。每個(gè)重新發(fā)送都使用比額定的后退長(zhǎng)的后退。源站點(diǎn)在初始化廣播消息之前，使用RTS幀捕獲鏈路。使用廣播鏈路地址發(fā)送RTS，其后是廣播消息。
圖4示出了表示對(duì)于有5個(gè)站點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)的本發(fā)明MAC協(xié)議的廣播傳輸過程的圖。站點(diǎn)1發(fā)送初始廣播會(huì)話，并按照該會(huì)話的期望的傳播區(qū)域定義HTL字段。使用RTS和BLA LA為來自站點(diǎn)1的廣播分組的初始發(fā)送預(yù)留信道。
站點(diǎn)2和3收聽到初始的廣播會(huì)話，它們僅將該會(huì)話重新發(fā)送一次。站點(diǎn)4和5收聽到該重新發(fā)送，它們隨后重新發(fā)送該會(huì)話。注意，不論從其他站點(diǎn)接收到了幾次該會(huì)話，每個(gè)站點(diǎn)僅將該會(huì)話發(fā)送一次。每個(gè)站點(diǎn)將復(fù)制的會(huì)話丟棄。
2.1.3帶有選擇性確認(rèn)的多路廣播傳輸按照本發(fā)明的MAC協(xié)議，可以實(shí)現(xiàn)多路廣播傳輸，其中源站點(diǎn)可以指定多路廣播組中的哪些站點(diǎn)被要求確認(rèn)該消息。源站點(diǎn)可以從多路廣播組中按照任何期望的組合選擇0個(gè)或多個(gè)站點(diǎn)。源站點(diǎn)指定以ACK進(jìn)行應(yīng)答的站點(diǎn)，這是通過設(shè)置該消息中的位完成的。所述的消息還指示站點(diǎn)應(yīng)答的順序。
主機(jī)通過下面的兩種方式之一指定多路廣播傳輸(1)使用以太網(wǎng)多路廣播MAC地址(0x01005Exxxxxx)或(2)使用定義了屬于多播組的多個(gè)站點(diǎn)(例如16個(gè))的預(yù)定多路廣播組。以太網(wǎng)多播MAC地址被轉(zhuǎn)換成廣播傳輸并按上述2.1.2節(jié)所述進(jìn)行傳輸。
按如下所述處理預(yù)定多路廣播組傳輸。站點(diǎn)使用RTS分組以開始對(duì)信道的競(jìng)爭(zhēng)。使用多路廣播鏈路地址(MLA)發(fā)送RTS分組。多路廣播消息緊隨RTS分組之后。多路廣播消息包括組內(nèi)的站點(diǎn)的數(shù)目、這些站點(diǎn)的鏈路地址以及對(duì)每個(gè)站點(diǎn)來說表示是否需要ACK的位。每個(gè)被要求發(fā)送ACK的站點(diǎn)按照地址列表中規(guī)定的順序發(fā)送ACK而不進(jìn)行后退或競(jìng)爭(zhēng)。
在下文的2.1.3節(jié)中有對(duì)多路廣播幀結(jié)構(gòu)的更詳細(xì)的說明。
圖5示出了表示對(duì)于有5個(gè)站點(diǎn)的實(shí)例網(wǎng)絡(luò)的本發(fā)明MAC協(xié)議的多路廣播傳輸過程的圖。站點(diǎn)1首先使用RTS/MLA分組為初始的多播傳輸以及任何被要求的ACK的持續(xù)時(shí)間預(yù)留信道。被傳輸?shù)亩嗦窂V播消息包括站點(diǎn)2、3、4、5的鏈路地址。該消息還包括ACK請(qǐng)求位，在這個(gè)實(shí)例中該ACK請(qǐng)求位被設(shè)置為‘1011’，它指示對(duì)站點(diǎn)2、4和5有ACK要求，但對(duì)站點(diǎn)3沒有ACK要求。在接收到多路廣播消息后，站點(diǎn)2、4與5以和在初始多路廣播消息中相同的順序發(fā)送其ACK分組。
2.2分組超時(shí)按照本發(fā)明，主機(jī)可以向MAC層指示Packet_Timeout，它定義為從主機(jī)傳送來的包的所允許的最大傳輸延遲。當(dāng)Packet_Timeout屆滿后，分組被丟棄而不被傳輸。在主機(jī)未指定Packet_Timeout的情況下，使用Default_Packet_Timeout。
當(dāng)從主機(jī)接收到分組時(shí)，將Packet_Timeout計(jì)時(shí)器初始化為Packet_Timeout的值。當(dāng)?shù)竭_(dá)了預(yù)定的門限Packet_Timeout_Threshold后，將分組的優(yōu)先級(jí)增加1，并且使用新的優(yōu)先級(jí)嘗試競(jìng)爭(zhēng)信道。當(dāng)Packet_Timeout計(jì)時(shí)器屆滿后，傳輸被放棄，分組被丟棄。在下文的3.6節(jié)中有對(duì)傳輸放棄的更加詳細(xì)的說明。注意，當(dāng)使用轉(zhuǎn)發(fā)器時(shí)，源站點(diǎn)在會(huì)話中的第一個(gè)數(shù)據(jù)幀中發(fā)送所述的Packet_Timeout計(jì)時(shí)器的值。
2.3分組的時(shí)間戳為了支持更高層的同步，本發(fā)明的MAC協(xié)議適于使發(fā)送和接收站點(diǎn)能同步到傳輸?shù)腗AC的時(shí)鐘。為了實(shí)現(xiàn)這種同步，當(dāng)有要求時(shí)，發(fā)射機(jī)的MAC增加時(shí)間戳t1到該分組中。接收機(jī)MAC在將分組發(fā)送給發(fā)射機(jī)站點(diǎn)之前加入其時(shí)間戳到分組中。發(fā)射機(jī)站點(diǎn)和接收機(jī)站點(diǎn)都訪問它們各自的MAC層的時(shí)鐘。接收機(jī)主機(jī)使用下式計(jì)算在發(fā)射機(jī)MAC的時(shí)間t＝t1-(r2-r1)其中t是在發(fā)射機(jī)的當(dāng)前時(shí)間；t1是由發(fā)射機(jī)加入分組中的時(shí)間戳；r1是接收機(jī)指示何時(shí)接收到該分組的時(shí)間戳；r2是在接收機(jī)的當(dāng)前時(shí)間；
注意，時(shí)間戳t1是由發(fā)射機(jī)如7.5.2.1節(jié)所說明的那樣加入到凈負(fù)荷的報(bào)頭中。
3會(huì)話傳輸在所述的MAC協(xié)議中，在會(huì)話過程中實(shí)現(xiàn)站點(diǎn)間的通信。會(huì)話定義為兩個(gè)站點(diǎn)間邏輯上相關(guān)的傳輸，包括競(jìng)爭(zhēng)幀(RTS/CTS)、數(shù)據(jù)幀、ACK幀以及任何后續(xù)的重試。從主機(jī)處接收的分組被結(jié)合在一起以形成會(huì)話。所述的結(jié)合過程考慮到將大的分組分段成多個(gè)會(huì)話或是將若干小的分組積聚到一個(gè)會(huì)話。
所支持的兩種類型的傳輸?shù)臅?huì)話包括長(zhǎng)會(huì)話傳輸(LST)和短會(huì)話傳輸(SST)。在LST會(huì)話中，使用RTS/CTS機(jī)制捕獲并預(yù)留信道。所述的會(huì)話包括最多到MaxFragNumber的可變大小的幀，并且包括任何所需的重新發(fā)送。在SST會(huì)話中，在會(huì)話傳輸之前不預(yù)留信道。所述的會(huì)話包含單個(gè)幀，并且包括任何需要的重新發(fā)送。分段的大小被限定為FragmentThreshold字節(jié)。所述的兩種會(huì)話傳輸過程在下面的節(jié)中有更詳細(xì)的說明。
在發(fā)射機(jī)，來自主機(jī)的輸入數(shù)據(jù)分組被首先結(jié)合為一個(gè)或多個(gè)MAC會(huì)話，并且隨后被分段成多個(gè)MAC幀。在接收機(jī)，從PHY層接收到的數(shù)據(jù)被首先從MAC幀中進(jìn)行分段重組以創(chuàng)建會(huì)話，并且隨后被拆成將被傳輸給主機(jī)的分組。下面的節(jié)中給出了對(duì)結(jié)合/拆開以及分段和分段重組過程的詳細(xì)的說明。
3.1長(zhǎng)會(huì)話傳輸(LST)過程LST會(huì)話可最多包括MaxFragNumber個(gè)數(shù)據(jù)幀，由此使用下面詳述的過程確定每個(gè)幀的大小。圖6示出了表示本發(fā)明的MAC協(xié)議的長(zhǎng)會(huì)話傳輸(LST)傳輸過程的圖。在競(jìng)爭(zhēng)幀間隙(CIFS)和后退間隔之后，使用RTS控制幀實(shí)現(xiàn)對(duì)信道的訪問。響應(yīng)幀間隙(RIFS)將發(fā)送的分組分隔開。在CTS分組后，發(fā)送數(shù)據(jù)幀，其后跟著ACK和任何的重新發(fā)送。
3.2短會(huì)話傳輸(SST)過程可以使用SST會(huì)話以傳輸最多FragmentThreshold字節(jié)的會(huì)話。SST會(huì)話包括單個(gè)幀(包括任何所需的重新發(fā)送)。以與RTS分組相同的方式使用SST分組以競(jìng)爭(zhēng)信道，并且在發(fā)生碰撞的情況下，使用與RTS幀相同的后退過程。
SST會(huì)話可以使用也可以不使用ACK或重新發(fā)送過程。如果不使用ACK，那么就沒有重新發(fā)送，并且在傳輸完所述的單個(gè)幀后結(jié)束會(huì)話。注意，在這樣的情況下不可能檢測(cè)碰撞。圖7示出了表示本發(fā)明的MAC協(xié)議的短會(huì)話傳輸(SST)傳輸過程的圖。在CIFS和后退間隔之后，使用數(shù)據(jù)幀本身實(shí)現(xiàn)信道訪問。RIFS把發(fā)送的分組分隔開。在所述的數(shù)據(jù)幀之后，目的地用ACK應(yīng)答，然后是任何的重新發(fā)送以及后續(xù)的ACK。
3.3結(jié)合和拆開按照本發(fā)明，結(jié)合過程定義為將分組合并及劃分為多個(gè)MAC會(huì)話的過程。拆開是相反的過程，并且被定義為從接收到的會(huì)話中提取分組。輸入的分組被劃分為最長(zhǎng)到SessionCapacity的數(shù)據(jù)會(huì)話，Session Capacity是由每個(gè)站點(diǎn)按下文所述計(jì)算出的參數(shù)。
僅對(duì)有相同目的地站點(diǎn)的分組進(jìn)行結(jié)合。所述會(huì)話的優(yōu)先級(jí)與會(huì)話中的分組的最低優(yōu)先級(jí)相等。在每個(gè)會(huì)話的開頭處加上會(huì)話報(bào)頭。所述的會(huì)話報(bào)頭用于拆開該會(huì)話并且包含與該會(huì)話以及會(huì)話中的分組有關(guān)的信息。接收機(jī)為每個(gè)源站點(diǎn)提供至少一個(gè)進(jìn)行中的(pending)分組的支持。在接收到帶有新分組的新會(huì)話，并且接收機(jī)沒有足夠的資源處理該輸入的分組的情況下，所述的進(jìn)行中的(pending)分組被丟棄。
3.3.1會(huì)話容量計(jì)算使用下式計(jì)算該SessionCapacity(SC)參數(shù)SC＝m×n (2)其中n=min(8,QMinFL)--(3)]]>m＝min(FL1，F(xiàn)L2) (4)mFL1＝max(MinFL，CQFL) (5) 并且其中
n是會(huì)話中的數(shù)據(jù)幀的個(gè)數(shù)(例如，最多8個(gè))；m是分段中的字節(jié)數(shù)；FL是分段的長(zhǎng)度；MinFL是最小的分段大小(例如，64個(gè)字節(jié)-每個(gè)數(shù)據(jù)幀帶有20％的開銷)；Q是排隊(duì)等待的數(shù)據(jù)字節(jié)的個(gè)數(shù)；Session_Timeout是最長(zhǎng)會(huì)話期間；CQFL是分段的長(zhǎng)度，它通過模擬為信道質(zhì)量的函數(shù)來確定并且表示為受損的數(shù)據(jù)幀的百分比；會(huì)話容量計(jì)算由各個(gè)站點(diǎn)周期性地進(jìn)行，或是當(dāng)主機(jī)請(qǐng)求時(shí)進(jìn)行。
3.3.2會(huì)話報(bào)頭會(huì)話報(bào)頭包含在每個(gè)會(huì)話的第一個(gè)幀內(nèi)，并且它是長(zhǎng)度可變的字段，其包括會(huì)話信息字段，其后是如下表1所說明的各種任選字段表1會(huì)話報(bào)頭字段格式字段 位數(shù) 定義Session Information8 會(huì)話信息BID16 廣播IDHTL8 重新發(fā)送至成功的跳數(shù)NumOfPacket8 會(huì)話中分組的個(gè)數(shù)Packet Length 116 會(huì)話中分組#1的長(zhǎng)度···Packet Length N16 會(huì)話中分組#N的長(zhǎng)度注意，BID和HTL字段僅用于廣播傳輸，其中傳輸類型為0b11。NumOfPacket和Packet Length字段僅當(dāng)LSHV等于1時(shí)使用。
3.3.2.1會(huì)話信息字段下表2中說明了會(huì)話信息字段。
表2會(huì)話信息字段格式字段 位號(hào) 位數(shù) 定義 值發(fā)射機(jī)發(fā)送‘00’，接收機(jī)丟棄除了PV 6-7 2 協(xié)議版本帶有‘00’的分組之外的所有分組結(jié)合ID，在每個(gè)結(jié)合后，按每個(gè)LAAID 3-5 3 結(jié)合ID順序地循環(huán)SID 1-2 2 會(huì)話ID會(huì)話ID，按每個(gè)結(jié)合順序地循環(huán)0會(huì)話在分組結(jié)束時(shí)結(jié)束EOP 0 1 分組結(jié)束1會(huì)話在分組的中間結(jié)束注意，SID起檢測(cè)有丟失的會(huì)話的作用。如果檢測(cè)到了有丟失的會(huì)話，就丟棄不完整的分組。EOP位表示會(huì)話中的最后一個(gè)分組是完整的，并且可以不用等待下一個(gè)會(huì)話就發(fā)送給主機(jī)。使用EOP位避免了需要等待下一個(gè)會(huì)話以確定當(dāng)前會(huì)話中的分組是否結(jié)束了。
3.4分段和分段重組本發(fā)明的MAC協(xié)議包括兩種不同的用于有效的分組傳輸?shù)臋C(jī)制(1)將長(zhǎng)的分組分段成較短的數(shù)據(jù)分段，以確保信道不會(huì)被非常長(zhǎng)時(shí)間地捕獲，這將有礙于足夠的服務(wù)質(zhì)量，以及(2)將一些小的分組合并成較大的數(shù)據(jù)塊。將分組分段或合并到單個(gè)MAC會(huì)話(例如，單個(gè)無間斷傳輸)被稱為結(jié)合過程。拆開定義為從接收到的會(huì)話中提取包。
將MAC會(huì)話分成多個(gè)MAC幀的過程稱為分段，圖3表示了該過程。MAC幀中每個(gè)數(shù)據(jù)分段的大小使用上面說明的公式4計(jì)算。將MAC層的數(shù)據(jù)幀重新合并成單個(gè)主機(jī)分組的過程定義為分段重組。分段重組在每個(gè)接收站點(diǎn)上實(shí)現(xiàn)。
結(jié)合過程的第一個(gè)步驟是將從主機(jī)接收到的分組排隊(duì)。然后，使用上面的公式2確定每個(gè)會(huì)話的大小，也稱作會(huì)話容量。然后將排在隊(duì)列中的內(nèi)容分段成數(shù)據(jù)分段，每個(gè)分段都封裝上幀頭和幀尾。
圖8更詳細(xì)地示出了表示本發(fā)明的MAC協(xié)議的分段過程的圖。組成會(huì)話的多個(gè)分組被分段成多個(gè)數(shù)據(jù)幀。從主機(jī)分組的分段中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)幀被作為會(huì)話中的順序發(fā)送而發(fā)送，該順序發(fā)送即數(shù)據(jù)幀0、數(shù)據(jù)幀1等等。
每個(gè)MAC幀包括幀(MAC)頭，數(shù)據(jù)分段以及幀檢驗(yàn)序列(FCS)。幀頭包含幀索引，幀索引使得會(huì)話能從其構(gòu)成會(huì)話的數(shù)據(jù)幀中進(jìn)行分段重組。幀被按照最低的幀號(hào)到最高的幀號(hào)的順序發(fā)送，其中幀號(hào)值從0開始并且為每個(gè)連續(xù)的分段增加1。
3.5重新發(fā)送過程所述的MAC協(xié)議支持ACK和NACK響應(yīng)作為其重新發(fā)送過程的部分。基于每個(gè)會(huì)話發(fā)送ACK和NACK響應(yīng)。如果會(huì)話包括若干幀，那么響應(yīng)包括關(guān)于會(huì)話中每個(gè)幀的信息。只要目的地站點(diǎn)接收到了指示要求響應(yīng)的會(huì)話，它就發(fā)送適當(dāng)?shù)捻憫?yīng)。響應(yīng)的發(fā)送開始于會(huì)話中最后一幀結(jié)束后的最多一個(gè)RIFS期間，而不管由VCS指示的介質(zhì)忙狀態(tài)。如果沒有接收到會(huì)話的最后一幀，則接收站點(diǎn)將不發(fā)送ACK響應(yīng)。
使用ACK控制幀發(fā)送ACK或NACK響應(yīng)，ACK控制幀的結(jié)構(gòu)在7.4.2.2節(jié)中有更詳細(xì)的說明。ACK幀中的AckBits字段表示會(huì)話中的哪個(gè)數(shù)據(jù)幀出錯(cuò)。每位表示對(duì)一個(gè)數(shù)據(jù)幀的ACK，每個(gè)ACK最多響應(yīng)8幀。值“1”表示負(fù)的ACK或NACK，而值“0”表示正的ACK。
如果接收機(jī)確定發(fā)生了會(huì)話中斷(在下面的3.6節(jié)中說明)，或者它從一個(gè)站點(diǎn)接收到了請(qǐng)求ACK(RA)，該站點(diǎn)不是該接收機(jī)所參與的最后一個(gè)會(huì)話的發(fā)射機(jī)，那么就發(fā)送ACK_FAIL幀，而不是發(fā)送ACK幀。
發(fā)送站點(diǎn)在接收到ARQ響應(yīng)后所采取的動(dòng)作列于下面的表3。
表3傳輸響應(yīng)解決方案響應(yīng) 解釋 動(dòng)作(s)ACK 傳輸成功結(jié)束會(huì)話NACK 在接收機(jī)檢測(cè)到出重新發(fā)送所需的數(shù)據(jù)幀錯(cuò)幀，表示壞信道無或攙雜 推斷的碰撞或可能等待ACK_Timeout的時(shí)間，并且假設(shè)ACK 是壞的信道 所有的幀都沒有接收到，發(fā)送帶有計(jì)算出的預(yù)留的RA幀無對(duì)RA的 推斷的碰撞或可能將RA重新發(fā)送RA_retries次，然后響應(yīng) 是壞的信道 發(fā)送RA_Fail以釋放信道圖9示出了表示本發(fā)明的MAC協(xié)議的ACK過程以及重新發(fā)送過程的圖。ACK響應(yīng)時(shí)間開始于最后一個(gè)數(shù)據(jù)幀的傳輸結(jié)束之后。在這個(gè)實(shí)例中，目的地節(jié)點(diǎn)發(fā)送‘00010001’的ACK位，這表示對(duì)數(shù)據(jù)幀0和4的NACK。作為響應(yīng)，源節(jié)點(diǎn)向目的地重新發(fā)送數(shù)據(jù)幀0和4。在重新發(fā)送后的ACK響應(yīng)時(shí)間內(nèi)，目的地節(jié)點(diǎn)發(fā)送剩余的ACK，例如，‘00000000’，它向源節(jié)點(diǎn)指示重新發(fā)送過程中沒有錯(cuò)誤。
注意，使用最大的功率水平以及最小的發(fā)送速率發(fā)送ACK幀，以便實(shí)現(xiàn)源正確接收的高可靠性。廣播傳輸不使用MAC層重新發(fā)送。多路廣播傳輸使用MAC層重新發(fā)送，包括上文中2.1.3節(jié)中說明的來自多路廣播組中的每個(gè)站點(diǎn)的ACK/NACK響應(yīng)。
在圖10中示出了表示本發(fā)明的MAC協(xié)議的ACK方法的流程圖。在最后一個(gè)分段被發(fā)送(步驟40)后，源等待ACK(步驟42)。接收到ACK或是ACK_FAIL(步驟44)。如果接收到了ACK，則將AckBits與0進(jìn)行比較(步驟48)并且如果相等(也就是正的ACK)，所述的方法成功地終止。如果AckBits不是0(也就是NACK)，則重新發(fā)送受損的分段(步驟50)，并且所述的方法繼續(xù)到步驟42。如果接收到了ACK_FAIL(步驟44)，則宣布鏈路失敗(步驟46)。
在圖11中示出了表示圖10中說明的ACK過程中的等待ACK方法部分的流程圖。首先，將timeout變量設(shè)置為當(dāng)前的ACK_timeout值(步驟60)。如果timeout沒有屆滿(步驟62)，就減少timeout(步驟64)，否則執(zhí)行發(fā)送請(qǐng)求ACK方法(步驟68)。如果成功地接收到了ACK(步驟66)，則所述的方法終止，否則過程重復(fù)步驟62。
在圖12中示出了表示圖10中說明的ACK過程中的請(qǐng)求ACK(RA)方法部分的流程圖。通常，在傳輸完會(huì)話中的最后一個(gè)幀后，發(fā)送站點(diǎn)等待接收ACK幀(步驟70)。如果發(fā)送站點(diǎn)沒有接收到ACK幀，則發(fā)送站點(diǎn)向接收站點(diǎn)重復(fù)發(fā)送ACK請(qǐng)求(請(qǐng)求ACK或RA幀)并且等待接收ACK。在發(fā)送完RA幀后，發(fā)送站點(diǎn)檢查重試的次數(shù)是否超過了預(yù)定的最大值(max_RA_retries)(步驟72)。如果超過了，就宣布發(fā)送失敗并且結(jié)束所述的方法(步驟76)。如果沒有超過，發(fā)送站點(diǎn)向接收站點(diǎn)發(fā)送RA幀(步驟74)，然后該站點(diǎn)等待ACK(步驟70)。將這些步驟重復(fù)max_RA_retries次或是直到接收到了ACK。
3.6會(huì)話中斷在成功地捕獲了信道后，接收機(jī)可以響應(yīng)表4中列出的以下事件中斷會(huì)話。
表4會(huì)話中斷事件事件說明行動(dòng)/職責(zé)會(huì)話超時(shí) 在Session_Timeout 在發(fā)送NACK之前，接收機(jī)確定發(fā)送剩余的之后信道不可捕獲 幀所需的時(shí)間是否將超過Session_Timeout。
如果是，其發(fā)送ACK_Fail，表示會(huì)話中斷。
發(fā)射機(jī)可通過再次捕獲信道重試發(fā)送該會(huì)話。
分組超時(shí) 分組在MAC層被延 在發(fā)送之前，發(fā)射機(jī)確定發(fā)送剩余的幀所需遲的時(shí)間超過了 的時(shí)間是否超過了分組超時(shí)。如果是，其丟Packet_Timeout 棄該分組。
太多的重 在發(fā)送NACK之前，接收機(jī)檢查是否超過了新發(fā)送Data_Retries_Threshold，如果是，其發(fā)送ACK_Fail，表示該會(huì)話中斷。發(fā)射機(jī)應(yīng)激活PLR過程(見8.2節(jié))，在此之后，它可以通過再次捕獲信道重試發(fā)送該會(huì)話。
當(dāng)站點(diǎn)確定信道可以被釋放時(shí)，站點(diǎn)也可以發(fā)送介質(zhì)釋放消息?？梢援?dāng)虛擬載波偵聽(VCS)信號(hào)指示通信信道忙(即通過預(yù)留計(jì)算)，但是不再需要該信道或該信道不能再使用時(shí)確定可以釋放信道。介質(zhì)釋放消息包括預(yù)留計(jì)數(shù)器的更新的值。發(fā)送所述的介質(zhì)釋放消息的站點(diǎn)可以(1)如果發(fā)現(xiàn)當(dāng)前的預(yù)留時(shí)間太短，則增加預(yù)留計(jì)數(shù)器的值；(2)如果發(fā)現(xiàn)當(dāng)前的預(yù)留時(shí)間太長(zhǎng)，則減少預(yù)留計(jì)數(shù)器的值；或者(3)如果發(fā)現(xiàn)不再需要該信道或是該信道不能使用時(shí)，將預(yù)留計(jì)數(shù)器的值設(shè)置為0以便立即釋放信道。
4.第二層轉(zhuǎn)發(fā)器所述的MAC協(xié)議適于提供第二層轉(zhuǎn)發(fā)，第二層轉(zhuǎn)發(fā)是指使用中間站點(diǎn)傳輸?shù)臅?huì)話。所述的中間站點(diǎn)稱為轉(zhuǎn)發(fā)器。轉(zhuǎn)發(fā)器從初始源站點(diǎn)(OS)接收整個(gè)會(huì)話，并且隨后將會(huì)話重新發(fā)送到初始的目的地站點(diǎn)(OD)。
在圖13中示出了表示本發(fā)明的MAC協(xié)議的轉(zhuǎn)發(fā)器建立過程的示意圖。當(dāng)源站點(diǎn)檢測(cè)到鏈路失敗時(shí)，它可以通過發(fā)送稱為轉(zhuǎn)發(fā)器搜索(RS)管理幀的專門的廣播消息，來搜索作為第二層轉(zhuǎn)發(fā)器的站點(diǎn)，所述的轉(zhuǎn)發(fā)器搜索(RS)管理幀的重新發(fā)送至成功的跳數(shù)被設(shè)置為0。所述的RS消息包括對(duì)轉(zhuǎn)發(fā)器站點(diǎn)的質(zhì)量要求。接收RS幀并且能夠以高于或等于RS幀中定義的要求的功率水平和速率(PLR)狀態(tài)與初始源(OS)站點(diǎn)以及初始目的地(OD)站點(diǎn)連接的站點(diǎn)可以以轉(zhuǎn)發(fā)器搜索響應(yīng)(RSR)幀進(jìn)行響應(yīng)。
OS等待長(zhǎng)為Repeater_Search_Timeout的時(shí)間后，選擇以最高PLR狀態(tài)響應(yīng)的站點(diǎn)作為其轉(zhuǎn)發(fā)器。在下面的步驟中，建立兩個(gè)新的鏈路地址(LA)一個(gè)在OS和轉(zhuǎn)發(fā)器之間，一個(gè)在轉(zhuǎn)發(fā)器和OD之間。這些LA僅用于通過所述的轉(zhuǎn)發(fā)器的會(huì)話傳輸。OS向選出的轉(zhuǎn)發(fā)器發(fā)送在OS和轉(zhuǎn)發(fā)器之間分配新的LDA的LAS幀。轉(zhuǎn)發(fā)器向OD發(fā)送第二LAS幀，該第二LAS幀在轉(zhuǎn)發(fā)器和OD之間分配新的LDA。
OD站點(diǎn)以給轉(zhuǎn)發(fā)器分配新的LSA的LASR幀響應(yīng)。當(dāng)轉(zhuǎn)發(fā)器接收到LASR幀時(shí)，它向OS站點(diǎn)發(fā)送作為響應(yīng)給OS分配新的LSA的LASR幀，這樣就完成了轉(zhuǎn)發(fā)器建立過程。如果轉(zhuǎn)發(fā)器在LASR_Timeout時(shí)間后沒有從OD站點(diǎn)接收到LASR幀，它就向OS發(fā)送指示連接失敗的失敗連接(FC)幀。
當(dāng)轉(zhuǎn)發(fā)器檢測(cè)到與OD站點(diǎn)間的鏈路失敗時(shí)，它就向OS和OD發(fā)送指示鏈路失敗和終止鏈路地址定義的RF幀。然后OS可以啟動(dòng)新的轉(zhuǎn)發(fā)器搜索過程以便通過不同的轉(zhuǎn)發(fā)器站點(diǎn)建立連接。如果OS檢測(cè)到與轉(zhuǎn)發(fā)器之間的鏈路失敗，它就向所述的轉(zhuǎn)發(fā)器發(fā)送源取消轉(zhuǎn)發(fā)器(SCR)幀，并且重新啟動(dòng)轉(zhuǎn)發(fā)器搜索過程。
OS每隔LE_interval就向OD站點(diǎn)發(fā)送鏈路存在(LE)幀。如果源接收到了鏈路存在響應(yīng)(LER)幀，則源作為響應(yīng)向轉(zhuǎn)發(fā)器站點(diǎn)發(fā)送源取消轉(zhuǎn)發(fā)器(SCR)幀，并且直接與目的地通信，這是因?yàn)楝F(xiàn)在存在有源和目的地之間的直接連接。
注意，可能因?yàn)榭梢杂米鬓D(zhuǎn)發(fā)器的站點(diǎn)在以前既沒有與OS通信也沒有和OD通信，所以O(shè)S可能在RSR_Timeout時(shí)間后沒有接收到RSR響應(yīng)幀。在這種情況下，OS廣播一個(gè)帶有信道檢測(cè)請(qǐng)求(CSR)的新的RS幀，所述新的RS幀的重新發(fā)送至成功的跳數(shù)(hops to live)字段被設(shè)置為0。接收具有等于或高于所要求的質(zhì)量的新的RS幀的站點(diǎn)，向OD站點(diǎn)發(fā)起CSR并且以RSR幀響應(yīng)OS，所述的RSR幀包括OD的信道檢測(cè)過程的結(jié)果。OS等待長(zhǎng)為Extended_Repeater_Search_Timeout的時(shí)間，此后它選擇有最好的信道檢測(cè)的站點(diǎn)，并且啟動(dòng)轉(zhuǎn)發(fā)器建立過程。
圖14中示出了表示在源站點(diǎn)執(zhí)行的本發(fā)明的轉(zhuǎn)發(fā)器方法的流程圖。由檢測(cè)到鏈路失敗的站點(diǎn)觸發(fā)所述的轉(zhuǎn)發(fā)器過程(步驟90)。然后發(fā)送轉(zhuǎn)發(fā)器搜索幀(步驟92)并且執(zhí)行等待LASR/RSR方法(步驟94)。如果接收到了RSR，則將LAS發(fā)送給所選出的轉(zhuǎn)發(fā)器(步驟96)。然后執(zhí)行等待建立連接(EC)方法(步驟98)。如果接收到了EC，則開始與轉(zhuǎn)發(fā)器之間的會(huì)話(步驟100)。如果沒有接收到EC，那么如果repeater_retries超過了max_repeater_retries(步驟108)，就選擇新的轉(zhuǎn)發(fā)器(步驟110)并且該方法繼續(xù)到步驟96，否則嘗試另一個(gè)RS重試并且該方法繼續(xù)到步驟92。
如果沒有接收到RSR(步驟94)，那么如果重試超過了max_RS_retries(步驟102)，則宣布鏈路失敗(步驟106)，否則增加重試數(shù)(步驟104)，并且嘗試另一個(gè)RS重試，并且該方法繼續(xù)到步驟92。
圖15示出了表示在轉(zhuǎn)發(fā)器上執(zhí)行的本發(fā)明的轉(zhuǎn)發(fā)器方法的流程圖。首先接收RS幀(步驟120)。如果源和目的地上的PLR狀態(tài)不高于最小值(步驟122)，則終止所述的方法。否則，發(fā)送RSR(步驟124)。如果沒有接收到LAS(步驟126)，該站點(diǎn)可以象上述解釋的那樣嘗試廣播CSR。否則發(fā)送RC幀(步驟128)，并且執(zhí)行等待LASR/RSR方法(步驟130)。如果沒有接收到LASR，那么如果重試沒有超過max_RC_retries(步驟142)，則增加重試(步驟144)并且嘗試另一個(gè)RC發(fā)送，繼續(xù)到步驟128。否則向源發(fā)送EC被設(shè)置為1的EC幀(步驟146)，并且終止所述的方法。
如果接收到了LASR幀(步驟130)，則向目的地發(fā)送LAS幀(步驟132)，并且向源發(fā)送EC被設(shè)置為0的EC幀(步驟134)。然后從源接收會(huì)話(步驟136)，并且與目的地進(jìn)行所述的會(huì)話(步驟138)。如果沒有發(fā)生鏈路失敗(步驟140)，則所述的方法返回，否則向源發(fā)送EC被設(shè)置為1的EC幀(步驟146)并且該方法返回。
圖16示出了表示本發(fā)明的等待LASR/RSR方法的流程圖。timeout首先被設(shè)置為RSR/LASR_Timeout的值(步驟150)。如果timeout屆滿(步驟152)，則所述的方法返回沒有接收到LASR/RSR(步驟160)。否則減少timeout(步驟154)并且然后檢查是否接收到了LASR或RSR幀(步驟156)。如果接收到了，則該方法返回接收到的LASR/RSR(步驟158)。
圖17示出了表示本發(fā)明的等待建立連接方法的流程圖。timeout首先被設(shè)置為EC_Timeout的值(步驟170)。如果timeout屆滿(步驟172)，則所述的方法返回沒有接收到EC(步驟180)。否則，減少timeout(步驟174)，并且然后檢查是否接收到了EC幀(步驟176)。如果接收到了，則該方法返回接收到的EC(步驟178)。
5.網(wǎng)絡(luò)同步所述的MAC協(xié)議適于使用下述的方案來可選擇地提供網(wǎng)絡(luò)同步。每個(gè)站點(diǎn)都維護(hù)全局時(shí)間(GT)計(jì)數(shù)器以記數(shù)到下一個(gè)滴答的時(shí)間。滴答的時(shí)間長(zhǎng)度是Tick_Interval秒長(zhǎng)。如果GT從下一個(gè)滴答開始小于Sync_Interval，則站點(diǎn)在信道訪問期間將使用長(zhǎng)RTS/CTS幀，由此發(fā)送站點(diǎn)用GT-RTS_Transmit_time-CTS_Transmit_Time值更新長(zhǎng)RTS幀的time to tick(TTT)字段。目的地站點(diǎn)用包含相同TTT值的長(zhǎng)CTS幀響應(yīng)。接收到所述的長(zhǎng)RTS的站點(diǎn)用TTT+CTS_Transmit_Time更新它們的GT。接收到長(zhǎng)CTS的站點(diǎn)用接收到的TTT值更新它們的GT。注意，TTT的值是從所述的控制幀的最后一位開始測(cè)量的。
在初始化后，站點(diǎn)等待1秒鐘以便接收GT更新，此后，站點(diǎn)使用請(qǐng)求GT更新(RGTU)管理幀發(fā)送請(qǐng)求以便接收GT更新。如果該幀有有效的LA，則該幀使用單播傳輸來發(fā)送。否則，其就使用重新發(fā)送至成功的跳數(shù)(hops to live)被設(shè)置為0的廣播傳輸。接收站點(diǎn)(單播或廣播)以GT更新響應(yīng)(GTUR)管理幀響應(yīng)。
6.介質(zhì)共享按照本發(fā)明，使用一種修改過的帶有隨機(jī)后退的CSMA/CA機(jī)制實(shí)現(xiàn)介質(zhì)共享。由MAC協(xié)議實(shí)現(xiàn)的介質(zhì)共享使用下述的機(jī)制虛擬載波偵聽(VCS)以及物理載波偵聽(PCS)、信道預(yù)留、后退和幀間隙。下面的節(jié)中將詳細(xì)說明每種機(jī)制。
注意，信道可以處于下面的3種狀態(tài)之一(1)忙-指示由VCS或PCS指示正在處理會(huì)話，(2)競(jìng)爭(zhēng)期間-指示會(huì)話已經(jīng)結(jié)束且信道不忙(站點(diǎn)可以以遞減的優(yōu)先級(jí)的順序競(jìng)爭(zhēng)信道)以及(3)空閑-如果在競(jìng)爭(zhēng)期間結(jié)束時(shí)沒有開始發(fā)送，則信道被定義為處于空閑狀態(tài)。
6.1虛擬載波偵聽機(jī)制MAC協(xié)議使用物理和虛擬載波偵聽功能來確定信道的狀態(tài)。信道可以處于3種狀態(tài)之一忙、競(jìng)爭(zhēng)或空閑。物理載波偵聽(PCS)是由PHY層提供的。虛擬載波偵聽(VCS)是由MAC層提供的。當(dāng)PCS或VCS指示信道忙時(shí)，就認(rèn)為該信道忙。否則該信道就處于競(jìng)爭(zhēng)或空閑狀態(tài)。
在當(dāng)前傳輸會(huì)話期間，可以根據(jù)由發(fā)射機(jī)或接收機(jī)發(fā)送的幀中所指示的預(yù)留時(shí)間來增加或減少VCS。站點(diǎn)可以僅當(dāng)VCS是0(也就是介質(zhì)不忙)并且物理載波偵聽為空閑時(shí)開始發(fā)送過程，這指示信道不忙。
每個(gè)接收站點(diǎn)為每個(gè)與它沒有參與的會(huì)話相關(guān)聯(lián)的LA對(duì)記錄預(yù)留計(jì)數(shù)器，并且在會(huì)話過程中適當(dāng)?shù)馗滤龅挠?jì)數(shù)器。VCS被設(shè)置為所有預(yù)留計(jì)數(shù)器的最大值。
表5列出了一些幀，這些幀使VCS按照它們中所規(guī)定的預(yù)留時(shí)間進(jìn)行更新。
表5設(shè)置VCS計(jì)時(shí)器接收幀類型新的預(yù)留計(jì)時(shí)器的值SST數(shù)據(jù)幀 該幀中的預(yù)留字段RTS RTS中的預(yù)留字段CTS CTS中的預(yù)留字段-CTS傳輸時(shí)間ACK ACK幀中的預(yù)留字段RA RA幀中的預(yù)留字段LST的第一數(shù)據(jù)幀 數(shù)據(jù)幀中的預(yù)留字段-幀傳輸時(shí)間第一個(gè)重新發(fā)送的數(shù)據(jù)幀 數(shù)據(jù)幀中的預(yù)留字段-幀傳輸時(shí)間沒接收到RTS、CTS幀或第一數(shù)據(jù)(會(huì)話中數(shù)據(jù)幀的個(gè)數(shù)-幀索引)*數(shù)幀的LST的數(shù)據(jù)幀 據(jù)幀的長(zhǎng)度+CIFS站點(diǎn)叫醒EIFSCRC8錯(cuò)誤的幀不變CRC16錯(cuò)誤且沒有來自規(guī)定的LA EIFS的預(yù)留幀6.2信道競(jìng)爭(zhēng)期間所述的MAC協(xié)議實(shí)現(xiàn)了基于優(yōu)先級(jí)的信道訪問方法，所述的方法可以使用任意數(shù)量的優(yōu)先級(jí)等級(jí)實(shí)現(xiàn)。所述的方法具有能夠適應(yīng)信道上的業(yè)務(wù)內(nèi)容的優(yōu)點(diǎn)。下面是對(duì)分優(yōu)先級(jí)的信道訪問方法的詳細(xì)說明。僅僅是出于說明的目的，使用包含4個(gè)優(yōu)先級(jí)等級(jí)的實(shí)例說明該方法。注意，本發(fā)明并不旨在限于該實(shí)例，因?yàn)楸绢I(lǐng)域技術(shù)人員可以使用在此公開的原理和方法實(shí)現(xiàn)任何數(shù)量的優(yōu)先級(jí)等級(jí)。
圖18示出了表示被分成多個(gè)分優(yōu)先級(jí)的競(jìng)爭(zhēng)窗口的競(jìng)爭(zhēng)期間的圖。所述的競(jìng)爭(zhēng)期間被劃分為4個(gè)競(jìng)爭(zhēng)窗口。站點(diǎn)在被分配給等于或小于等待發(fā)送的分組的優(yōu)先級(jí)的優(yōu)先級(jí)類別的競(jìng)爭(zhēng)窗口期間競(jìng)爭(zhēng)對(duì)信道的控制。按照下面說明的后退算法實(shí)現(xiàn)對(duì)信道的競(jìng)爭(zhēng)。在較高優(yōu)先級(jí)的競(jìng)爭(zhēng)期間內(nèi)，站點(diǎn)并不激活它們的后退過程并且并不減少它們的后退計(jì)數(shù)器。所述的競(jìng)爭(zhēng)窗口按遞減的優(yōu)先級(jí)順序排序，由此優(yōu)先級(jí)3最高而優(yōu)先級(jí)0最低。這種技術(shù)確保按照遞減的優(yōu)先級(jí)的順序發(fā)送分組。
每個(gè)優(yōu)先級(jí)等級(jí)的競(jìng)爭(zhēng)窗口的大小取決于(1)在同一優(yōu)先級(jí)等級(jí)中發(fā)送的站點(diǎn)的數(shù)量，以及(2)信道上發(fā)生的碰撞的數(shù)量。每個(gè)站點(diǎn)按照6.4節(jié)中說明的方法計(jì)算每個(gè)優(yōu)先級(jí)等級(jí)的競(jìng)爭(zhēng)窗口的大小。
注意，上面說明的方法是有效的并且是健壯的，它并不需要網(wǎng)絡(luò)中的站點(diǎn)間的全局同步。在站點(diǎn)使用不同的競(jìng)爭(zhēng)窗口大小的情況下，較低優(yōu)先級(jí)的幀被先于較高優(yōu)先級(jí)的幀發(fā)送的可能性是非常低的，這是因?yàn)檎军c(diǎn)僅在等于或小于它們自身的優(yōu)先級(jí)的優(yōu)先級(jí)類別期間減少它們的后退計(jì)數(shù)器。這種特性在基于PLC的網(wǎng)絡(luò)中尤其重要，在這種網(wǎng)絡(luò)中物理介質(zhì)包括大量的、使用同一信道的、部分重疊的小區(qū)。通過使得站點(diǎn)間有微小的差別，可以提供從一個(gè)小區(qū)到下一個(gè)小區(qū)的逐漸的變化。
在當(dāng)前會(huì)話結(jié)束后，信道從忙轉(zhuǎn)變到競(jìng)爭(zhēng)期間CIFS，這是由從忙轉(zhuǎn)變到空閑的VCS和PCS或是由該站點(diǎn)剛剛參與的會(huì)話的結(jié)束所指示的。
在優(yōu)先級(jí)與等待發(fā)送的幀相關(guān)聯(lián)的競(jìng)爭(zhēng)窗口開始的時(shí)候，啟動(dòng)下面說明的后退算法。當(dāng)后退計(jì)數(shù)器達(dá)到0時(shí)，站點(diǎn)開始競(jìng)爭(zhēng)信道。站點(diǎn)通過嘗試為發(fā)送預(yù)留信道而競(jìng)爭(zhēng)信道。如果要進(jìn)行會(huì)話發(fā)送，并且當(dāng)前競(jìng)爭(zhēng)窗口的優(yōu)先級(jí)比該會(huì)話的優(yōu)先級(jí)低，則立刻啟動(dòng)所述的后退算法。如果到達(dá)了優(yōu)先級(jí)比當(dāng)前要進(jìn)行的會(huì)話的優(yōu)先級(jí)高的新會(huì)話，則新的會(huì)話取代要進(jìn)行的會(huì)話競(jìng)爭(zhēng)信道。
6.3信道訪問后退算法在可以將會(huì)話發(fā)送到信道上之前，啟動(dòng)在此說明的后退過程。如果當(dāng)啟動(dòng)所述的后退算法時(shí)信道是空閑的，則站點(diǎn)立刻開始發(fā)送。否則站點(diǎn)在0到CWPX之間隨機(jī)產(chǎn)生后退，這是在與該站點(diǎn)的優(yōu)先級(jí)相應(yīng)的競(jìng)爭(zhēng)窗口的開始時(shí)啟動(dòng)的。當(dāng)后退達(dá)到0并且信道不忙時(shí)開始發(fā)送。通過如下面6.5節(jié)中說明的那樣嘗試預(yù)留信道開始會(huì)話的發(fā)送。
僅當(dāng)信道不忙并且在優(yōu)先級(jí)等于或小于要進(jìn)行的發(fā)送的優(yōu)先級(jí)的競(jìng)爭(zhēng)窗口期間，站點(diǎn)才減少后退值。如果在后退倒計(jì)數(shù)期間檢測(cè)到了發(fā)送，站點(diǎn)將推遲發(fā)送，直到下一個(gè)循環(huán)中的具有等于或小于它的優(yōu)先級(jí)的優(yōu)先級(jí)的競(jìng)爭(zhēng)窗口為止，并且從其以前的值開始減少后退計(jì)數(shù)器的值。
如果沒有檢測(cè)到幀(也就是錯(cuò)誤的檢測(cè))而停止了物理載波偵聽，則競(jìng)爭(zhēng)窗口從其以前的狀態(tài)開始并且后退從其以前的值繼續(xù)倒數(shù)。
如背景技術(shù)部分中說明的，為后退時(shí)隙(也稱為后退間隙或時(shí)隙)選擇的時(shí)間寬度可能會(huì)構(gòu)成大部分信道訪問機(jī)制的開銷。在另一方面，時(shí)隙不能太小使得站點(diǎn)不能夠識(shí)別出另一個(gè)站點(diǎn)已經(jīng)開始了發(fā)送。所述的MAC協(xié)議包括使用兩個(gè)由物理層提供的信號(hào)，即快速載波檢測(cè)(FCD)以及載波檢測(cè)(CD)來設(shè)置該時(shí)隙的寬度到一個(gè)大大小于現(xiàn)有技術(shù)的算法的時(shí)間的機(jī)制。
FCD信號(hào)是從物理層到MAC層的信號(hào)，它指示可能正在開始一個(gè)發(fā)送。該信號(hào)在發(fā)送開始之后非常快地到達(dá)，但是有相對(duì)高的偽報(bào)警率。CD信號(hào)也從物理層到MAC層，它以很高的可能性指示正在開始發(fā)送。這個(gè)信號(hào)在發(fā)送開始之后相對(duì)長(zhǎng)的一段時(shí)間后到達(dá)，但是有非常低的偽報(bào)警率。
現(xiàn)有技術(shù)的后退算法將時(shí)隙設(shè)定為CD時(shí)間。本發(fā)明的后退算法將時(shí)隙的寬度設(shè)定為FCD時(shí)間，這樣大大地降低了開銷。選擇FCD時(shí)間作為時(shí)隙(也就是后退時(shí)隙)具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，即所述的時(shí)隙足夠大以使得使用隨機(jī)后退時(shí)間的站點(diǎn)不會(huì)碰撞，同時(shí)它也大大短于物理層以高的可能性識(shí)別出發(fā)送已經(jīng)開始所用的時(shí)間。在此處給出的示例性實(shí)施例中，F(xiàn)CD時(shí)間和CD時(shí)間之間的比值最小為1∶6，這樣就提供了優(yōu)于傳統(tǒng)算法的很多優(yōu)點(diǎn)。
圖19示出了表示被劃分為多個(gè)分優(yōu)先級(jí)的競(jìng)爭(zhēng)窗口的競(jìng)爭(zhēng)期間的圖。所示的競(jìng)爭(zhēng)窗口196被分成多個(gè)CD時(shí)間194。然后每個(gè)CD時(shí)間進(jìn)一步分為多個(gè)FCD時(shí)間192。按照本發(fā)明，用于隨機(jī)選擇后退時(shí)間的時(shí)隙是FCD時(shí)間而不是CD時(shí)間。這大大地減少了站點(diǎn)獲得信道所需的時(shí)間。
本發(fā)明的后退算法旨在防止站點(diǎn)在同一時(shí)間競(jìng)爭(zhēng)信道。在當(dāng)前發(fā)送結(jié)束之后，站點(diǎn)可以開始競(jìng)爭(zhēng)信道。所述的競(jìng)爭(zhēng)期間被分成時(shí)隙。站點(diǎn)隨機(jī)地選擇在嘗試競(jìng)爭(zhēng)信道之前它必須推遲多少個(gè)時(shí)隙。如果在推遲的時(shí)間期間，另一個(gè)站點(diǎn)開始了發(fā)送，則站點(diǎn)等待下一次信道空閑。時(shí)隙的大小被這樣確定，以使得隨機(jī)選擇不同的推遲期間的站點(diǎn)不會(huì)在信道上碰撞。這意味著隨機(jī)選擇了一段較長(zhǎng)的推遲期間的站點(diǎn)將檢測(cè)到第二個(gè)站點(diǎn)已經(jīng)開始發(fā)送了。時(shí)隙的大小通常被設(shè)置為站點(diǎn)同步到信道上的分組所用的時(shí)間。然而時(shí)隙越大，后退算法加在信道訪問機(jī)制上的開銷就越多。
下面是后退算法的說明。圖20A和20B示出了表示本發(fā)明的MAC協(xié)議的后退機(jī)制的流程圖。在向信道發(fā)送新的會(huì)話之前，在與會(huì)話的優(yōu)先級(jí)對(duì)應(yīng)的競(jìng)爭(zhēng)窗口的開始啟動(dòng)后退算法。首先，站點(diǎn)從主機(jī)接收發(fā)送請(qǐng)求(步驟200)。然后將競(jìng)爭(zhēng)窗口(CW)設(shè)置成CWMin的值(步驟202)。在競(jìng)爭(zhēng)期間開始時(shí)，站點(diǎn)將后退時(shí)間隨機(jī)地選擇為多個(gè)時(shí)隙寬度，也就是從0到CWPX之間的值(步驟204)。如果在信道為空閑時(shí)啟動(dòng)后退算法，則站點(diǎn)可以立即開始發(fā)送，否則發(fā)送站點(diǎn)隨機(jī)選擇后退。
當(dāng)信道處于競(jìng)爭(zhēng)期間內(nèi)時(shí)(步驟206)，在等待更高的優(yōu)先級(jí)CWMin時(shí)間后(步驟208)，站點(diǎn)減少所述的后退時(shí)間(步驟210)。當(dāng)后退計(jì)數(shù)器不為0時(shí)(步驟212)，所述的方法檢查VPC以及PCS看信道是否空閑，并且減少后退計(jì)數(shù)器。當(dāng)后退計(jì)數(shù)器達(dá)到0時(shí)(步驟212)，如下面6.5節(jié)說明的那樣通過嘗試預(yù)留(或獲得)信道來進(jìn)行發(fā)送。通過發(fā)送RTS或RA幀實(shí)現(xiàn)預(yù)留信道(步驟214)。所述的協(xié)議實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)被設(shè)計(jì)用于捕獲信道的專門的控制分組請(qǐng)求發(fā)送(RTS)以及清除發(fā)送(CTS)。源站點(diǎn)和接收站點(diǎn)使用所述的RTS和CTS分組捕獲并預(yù)留信道。
如果RTS/RA幀超時(shí)(步驟216)，那么如果重試的次數(shù)小于RTS/RZ_first_retry(步驟220)，則按下面6.4節(jié)的說明調(diào)整CW的大小并且產(chǎn)生新的隨機(jī)后退(步驟232)。否則，調(diào)整CW的大小并且產(chǎn)生新的隨機(jī)后退(步驟224)。如果沒有達(dá)到max_RTS/RA_retries，則所述的方法繼續(xù)到在步驟206中檢查空閑信道狀態(tài)。否則，宣布鏈路失敗(步驟228)。
如果RTS/RA幀沒有超時(shí)(步驟216)，則站點(diǎn)檢查幀的接收(步驟218)。如果接收到了幀，則該方法返回，否則該方法繼續(xù)到步驟216。
這樣，按照所述的MAC協(xié)議，如果到達(dá)了FCD信號(hào)，則站點(diǎn)停止減少后退計(jì)數(shù)器。如果在接收到FCD信號(hào)后的CD時(shí)間內(nèi)沒有到達(dá)CD信號(hào)，這指示FCD信號(hào)是偽報(bào)警。然后站點(diǎn)繼續(xù)從接收到該FCD信號(hào)之前的時(shí)間點(diǎn)減少所述的后退計(jì)數(shù)器。如果CD信號(hào)到達(dá)了，則站點(diǎn)推遲發(fā)送并且等待下一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)期間。
站點(diǎn)僅當(dāng)信道不忙并且在優(yōu)先級(jí)等于或小于等待發(fā)送的會(huì)話的優(yōu)先級(jí)的競(jìng)爭(zhēng)窗口期間減少所述的后退值。如果在后退倒計(jì)數(shù)期間檢測(cè)到了發(fā)送，則站點(diǎn)將發(fā)送推遲到下一個(gè)循環(huán)當(dāng)?shù)竭_(dá)了與其優(yōu)先級(jí)對(duì)應(yīng)的競(jìng)爭(zhēng)窗口時(shí)為止。在那個(gè)時(shí)刻，該站點(diǎn)從它先前的后退計(jì)數(shù)器的值繼續(xù)減少該后退計(jì)數(shù)器的值。
在后退計(jì)數(shù)器屆滿并且競(jìng)爭(zhēng)信道成功之后才進(jìn)行發(fā)送。一旦完成了當(dāng)前的發(fā)送，站點(diǎn)就再次隨機(jī)地選擇后退的間隔。注意，后退時(shí)間的作用是使每個(gè)站點(diǎn)等待一個(gè)不同的時(shí)間，以將站點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)信道的時(shí)間分散開。因此按照站點(diǎn)和競(jìng)爭(zhēng)事件的數(shù)目設(shè)置后退時(shí)間。
6.4競(jìng)爭(zhēng)窗口大小的自適應(yīng)調(diào)整每個(gè)優(yōu)先級(jí)類別的競(jìng)爭(zhēng)窗口的大小都會(huì)被改變以便適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的當(dāng)前特性。按照本發(fā)明，每個(gè)站點(diǎn)所等待的后退時(shí)間開始于最后一個(gè)發(fā)送之后的一個(gè)隨機(jī)的時(shí)間。在0和競(jìng)爭(zhēng)窗口的大小之間選擇所述的隨機(jī)時(shí)間。
注意，競(jìng)爭(zhēng)窗口的大小在確定碰撞的可能性中起主要作用。另一個(gè)影響碰撞的可能性的因素是嘗試訪問信道的站點(diǎn)的數(shù)目。例如，考慮有20個(gè)站點(diǎn)等待在同一時(shí)間發(fā)送。如果每個(gè)站點(diǎn)在大小為10的競(jìng)爭(zhēng)窗口內(nèi)選擇了一個(gè)隨機(jī)數(shù)，那么可能將有許多碰撞。另一方面，如果競(jìng)爭(zhēng)窗口被擴(kuò)展到60，則可能僅有很少的碰撞。本發(fā)明提供了一種動(dòng)態(tài)地調(diào)整競(jìng)爭(zhēng)窗口的大小到任意給定的時(shí)間希望發(fā)送的站點(diǎn)的數(shù)目的機(jī)制。
圖21示出了表示估計(jì)的信道開銷時(shí)間相對(duì)于競(jìng)爭(zhēng)窗口的大小的圖。信道訪問過程的開銷包括下述部分的組合(1)靜寂期間，其中所有的站點(diǎn)都推遲發(fā)送，直到后退時(shí)間屆滿，以及(2)碰撞，此時(shí)兩個(gè)或多個(gè)站點(diǎn)嘗試在同一時(shí)間發(fā)送。如果減少競(jìng)爭(zhēng)窗口的大小，則碰撞的可能性就增加，反之亦然。這樣就存在一個(gè)最小化信道開銷的最優(yōu)的CW大小。這在圖中由被表示為‘A’的CW的大小來表示。
注意，圖中A點(diǎn)左側(cè)的坡度比A點(diǎn)右側(cè)的坡度陡。向A點(diǎn)左側(cè)移動(dòng)，碰撞的概率增加，直到最后信道開銷逐漸達(dá)到無窮大。向A點(diǎn)右側(cè)移動(dòng)，由于靜寂期間的增加，信道開銷逐漸增加。為了考慮到出于下述原因的誤差容限，取在A點(diǎn)右側(cè)的B點(diǎn)為最優(yōu)點(diǎn)。
不能準(zhǔn)確地估計(jì)最佳的CW大小主要是因?yàn)?1)估計(jì)過程的精確性和可靠性的限制，以及(2)需要花費(fèi)時(shí)間進(jìn)行調(diào)整的負(fù)荷隨時(shí)間動(dòng)態(tài)變化。
按照本發(fā)明，提供了一種用于調(diào)整競(jìng)爭(zhēng)窗口的大小的方法。使用估計(jì)出的要在信道上以同一優(yōu)先級(jí)類別進(jìn)行發(fā)送的站點(diǎn)數(shù)利用下述公式調(diào)整競(jìng)爭(zhēng)窗口的大小CW＝α·N 3≤α≤10 (7)其中α=K·1λ·Time_of_colliding_packetTime_slot--(8)]]>并且其中后退值值是每個(gè)站點(diǎn)在競(jìng)爭(zhēng)信道之前等待的隨機(jī)時(shí)間；CW是競(jìng)爭(zhēng)窗口，每個(gè)站點(diǎn)在其中隨機(jī)地選擇后退值；α是由模擬確定的因子；N是在任意給定的時(shí)間競(jìng)爭(zhēng)信道的站點(diǎn)的數(shù)目。N是實(shí)際數(shù)，并且E(N)是期望的站點(diǎn)的數(shù)目；K是由模擬確定的因子；Time_of_colliding_packet是競(jìng)爭(zhēng)分組期望的發(fā)送時(shí)間。它可以包括數(shù)據(jù)分組本身或包括控制分組；1/λ表示站點(diǎn)有分組要發(fā)送的概率。
注意，α和K被作為部分網(wǎng)絡(luò)規(guī)范固定下來，并且通過對(duì)每種特定的網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)進(jìn)行計(jì)算、測(cè)量和/或模擬來確定。
N的值可以使用下式之一估計(jì) 其中t的期望值為
E[t]=CWN+1--(10)]]>并且其中t是從允許站點(diǎn)發(fā)送的時(shí)刻到一個(gè)站點(diǎn)開始發(fā)送的時(shí)刻之間的實(shí)際時(shí)間；E[t]是t的期望值；每個(gè)站點(diǎn)發(fā)送它的CW。所有的站點(diǎn)通過測(cè)量從最后一次發(fā)送到當(dāng)前發(fā)送時(shí)間之間的時(shí)間來確定t。每個(gè)站點(diǎn)使用被發(fā)送的CW以及t計(jì)算估計(jì)的N。然后，每個(gè)站點(diǎn)使用下式計(jì)算新的NN新＝(1-β)·N1H+β·N估計(jì)(11)其中加權(quán)因子β通過模擬確定。然后站點(diǎn)使用公式(7)按下述的方式計(jì)算新的CW。
注意，可以給加權(quán)因子β分配兩個(gè)不同的值當(dāng)N新＜N估計(jì)時(shí)為β1，以及當(dāng)N新＞N估計(jì)時(shí)為β2。在啟動(dòng)以及當(dāng)每個(gè)新的站點(diǎn)進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)時(shí)，站點(diǎn)被賦予大的初始的N0，站點(diǎn)從這個(gè)初始的N0開始計(jì)算它們的第一個(gè)CW值。然而，此后，CW值被快速地調(diào)整為實(shí)際網(wǎng)絡(luò)的特性。
6.4.1考慮了隱藏節(jié)點(diǎn)問題的調(diào)整方法在兩種情況下可能在信道上發(fā)生碰撞(1)兩個(gè)或多個(gè)站點(diǎn)選擇了相同的隨機(jī)后退時(shí)間，以及(2)兩個(gè)站點(diǎn)相對(duì)于彼此隱藏。在第二種情況下，這兩個(gè)站點(diǎn)相互之間聽不到對(duì)方，但是可以聽到在網(wǎng)絡(luò)上的其他站點(diǎn)。在這種情況下，有可能一個(gè)站點(diǎn)在另一個(gè)站點(diǎn)結(jié)束發(fā)送之前就開始發(fā)送。
在第一種碰撞的情況下，發(fā)生碰撞的站點(diǎn)希望進(jìn)行重新發(fā)送，并且這樣一來就成為了想要競(jìng)爭(zhēng)信道的一組站點(diǎn)中的一部分。這是CSMA/CA方法的常規(guī)行為，而本發(fā)明的自適應(yīng)的CW大小的算法被設(shè)計(jì)以優(yōu)化該CW大小參數(shù)。
因?yàn)殡[藏的節(jié)點(diǎn)將無法接收到確認(rèn)并且將希望進(jìn)行重新發(fā)送，所以第二種碰撞的情況更加復(fù)雜。這種模式將重復(fù)到重新發(fā)送的數(shù)目已完畢時(shí)為止。上層的通信層將被通知，并且作為結(jié)果將再次產(chǎn)生分組，這將導(dǎo)致無限循環(huán)，直到上層的通信層關(guān)閉該連接為止。
按照本發(fā)明，可以通過允許有限次數(shù)的競(jìng)爭(zhēng)，此后在其之后站點(diǎn)宣布它懷疑那是隱藏的站點(diǎn)，也就是對(duì)某一數(shù)量的確認(rèn)的接收失敗表明這個(gè)失敗不是由于通常的碰撞而產(chǎn)生的，來避免無限循環(huán)的產(chǎn)生。
當(dāng)一個(gè)站點(diǎn)在第二個(gè)節(jié)點(diǎn)開始其發(fā)送之前結(jié)束了它的發(fā)送時(shí)，就避免了無限的循環(huán)。如果兩個(gè)站點(diǎn)使用大小為碰撞分組的大小或者更大的時(shí)隙來選擇隨機(jī)的后退時(shí)間，就可以確保這一點(diǎn)。在懷疑有隱藏節(jié)點(diǎn)情形的情況下，所有涉及到的站點(diǎn)都以碰撞分組的大小或者更大的大小為單位選擇隨機(jī)的后退數(shù)。在這種情況下，CW將是Y×colliding_packet_time_units，其中Y是預(yù)定的或者動(dòng)態(tài)設(shè)置的因子。因此，這些站點(diǎn)選擇了比網(wǎng)絡(luò)上其余站點(diǎn)相對(duì)要大的后退值。然而，最終兩個(gè)站點(diǎn)將互不碰撞地進(jìn)行發(fā)送。
6.5預(yù)留信道如上所述，當(dāng)后退計(jì)數(shù)器達(dá)到0時(shí)，站點(diǎn)嘗試通過使用LST中的控制幀或SST中的SST幀發(fā)送帶有預(yù)留計(jì)數(shù)器更新信息的幀來預(yù)留信道。在發(fā)送過程中，在重新發(fā)送或會(huì)話中斷的情況下對(duì)信道的預(yù)留進(jìn)行必要的更新。
6.5.1在長(zhǎng)會(huì)話傳輸中的信道預(yù)留站點(diǎn)通過發(fā)送請(qǐng)求發(fā)送(RTS)控制幀來嘗試預(yù)留信道。RTS幀包括新的發(fā)送所需要的預(yù)留時(shí)間，該新的發(fā)送包括來自目的地的ACK分組。目的地站點(diǎn)在RTS幀結(jié)束后的RIFS秒內(nèi)以清除發(fā)送(CTS)幀響應(yīng)。CTS幀包括從RTS分組中復(fù)制來的預(yù)留時(shí)間。
圖22示出了表示本發(fā)明的RTS/CTS過程的圖。如果接收機(jī)沒有足夠的資源來處理到來的發(fā)送，那么它就以CTS_Fail幀響應(yīng)。另外，使用發(fā)射機(jī)的最大功率水平以及最小發(fā)送速率發(fā)送RTS和CTS幀以便獲得最大的傳輸可靠性。
在發(fā)送站點(diǎn)接收到CTS幀后，它就在CTS幀結(jié)束之后的最長(zhǎng)為RIFS的時(shí)刻開始發(fā)送會(huì)話數(shù)據(jù)幀。在重新發(fā)送的情況下，ACK、RA以及第一幀更新信道的預(yù)留。下文中的6.5.3節(jié)中說明了預(yù)留計(jì)算。在會(huì)話中斷的情況下，如下文3.6節(jié)中說明的那樣釋放信道。如果發(fā)射機(jī)在CTS_Timeout之后沒有接收到對(duì)RTS的CTS響應(yīng)，則發(fā)射機(jī)認(rèn)為發(fā)生了碰撞，并且調(diào)用在6.6節(jié)中說明的預(yù)留重試過程。
6.5.2短會(huì)話傳輸中的信道預(yù)留SST中的信道預(yù)留只在帶有ACK的SST中有效。源站點(diǎn)發(fā)送包括預(yù)留值的SST幀。目的地站點(diǎn)以ACK幀響應(yīng)，如果需要，所述的ACK幀包括等于重新發(fā)送時(shí)間的預(yù)留時(shí)間。如果沒有接收到ACK幀，則源站點(diǎn)認(rèn)為發(fā)生了碰撞，并且調(diào)用在6.6節(jié)中說明的預(yù)留重試過程。
6.5.3預(yù)留計(jì)算在發(fā)送前所有的預(yù)留時(shí)間都被壓縮以適合一個(gè)字節(jié)的大小。這個(gè)字節(jié)用RES字段表示。每個(gè)接收站點(diǎn)將RES字段解壓縮，并且使用解壓縮的預(yù)留時(shí)間更新VCS計(jì)時(shí)器。從幀的被接收到的最后一位開始計(jì)數(shù)預(yù)留時(shí)間，該預(yù)留時(shí)間也被用來更新VCS計(jì)時(shí)器?？梢允褂萌魏芜m合的壓縮和解壓縮技術(shù)，使用何種技術(shù)對(duì)本發(fā)明的操作來說是不重要的。如下表中所述的那樣計(jì)算預(yù)留時(shí)間。
表6預(yù)留字段的值幀類型 發(fā)送預(yù)留字段RTSCTS_Time+(DATA_Time*DataNum)+ACK_Time+RA_Time+RIFS*4CTS復(fù)制RTS字段第一個(gè)數(shù)據(jù)幀/第一個(gè)重試復(fù)制CTS字段或ACKACK(DataNumRetries*DATA_Time)+ACKTime+RA_Time+RIFS*3+CIFSRA 復(fù)制最后一個(gè)RTS或ACK6.6預(yù)留重試過程如果源站點(diǎn)沒有接收到對(duì)預(yù)留幀的響應(yīng)或者接收到了CRC8或CRC16錯(cuò)誤的幀(RTS或SST幀)，則該站點(diǎn)認(rèn)為發(fā)生了碰撞并且調(diào)用預(yù)留重試過程。如果源站點(diǎn)接收到了不是響應(yīng)的有效的幀，則該站點(diǎn)推遲發(fā)送并且等待下一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)期間。
圖23示出了表示本發(fā)明的RTS方法的流程圖。第一步是將預(yù)留幀重新發(fā)送RTS_First_retries次(步驟240，242，244，246)。如果在RTS_First_retries之后沒有接收到響應(yīng)(步驟246)，則該站點(diǎn)隨機(jī)選擇新的后退并且重新發(fā)送所述的預(yù)留幀(步驟248，250，252，254，256)。這個(gè)步驟重復(fù)MAX_RTS_Retries次。
如果在MAX_RTS_Retries之后沒有接收到響應(yīng)(步驟256)，則源站點(diǎn)發(fā)送RTS_Fail幀并且調(diào)用新的LA分配過程(步驟258，260)。如果LA分配過程失敗了，則該站點(diǎn)宣布與目的地站點(diǎn)之間的鏈路失敗(步驟262)并且所述的方法返回。如果源站點(diǎn)接收到了CTS幀(步驟242或252)，則開始要進(jìn)行的會(huì)話的數(shù)據(jù)幀的發(fā)送(步驟264)。
注意，在第一個(gè)RTS/RA_First_retries次重試中，在重新發(fā)送之前，發(fā)射機(jī)隨機(jī)選擇Backoff_slotTime或Backoff_SlotTime*2的后退值。在下一個(gè)MAX_RTS/RA_Retries次重試期間，發(fā)射機(jī)將CWPX值增加到兩倍并且在每個(gè)重新發(fā)送之前隨機(jī)選擇新的后退值。CWPX的值不應(yīng)超過CWPX-MAX。
對(duì)每個(gè)成功的信道預(yù)留，將CWPX值減少一半，并且當(dāng)每次所述的競(jìng)爭(zhēng)窗口已過去且沒有發(fā)送開始，將CWPX值初始化到由6.2節(jié)中說明的公式計(jì)算出的值。
圖24示出了表示本發(fā)明的CTS方法的流程圖。首先將timeout設(shè)置為CTS_Timeout的值(步驟270)。當(dāng)沒有發(fā)生超時(shí)時(shí)(步驟272)，減少timeout(步驟274)并且執(zhí)行是否接收到了CTS幀的檢查(步驟276)。如果接收到了，方法返回接收到的CTS(步驟280)，否則方法繼續(xù)到步驟272的超時(shí)檢查。當(dāng)超時(shí)后，該方法返回超時(shí)(步驟278)。
6.7幀間隙介質(zhì)上的幀之間的時(shí)間間隔構(gòu)成了幀間隙，并且由于信號(hào)傳播與站點(diǎn)處理時(shí)間，幀間隙是必須的。如下所述，為MAC協(xié)議定義了三種幀間隙值。圖25示出了表示被插入在發(fā)送會(huì)話間的幀間隙的圖。
競(jìng)爭(zhēng)幀間隙(CIFS)定義為前一個(gè)會(huì)話的結(jié)束與新的競(jìng)爭(zhēng)期間的開始之間的間隔。在具有最高優(yōu)先級(jí)以及0后退的情況下，新的會(huì)話至少要在前一個(gè)會(huì)話結(jié)束后的不小于CIFS的時(shí)間開始。
響應(yīng)幀間隙(RIFS)定義為幀發(fā)送的結(jié)束和其相關(guān)響應(yīng)的開始之間的時(shí)間。注意，如果不期望有響應(yīng)，則CIFS是無效的。
對(duì)于當(dāng)站點(diǎn)沒有對(duì)介質(zhì)狀態(tài)的完全了解時(shí)的情形，定義了擴(kuò)展幀間隙(EIFS)。這可發(fā)生在站點(diǎn)僅僅收聽到了幀的一部分、接收到的幀中的錯(cuò)誤使得很難解碼或是當(dāng)該站點(diǎn)初次接入網(wǎng)絡(luò)時(shí)。EIFS優(yōu)選地大大長(zhǎng)于其他的幀間隙以避免引起正在進(jìn)行的會(huì)話的碰撞。
7幀格式7.1幀類型所述的MAC協(xié)議定義了兩種幀結(jié)構(gòu)類型數(shù)據(jù)幀和控制幀。兩種幀類型都由PHY報(bào)頭(幀控制)部分、凈負(fù)荷部分和幀校驗(yàn)序列(FCS)(也就是CRC)以及狀態(tài)部分構(gòu)成。下面的節(jié)中給出了兩種幀類型的具體結(jié)構(gòu)、內(nèi)容以及功能。
7.2位順序數(shù)據(jù)被以最重要字節(jié)在前、最重要位在前的方式傳遞給物理層，其中位號(hào)7是字節(jié)的MSB。在此給出的圖在左邊表示了最重要位或字節(jié)。
7.3幀結(jié)構(gòu)控制幀的幀格式包括幀控制以及其后的凈負(fù)荷和幀校驗(yàn)序列(FCS)/狀態(tài)。所述的幀控制包括在下面說明的控制信息，該控制信息被接收機(jī)用于將凈負(fù)荷解碼。所述的凈負(fù)荷具有在3到2048字節(jié)之間的按照幀的類型而變化的字節(jié)容量。
7.3.1幀控制報(bào)頭對(duì)于控制幀和數(shù)據(jù)幀，幀控制報(bào)頭具有不同的大小和內(nèi)容屬性?？刂茙褂?4位的幀控制，而數(shù)據(jù)幀使用40位的幀控制。
7.3.2凈負(fù)荷對(duì)于控制幀和數(shù)據(jù)幀，凈負(fù)荷具有不同的大小和內(nèi)容。控制幀具有固定的3字節(jié)的凈負(fù)荷而數(shù)據(jù)幀具有可以在4-2048字節(jié)之間變化的可變的凈負(fù)荷。
7.4控制幀圖26示出了表示控制幀的結(jié)構(gòu)的圖?？刂茙泄潭ǖ拈L(zhǎng)度，并且其格式包括24位的幀控制，其后是3字節(jié)的凈負(fù)荷和8位的幀校驗(yàn)序列(FCS)/狀態(tài)。
7.4.1幀控制報(bào)頭(控制幀)幀控制提供了由PHY層使用的關(guān)于該幀的參數(shù)。目的地站點(diǎn)使用幀控制信息識(shí)別幀類型以及幀參數(shù)。幀控制是長(zhǎng)為24位的字段。下面的表7中示出了位字段的定義。
表7幀控制字段字段位號(hào)位 定義值CT 23 1 有條件發(fā)送 0PL20-223 功率水平DC 19 1 數(shù)據(jù)/控制幀 1R 18 1 速率FT16-172幀類型TxW 10-156 Tx等待時(shí)間4-9 6 預(yù)留‘00XXXX’NID1-3 3網(wǎng)絡(luò)IDC 0 1 確認(rèn)7.4.1.1有條件發(fā)送如果有條件發(fā)送位(CT)是‘1’，則站點(diǎn)僅當(dāng)最后一個(gè)接收到的分組的CRC無錯(cuò)誤時(shí)才進(jìn)行發(fā)送。如果該位被設(shè)置為‘0’，那么站點(diǎn)不管最后一個(gè)分組的CRC是什么都進(jìn)行發(fā)送。該位被設(shè)置為‘0’。
7.4.1.2數(shù)據(jù)/控制幀類型如果數(shù)據(jù)/控制幀位(DC)設(shè)置為‘0’，則表示數(shù)據(jù)幀，而‘1’表示控制幀。該位被設(shè)置為‘1’以表示控制幀。
7.4.1.3速率速率位表示用于發(fā)送該幀的速率。速率位為‘0’表示全速(也就是4μs的碼元持續(xù)時(shí)間)，而速率位為‘1’表示半速(也就是8μs的碼元持續(xù)時(shí)間)。
7.4.1.4幀類型幀類型(FT)字段表示將要發(fā)送哪一種控制幀。下面的表8中列出了幀類型字段的值。
表8幀類型字段FT值 解釋00請(qǐng)求ACK幀(RA)01請(qǐng)求發(fā)送幀(DTS)10請(qǐng)求發(fā)送幀(CTS)11確認(rèn)幀(ACK)7.4.1.5Tx等待時(shí)間Tx等待時(shí)間是6位長(zhǎng)的字段，表示在發(fā)送請(qǐng)求后，在開始發(fā)送之前的延遲時(shí)間。Tx等待時(shí)間的分辨率是4μs。
7.4.1.6網(wǎng)絡(luò)ID3位的網(wǎng)絡(luò)ID字段表示調(diào)制解調(diào)器的網(wǎng)絡(luò)ID。這個(gè)字段是可由MAC配置的。網(wǎng)絡(luò)ID的默認(rèn)值為‘000’。
7.4.1.7確認(rèn)位確認(rèn)位向源站點(diǎn)指明前一個(gè)幀的接收是否正常。該位由目的地站點(diǎn)上的PHY層設(shè)置。值‘0’表示最后一幀受損，而值‘1’表示已經(jīng)正確地接收到了最后一幀。確認(rèn)位僅在接收時(shí)有效。該位由源站點(diǎn)的MAC層設(shè)置為‘0’。
7.4.2控制幀凈負(fù)荷結(jié)構(gòu)7.4.2.1RTS、CTS、RA圖27示出了表示RTS、CTS和RA控制幀的凈負(fù)荷結(jié)構(gòu)的圖。該3個(gè)字節(jié)的凈負(fù)荷包括1個(gè)字節(jié)的鏈路目的地地址(LDA)，1個(gè)字節(jié)的鏈路源地址(LSA)以及1個(gè)字節(jié)的預(yù)留字段。幀校驗(yàn)序列(FCS)/狀態(tài)在凈負(fù)荷之后。
7.4.2.2ACK結(jié)構(gòu)圖28示出了表示ACK幀格式的圖。ACK幀包括1個(gè)字節(jié)的XMAC地址、1個(gè)字節(jié)的確認(rèn)位(AckBits)字段以及1個(gè)字節(jié)的預(yù)留字段。幀校驗(yàn)序列(FCS)/狀態(tài)在凈負(fù)荷之后。
XMAC字段是6個(gè)字節(jié)的源站點(diǎn)MAC地址的異或(XOR)結(jié)果。XMAC的第1位是6個(gè)字節(jié)的源站點(diǎn)MAC地址中的每個(gè)字節(jié)的位0的XOR。XMAC的第2位是6個(gè)字節(jié)的源站點(diǎn)MAC地址中的每個(gè)字節(jié)的位1的XOR，依此類推。
AckBits字段用于確認(rèn)數(shù)據(jù)幀的接收。AckBits字段中的每一位對(duì)應(yīng)于對(duì)一個(gè)分段的ACK。ACK位在AckBits字段中的位置對(duì)應(yīng)于在會(huì)話中的幀索引?！?’表示正的ACK而‘1’表示NACK。
所述的預(yù)留字段用于為受損的數(shù)據(jù)幀的重新發(fā)送預(yù)留信道。
7.4.2.3失敗控制幀每個(gè)控制幀都有連接失敗指示選項(xiàng)。失敗控制幀與所有的RES位設(shè)置為‘0’的常規(guī)控制幀相同。
7.4.3幀校驗(yàn)序列以及狀態(tài)在發(fā)送方向，幀校驗(yàn)序列(FCS)是8位的字段，該包括8位的循環(huán)冗余校驗(yàn)(CRC)。使用下面的標(biāo)準(zhǔn)的8次生成多項(xiàng)式計(jì)算所述的FCS。
P8(x)＝X8+X7+X2+1 (13)該P(yáng)8生成多項(xiàng)式不是最大長(zhǎng)度的生成多項(xiàng)式。在接收方向，狀態(tài)字節(jié)如以下的下表9中說明的那面。
表9狀態(tài)字段描述位# 描述解釋7 ACK ‘1’-發(fā)射機(jī)接收到的最后一個(gè)分組正常4-6 信道質(zhì)量 0-3發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤4-7沒有發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤3 報(bào)頭 ‘1’-無效的報(bào)頭或是沒有發(fā)現(xiàn)報(bào)頭2 網(wǎng)絡(luò)ID ‘1’-錯(cuò)誤的網(wǎng)絡(luò)ID1 CRC8 ‘1’-檢測(cè)到CRC8錯(cuò)誤0 CRC16 ‘1’-檢測(cè)CRC16錯(cuò)誤
7.5數(shù)據(jù)幀圖29示出了表示數(shù)據(jù)幀的結(jié)構(gòu)的圖。所述的數(shù)據(jù)幀格式包括40位的幀控制報(bào)頭，其后為可變的4到2048字節(jié)的凈負(fù)荷以及8/16位的FCS/狀態(tài)字段。
7.5.1幀控制報(bào)頭(數(shù)據(jù)幀)幀控制報(bào)頭除了包括關(guān)于目的地站點(diǎn)的地址的信息之外還包括被目的地站點(diǎn)用于識(shí)別幀的類型的信息。幀控制報(bào)頭是40位的字段。下面的表10中列出了幀控制報(bào)頭的位字段定義。
表10幀控制字段定義字段 位# 位 定義CT391 有條件發(fā)送(見7.4.1.1節(jié))PL36-38 3 功率水平DC351 數(shù)據(jù)/控制，對(duì)于數(shù)據(jù)設(shè)置為‘0’(見7.4.1.2節(jié))R 341 速率(見7.4.1.3節(jié))PP32-33 2 每個(gè)碼元的位TxW 26-31 6 Tx等待時(shí)間(見7.4.1.5節(jié))Reserved 24-25 2 設(shè)置為‘00’DR231 雙倍速率LEN MSB 20-22 3 長(zhǎng)度字段的MSBNID 17-19 3 網(wǎng)絡(luò)ID(見7.4.1.6節(jié))C 161 確認(rèn)＝‘0’(見7.4.1.7節(jié))LEN LSB 8-15 8 長(zhǎng)度字段的LSBFCS 0-7 8 幀校驗(yàn)序列(見7.4.2.3節(jié))7.5.1.1每個(gè)碼元的位PP字段表示每個(gè)碼元的位數(shù)目?！?0’的PP值表示每個(gè)碼元有4位；‘01’表示每個(gè)碼元有5位；‘10’表示每個(gè)碼元有6位；以及‘11’表示每個(gè)碼元有7位。
7.5.1.2雙倍速率雙倍速率(DR)位表示是否使用雙倍速率發(fā)送該幀。在使用這種速率操作時(shí)可使用每個(gè)碼元最多6位?！?’值表示該速率是按照R和PP字段的?！?’值表示雙倍速率操作，PP字段不能是‘11’。
7.5.1.3凈負(fù)荷長(zhǎng)度凈負(fù)荷長(zhǎng)度字段以字節(jié)的形式指示凈負(fù)荷字段的長(zhǎng)度。該字段被分成兩個(gè)字段MSB LEN，表示數(shù)據(jù)長(zhǎng)度的3個(gè)MSB位；以及LSB LEN字段，表示8個(gè)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度的LSB位。這11位的凈負(fù)荷長(zhǎng)度字段允許凈負(fù)荷最長(zhǎng)有2048個(gè)字節(jié)的長(zhǎng)度。
7.5.2數(shù)據(jù)幀凈負(fù)荷結(jié)構(gòu)圖29示出了表示數(shù)據(jù)幀的結(jié)構(gòu)的圖。數(shù)據(jù)幀的凈負(fù)荷部分包括4-20字節(jié)的凈負(fù)荷報(bào)頭，可變長(zhǎng)度的會(huì)話報(bào)頭以及0-2043字節(jié)的數(shù)據(jù)字段。凈負(fù)荷前面是40位的幀控制，其后是8/16位的幀校驗(yàn)序列(FCS)/狀態(tài)字段。
7.5.2.1數(shù)據(jù)幀凈負(fù)荷報(bào)頭圖30示出了表示數(shù)據(jù)幀的凈負(fù)荷報(bào)頭部分的結(jié)構(gòu)的圖。凈負(fù)荷報(bào)頭的長(zhǎng)度可變并且可以在4個(gè)字節(jié)(對(duì)于VLA＝1的SST)到19個(gè)字節(jié)(對(duì)于VLA＝0并利用轉(zhuǎn)發(fā)器的SST)之間變化。凈負(fù)荷報(bào)頭包括下面這些字段16位的幀信息字段，8位的LDA(僅在VLA＝1時(shí))，8位的LSA(僅在VLA＝1時(shí))，8位的幀索引字段(僅在LST會(huì)話中)，48位的目的地MAC地址(僅在VLA＝0的SST幀中)，48位的源MAC地址(僅在VLA＝0的SST幀中，并且僅在第一幀或SST幀中)，8位的預(yù)留(RES)字段(僅在第一幀中或第一個(gè)重新發(fā)送中或SST幀中)，16位的分組超時(shí)字段(僅在會(huì)話被發(fā)送到轉(zhuǎn)發(fā)器時(shí))，1字節(jié)的會(huì)話報(bào)頭長(zhǎng)度字段(僅在LSHV＝1時(shí))以及2個(gè)字節(jié)的發(fā)射機(jī)時(shí)間戳字段(僅在TSE＝1時(shí))。
7.5.2.1.1幀信息圖31示出了表示數(shù)據(jù)幀的幀信息字段的結(jié)構(gòu)的圖。16位的幀信息字段包括列于下面表11中的字段。
表11幀信息字段字段 位# 位 定義PV14-152 協(xié)議版本＝‘00’L/S 13 1 LST或SSTTxT 11-122 傳輸類型DT10 1 數(shù)據(jù)類型P 8-9 2 幀優(yōu)先級(jí)在LST中-第一幀指示FF/ACK71 在SST中-ACK/沒有ACK指示LSHV 61 長(zhǎng)會(huì)話報(bào)頭有效TSE 51 時(shí)間戳存在有效的LA-在SST會(huì)話中有效(為L(zhǎng)ST預(yù)留)Reserved 0-3 4 預(yù)留位協(xié)議版本字段表示正在使用的MAC的版本。假設(shè)僅有1個(gè)版本正在使用，發(fā)射機(jī)將這些位設(shè)置為‘00’。如果PV不是‘00’，則接收機(jī)丟棄該幀。L/S類型字段表示該幀是否包括LST或SST會(huì)話?！?’表示LST會(huì)話而‘1’表示SST會(huì)話。傳輸類型字段如下面所述的那樣表示傳輸?shù)念愋汀?0’表示單播傳輸；‘10’表示多播數(shù)據(jù)幀；‘11’表示廣播數(shù)據(jù)幀(‘01’預(yù)留)。
數(shù)據(jù)類型字段如下所述的那樣表示數(shù)據(jù)幀的類型‘0’表示數(shù)據(jù)幀，而‘1’表示管理幀。優(yōu)先級(jí)位確定當(dāng)前數(shù)據(jù)會(huì)話的優(yōu)先級(jí)，其中‘00’是最低的優(yōu)先級(jí)，‘11’是最高的優(yōu)先級(jí)。
對(duì)于LST和SST會(huì)話，first frame/ACK字段有不同的含義。對(duì)于LST會(huì)話，這個(gè)字段如下述的那樣表示該幀是為第一幀或是第一個(gè)重新發(fā)送‘0’表示第2到第8個(gè)幀，‘1’表示第一幀或第一個(gè)重新發(fā)送。對(duì)于SST會(huì)話，這個(gè)字段表示是否需要來自目的地站點(diǎn)的ACK?！?’表示不需要ACK，‘1’表示需要ACK。
LSHV字段表示該會(huì)話報(bào)頭是否包括多于一個(gè)分組。如果該會(huì)話報(bào)頭包括多于一個(gè)分組，那么凈負(fù)荷報(bào)頭就包括會(huì)話報(bào)頭長(zhǎng)度字段。LSHV值為0表示該會(huì)話報(bào)頭包括一個(gè)分組，而LSHV值為1表示會(huì)話包括2個(gè)或多個(gè)分組。TSE字段起表示是否有時(shí)間戳字段的作用。TSE的值為0表示沒有時(shí)間戳，而TSE的值為1表示有時(shí)間戳。
有效的LA(VLA字段)僅在SST幀中有效。在LST幀中，該位被發(fā)射機(jī)設(shè)置為‘0’，并且被接收機(jī)忽略掉。在幀信息字段中的VLA位用于表示LA地址是否有效?！?’表示LA無效，‘1’表示LA有效。如果LA無效，則使用源和目的地的MAC地址。
7.5.2.1.2幀索引8位的幀索引字段包括兩個(gè)子字段4位的總計(jì)幀字段以及4位的幀索引?？値硎緯?huì)話中的幀的總數(shù)，幀索引表示會(huì)話中的幀的索引。
7.5.2.2幀校驗(yàn)序列/狀態(tài)在發(fā)射機(jī)，有兩個(gè)FCS(1)報(bào)頭FCS，包括幀控制報(bào)頭的最后8位，以及(2)在凈負(fù)荷字段后面的數(shù)據(jù)FCS。在接收機(jī)，狀態(tài)字節(jié)被插入在如上面7.4.2節(jié)中規(guī)定的凈負(fù)荷字段的后面。報(bào)頭CRC與控制幀的8位CRC是相同的(見7.4.2節(jié))。數(shù)據(jù)FCS是包括16位循環(huán)冗余校驗(yàn)(CRC)的16位的字段。使用下面的標(biāo)準(zhǔn)的16次生成多項(xiàng)式計(jì)算數(shù)據(jù)FCS。
P16(X)＝X16+X15+X2+1(16)7.5.3廣播凈負(fù)荷結(jié)構(gòu)廣播凈負(fù)荷與常規(guī)的數(shù)據(jù)凈負(fù)荷類似，不同之處為其凈負(fù)荷報(bào)頭包括兩個(gè)另外的字段廣播ID(BID)以及重新發(fā)送至成功的跳數(shù)(HTL)字段。見3.3.2節(jié)。
7.5.4多路廣播凈負(fù)荷結(jié)構(gòu)圖32示出了表示多路廣播數(shù)據(jù)幀的凈負(fù)荷結(jié)構(gòu)的圖。多路廣播凈負(fù)荷包括兩個(gè)字節(jié)的幀信息(見7.5.2.1.1節(jié))、1個(gè)字節(jié)的幀編號(hào)(僅存在于LST會(huì)話中)(見7.5.2.1.1節(jié))、1個(gè)字節(jié)的RES(僅存在于第1個(gè)幀中或是笫一個(gè)重新發(fā)送中或是SST中)、1個(gè)字節(jié)的會(huì)話報(bào)頭字段、表示在多路廣播組中的站點(diǎn)的數(shù)目的1個(gè)字節(jié)的NumOfLA、對(duì)于目的地‘x’的16位的LDAx、LSAx字段、凈負(fù)荷數(shù)據(jù)、其后的從目的地‘x’請(qǐng)求ACK的1個(gè)字節(jié)的AckBits。注意，所述的AckBits以0填充以便成為一個(gè)完整的字節(jié)。注意，幀信息字段中的傳輸類型TxT字段被設(shè)置為‘10’以指示是多路廣播傳輸。所述的幀信息字段還包括2位的PV、1位的L/S、1位的DT、1位的FF、2位的P以及7位的預(yù)留字段。
8.層管理8.1鏈路地址分配過程如上所述，使用6個(gè)字節(jié)的MAC地址識(shí)別網(wǎng)絡(luò)上的每個(gè)站點(diǎn)。必須為每個(gè)站點(diǎn)使用6個(gè)字節(jié)是因?yàn)镸AC地址不僅是邏輯網(wǎng)絡(luò)中的站點(diǎn)的唯一標(biāo)識(shí)，而且還是作為物理實(shí)體的站點(diǎn)的唯一標(biāo)識(shí)。然而在邏輯網(wǎng)絡(luò)中，可以分配邏輯地址以便減小地址空間的大小。例如，如果邏輯網(wǎng)絡(luò)最多有256個(gè)站點(diǎn)，則一個(gè)字節(jié)的邏輯地址就足夠了，這樣就減少了多于80％的地址的大小。如上所述，在RTS和CTS幀中使用站點(diǎn)地址，這樣就減少了地址的開銷并且由此大大減少了MAC層的總開銷。
在中央控制的網(wǎng)絡(luò)中部署邏輯地址如下所述。由中央控制器為每個(gè)加入該網(wǎng)絡(luò)的站點(diǎn)分配一個(gè)邏輯地址。在分布式網(wǎng)絡(luò)中，分配邏輯地址的過程也必須以分布式的方式進(jìn)行。在分布式網(wǎng)絡(luò)中分配邏輯地址的主要問題是確保站點(diǎn)不會(huì)選擇已經(jīng)被使用的邏輯地址。
為了確保邏輯地址是唯一的，本發(fā)明提供了一種在站點(diǎn)間執(zhí)行的接合過程。本發(fā)明還使在存儲(chǔ)器分配和地址搜索時(shí)間方面能非常有效地實(shí)現(xiàn)鏈路地址。按照本發(fā)明的MAC協(xié)議，不是使用包括1個(gè)字節(jié)的源地址和1個(gè)字節(jié)的目的地地址的2個(gè)字節(jié)的邏輯地址，而是使用2個(gè)字節(jié)的鏈路地址(LA)。在每個(gè)發(fā)送中僅使用與2個(gè)字節(jié)的邏輯地址有相同開銷的單個(gè)2個(gè)字節(jié)的LA。與表示網(wǎng)絡(luò)中的站點(diǎn)的唯一地址的邏輯以及MAC地址相對(duì)，LA是識(shí)別兩個(gè)站點(diǎn)間的鏈路的唯一地址。使用鏈路地址的優(yōu)點(diǎn)(與站點(diǎn)地址相比)是在保持相同的地址大小和開銷(也就是2字節(jié))的同時(shí)，獲得了大得多的地址空間，也就是與使用邏輯地址的28相比，其為216。
當(dāng)要建立在網(wǎng)絡(luò)中的兩個(gè)站點(diǎn)間的新的連接時(shí)，建立在這兩個(gè)站點(diǎn)間的新的LA。LA包括兩個(gè)1字節(jié)的部分分別為鏈路源地址(LSA)以及鏈路目的地地址(LDA)。LSA與發(fā)送站點(diǎn)相關(guān)聯(lián)，LDA與接收站點(diǎn)相關(guān)聯(lián)。每個(gè)站點(diǎn)從每個(gè)站點(diǎn)維護(hù)的地址表中存儲(chǔ)的未使用的值中隨機(jī)地選擇LSA與LDA。該值可以在0x00和0xFD之間變化。注意，值0xFF對(duì)于LSA和LDA都是非法的，并且只用于BLA廣播傳輸中。
每個(gè)站點(diǎn)用與其他站點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的所有被分配的LA維護(hù)所述的地址表。當(dāng)使用一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器時(shí)，可能有多于1個(gè)的LA與每個(gè)站點(diǎn)相關(guān)聯(lián)。接收到與已經(jīng)與之建立了LA的站點(diǎn)建立新的LA的請(qǐng)求的站點(diǎn)，丟棄舊的LA并且建立新的LA。
所述的鏈路地址用于一對(duì)站點(diǎn)間的所有傳輸。每個(gè)站點(diǎn)都維護(hù)包含已定義的LSA和LDA對(duì)的地址表，每條鏈路有一個(gè)項(xiàng)。每個(gè)站點(diǎn)還例如通過維護(hù)雙重鏈路列表來維護(hù)存儲(chǔ)有MAC地址與鏈路地址間的雙向映射的表。通常，使用鏈路地址表建立鏈路地址。所述的鏈路地址表的長(zhǎng)度為256，其中每個(gè)記錄適于存儲(chǔ)8位的鏈路地址以及各種與統(tǒng)計(jì)相關(guān)的數(shù)據(jù)，例如成功的以及失敗的幀傳輸?shù)臄?shù)目，錯(cuò)誤接收的幀的數(shù)目，發(fā)送和接收的ACK的數(shù)目，重新發(fā)送的數(shù)目等等。存儲(chǔ)在該表中的值0xFF表示該鏈路地址是可用的。在加電時(shí)或復(fù)位后，該表的內(nèi)容被初始化為0xFF。每個(gè)站點(diǎn)將具有0xFFFF的廣播鏈路地址的消息識(shí)別為廣播傳輸。這樣，第256個(gè)項(xiàng)被預(yù)留并且不能用于單播消息。
發(fā)送源站點(diǎn)從鏈路地址表中的可用的地址項(xiàng)中隨機(jī)地選擇地址。選出的地址用作在表中的查找，并且是源站點(diǎn)的LDA。該站點(diǎn)將選出的LDA發(fā)送給目的地接收站點(diǎn)。然后目的地從其鏈路地址表內(nèi)的可用的地址項(xiàng)中隨機(jī)地選擇項(xiàng)。目的地站點(diǎn)將接收到的LDA存儲(chǔ)在該表中。存儲(chǔ)LDA的地址為L(zhǎng)SA，并且將LSA返回給源站點(diǎn)。當(dāng)接收到LSA后，源站點(diǎn)將接收到的LSA存儲(chǔ)在所述的表的LDA地址處。
當(dāng)發(fā)送消息時(shí)，源站點(diǎn)通過首先使用目的地MAC地址查找LA來形成LA。然后使用LDA(也就是表中的查找地址)以及LSA(也就是表中LDA地址處的內(nèi)容)形成所述的LA。
在目的地，檢查L(zhǎng)A以確定該消息是否是發(fā)給這個(gè)站點(diǎn)的。這是通過使用后半個(gè)LA(也就是由源發(fā)送的LSA)作為在其表中的查找地址并且將該內(nèi)容與所述消息中的前半個(gè)LA(也就是由源發(fā)送的LDA)進(jìn)行比較來實(shí)現(xiàn)的。
可以使用長(zhǎng)RST以及長(zhǎng)CTS幀或是通過使用兩個(gè)管理幀，即鏈路地址設(shè)置(LAS)以及鏈路地址設(shè)置響應(yīng)(LASR)實(shí)現(xiàn)鏈路地址分配過程。所述的LAS幀由發(fā)起站點(diǎn)發(fā)送，并且包括LA的LDA部分。所述的LASR幀由目的地站點(diǎn)發(fā)送，并且包括LA的LSA部分。下面的小節(jié)中說明了建立鏈路地址的過程。
8.1.1使用管理幀的鏈路地址建立按照本發(fā)明，兩個(gè)站點(diǎn)使用鏈路地址相互間通信。下面的過程用于在兩個(gè)站點(diǎn)間使用LAS和LASR管理分組建立鏈路地址。然而，在建立鏈路地址之前，使用帶有ACK以及VLA＝0的SST分組進(jìn)行通信。
圖33示出了表示發(fā)送站點(diǎn)的鏈路地址分配方法的流程圖。首先，發(fā)送站點(diǎn)隨機(jī)地從一列未用過的LDA中選擇新的LDA(步驟290)。然后向接收站點(diǎn)發(fā)送具有所述的新的LDA的LAS幀(步驟292)。然后，發(fā)送站點(diǎn)等待從目的地站點(diǎn)接收LASR幀(步驟294)。如果接收到了LASR幀，則用接收到的LSA更新地址表(步驟302)。否則，如果達(dá)到了LSAR超時(shí)(步驟296)，則將此過程重復(fù)MAX_LAS_retries次(步驟298)。如果在最大次數(shù)的重試后還沒有接收到LASR幀，則宣布鏈路失敗(步驟300)。
圖34示出了表示接收站點(diǎn)的鏈路地址分配方法的流程圖。從發(fā)送站點(diǎn)接收LAS幀(步驟310)。然后，目的地站點(diǎn)從可用的LSA池(pool)中隨機(jī)地選擇新的LSA(步驟312)。然后目的地站點(diǎn)用接收到的LDA更新它的地址表，這樣就完成了LA(步驟314)。然后它將所選出的LSA在ARLS幀中發(fā)送給發(fā)送站點(diǎn)(步驟316)，此后該選出的LSA被記錄在發(fā)送站點(diǎn)的地址表中。
注意，如果LASR沒有被確認(rèn)，則目的地站點(diǎn)將所述的新的LA標(biāo)記為“有問題的”，但是并不從其LA表中刪除它的項(xiàng)。如果發(fā)送站點(diǎn)使用該新的LA發(fā)起會(huì)話，則接收站點(diǎn)將該LA的狀態(tài)改變?yōu)椤耙呀ⅰ?。如果接收站點(diǎn)必須發(fā)起與發(fā)射機(jī)的新的會(huì)話，不用該“有問題的”LA而是建立新的LA。
8.1.2使用長(zhǎng)RTSCTS幀的鏈路地址建立使用長(zhǎng)RTS和長(zhǎng)CTS控制幀捕獲信道。發(fā)送站點(diǎn)使用長(zhǎng)RTS的LDA字段分配LDA，接收站點(diǎn)通過使用長(zhǎng)CTS中的LSA字段分配LSA來進(jìn)行響應(yīng)，這樣就完成了新的LA。使用長(zhǎng)RTS和CTS幀的優(yōu)點(diǎn)是不需要在發(fā)送主機(jī)數(shù)據(jù)分組之前等待，直到建立了LA為止。
8.1.3鏈路地址重復(fù)的解決方案上述的結(jié)合大的鏈路地址空間(216個(gè)可能的鏈路地址)的LA算法顯著地減少了碰撞的可能性。然而在某些極端的情況下，可能會(huì)出現(xiàn)重復(fù)的鏈路地址。本發(fā)明的MAC協(xié)議包括解決重復(fù)的鏈路地址的機(jī)制。出現(xiàn)重復(fù)的鏈路地址可以產(chǎn)生下面的影響之一(1)來自兩個(gè)站點(diǎn)的CTS響應(yīng)幀發(fā)生碰撞，阻止了在源站點(diǎn)對(duì)任一個(gè)的接收，或(2)僅接收到一個(gè)CTS響應(yīng)幀，但是該響應(yīng)幀來自錯(cuò)誤的站點(diǎn)，(3)兩個(gè)站點(diǎn)都以CTS響應(yīng)，在源站點(diǎn)正確地接收到了這兩個(gè)響應(yīng)。
因?yàn)樵床荒芟蚰康牡卣军c(diǎn)進(jìn)行發(fā)送，所以第一種情況易于引起鏈路失敗。為了解決這種類型的重復(fù)地址問題，源站點(diǎn)在宣布鏈路失敗之前嘗試建立新的鏈路地址(使用管理幀的方法)。
第二種和第三種情況易于引起分組被錯(cuò)誤的站點(diǎn)所接收。為了解決這種類型的重復(fù)地址問題，源站點(diǎn)將目的地站點(diǎn)的MAC地址插入到分組中。接收到該分組后，目的地站點(diǎn)檢查該MAC地址，如果不匹配，則目的地丟棄這個(gè)包并且建立新的LA。否則，按上述進(jìn)行處理。
8.2功率和速率的自適應(yīng)功率和速率自適應(yīng)過程假設(shè)物理層適于在傳輸會(huì)話期間改變其功率和速率的設(shè)置。該算法適用于實(shí)現(xiàn)為包括具有這種能力的物理層的收發(fā)信機(jī)。所述的MAC協(xié)議適于改變正在進(jìn)行的連接的功率水平和速率以便增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)中的連接性和可靠性。MAC層使用從信道上收集的統(tǒng)計(jì)信息來管理速率和功率。
功率水平和速率的組合定義為功率水平和速率(PLR)狀態(tài)。PLR狀態(tài)的范圍是從1到m，PLR狀態(tài)1對(duì)應(yīng)于最小的功率水平和最大的速率，而PLR狀態(tài)m對(duì)應(yīng)于最大的功率水平和最小的速率。對(duì)于每條鏈路，發(fā)射機(jī)使用下面給出的公式11動(dòng)態(tài)地計(jì)算受損數(shù)據(jù)幀的百分比PrErrData。
在會(huì)話期間并不改變PLR狀態(tài)。增加、降低或不改變PLR狀態(tài)的決定是由發(fā)射機(jī)在會(huì)話的第一RTS幀的發(fā)送之前進(jìn)行的。分段的長(zhǎng)度FragmentLength是按照發(fā)送速率確定的。如果MaxFragNumber的數(shù)據(jù)幀的傳輸超過了Session_Timeout，則減少該分段的長(zhǎng)度以便符合Session_Timeout的限制(見3.3節(jié))。
按照發(fā)射機(jī)使用的發(fā)送速率計(jì)算ACK幀中的預(yù)留字段。當(dāng)會(huì)話結(jié)束后，發(fā)射機(jī)記錄發(fā)送中使用的功率水平和速率。所述的功率水平和速率記錄將用于同一鏈路上的下一個(gè)發(fā)送。
按照本發(fā)明，每個(gè)站點(diǎn)都維護(hù)稱作NeighboredStations的數(shù)據(jù)庫，這個(gè)數(shù)據(jù)庫用于存儲(chǔ)收集到的統(tǒng)計(jì)信息。該NeighboredStations數(shù)據(jù)庫包括對(duì)于該站點(diǎn)所維護(hù)的每條鏈路的項(xiàng)。每個(gè)項(xiàng)包括下面的字段LastPL在這條鏈路上使用的最后一個(gè)功率水平；LastRate在這條鏈路上使用的最后一個(gè)速率；PrErrData受損數(shù)據(jù)幀的百分比；注意，LastPL和LastRate字段在站點(diǎn)結(jié)束發(fā)送會(huì)話時(shí)被更新。使用兩個(gè)計(jì)數(shù)器如下計(jì)算量PrErrDatePrErrDat[%]=((1-α)×ErrDateFrameTotalNumOfRecData+α×PrErrData/100)*100--(17)]]>其中TotalNumOfRecData是從該鏈路上接收到的數(shù)據(jù)幀的總數(shù)(包括錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)幀)；ErrDataFrame是從這條鏈路上接收到的錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)幀的數(shù)目；α是分配給統(tǒng)計(jì)歷史的權(quán)值；當(dāng)該站點(diǎn)接收和發(fā)送會(huì)話時(shí)，更新TotalNumOfRecData和ErrDataFrame量。在PLR狀態(tài)變化后，量PrErrDat復(fù)位為0。
PLR狀態(tài)按如下方式變化。如果PrErrDat比DecPLRThreshold高，則發(fā)射機(jī)降低PLR狀態(tài)。對(duì)于PLR狀態(tài)1到n，DecPLRThreshold與PLIncThreshold相等。對(duì)于PLR狀態(tài)n+1到m，DecPLRThreshold與RDecThreshold相等。在降低了特定鏈路的速率后，發(fā)射機(jī)將該鏈路的所有計(jì)數(shù)器復(fù)位。
如果PrErrDat比IncPLRThreshold低NumOfGoodSessions次，則發(fā)射機(jī)增加PLR狀態(tài)。對(duì)于PLR狀態(tài)1到n，NumOfGoodSessions與PLDecThreshold相等。對(duì)于PLR狀態(tài)n+1到m，NumOfGoodSessions與RIncThreshold相等。在增加了鏈路的速率后，發(fā)射機(jī)將該鏈路的所有計(jì)數(shù)器復(fù)位。
為了適用于TCP協(xié)議，初始的PLR水平被設(shè)置為最低的水平，以便確保連接性，IncPLRThreshold和DecPLRThreshold從小的數(shù)值開始，并且隨著每個(gè)PLR狀態(tài)的增加而增加，直到達(dá)到它們的最終值。
8.3統(tǒng)計(jì)信息按照本發(fā)明，站點(diǎn)使用對(duì)收集的統(tǒng)計(jì)信息的請(qǐng)求(RGS)幀從其他站點(diǎn)接收統(tǒng)計(jì)信息。收到該請(qǐng)求的站點(diǎn)使用收集的統(tǒng)計(jì)信息響應(yīng)(GSR)幀響應(yīng)。GSR幀被作為MAX_HTL被初始化為0的廣播會(huì)話發(fā)送?？蛇x地，每個(gè)站點(diǎn)適于周期性地每隔StatInterval廣播MAX_HTL等于0的GSR幀。另外，每個(gè)站點(diǎn)廣播管理幀，所述的管理幀包括該站點(diǎn)在過去的StatInterval秒內(nèi)所發(fā)送的會(huì)話的優(yōu)先級(jí)類型。站點(diǎn)將接收到的信息加入它們的統(tǒng)計(jì)信息中，并且據(jù)此計(jì)算CWMin值。
9.層管理幀所述的MAC協(xié)議適于提供一些不同類型的管理幀。圖35示出了表示管理幀的結(jié)構(gòu)的圖。管理幀的格式基于SST數(shù)據(jù)幀的格式并且包括28位的幀控制報(bào)頭、其后是11/15字節(jié)的管理報(bào)頭、可變長(zhǎng)度的管理項(xiàng)(凈負(fù)荷)以及16位的FCS。
9.1幀控制報(bào)頭(管理幀)幀控制報(bào)頭的格式與上文7.5.1節(jié)中更詳細(xì)說明的數(shù)據(jù)幀的報(bào)頭格式是相同的。
9.2管理報(bào)頭圖36示出了表示管理幀的頭部的結(jié)構(gòu)的圖。管理報(bào)頭包括具有被設(shè)置以指示SST報(bào)頭的標(biāo)志的10/14字節(jié)的凈負(fù)荷報(bào)頭，其后是1字節(jié)數(shù)目的管理項(xiàng)字段。上面的7.5.1節(jié)中對(duì)SST報(bào)頭進(jìn)行了說明。
9.3管理項(xiàng)圖37示出了表示管理幀的管理項(xiàng)部分的結(jié)構(gòu)的圖。每個(gè)管理項(xiàng)包括1字節(jié)的管理類型(MT)字段，其后是可變長(zhǎng)度的管理數(shù)據(jù)(MD)字段。
9.3.1管理類型下面的表12中列出了管理類型(MT)字段的可能的值。
表12管理類型字段的值MT值 幀類型0x00 LAS幀0x01 LASR幀0x02 RS幀0x03 SCR幀0x04 LE幀0x05 LER幀0x06 FC幀0x07 長(zhǎng)RTS0x08 長(zhǎng)CTS0x09 RSR幀0x0A RCS幀0x0B CSR幀0x0C RGS幀0x0D GSR幀0x0E RGTU幀0x0F GTUR幀0x10-xFF預(yù)留9.3.2管理數(shù)據(jù)9.3.2.1鏈路地址設(shè)置(LAS)
LAS項(xiàng)用于在兩個(gè)站點(diǎn)之間分配鏈路地址(LA)(見8.1節(jié))。LAS項(xiàng)包括含有鏈路目的地地址(LDA)的1個(gè)字節(jié)的管理項(xiàng)。
9.3.2.2鏈路地址設(shè)置響應(yīng)(LASR)接收站點(diǎn)在鏈路地址分配過程期間使用LASR項(xiàng)確認(rèn)LAS幀(見8.1節(jié))。LASR項(xiàng)是包括鏈路源地址(LSA)的1個(gè)字節(jié)的管理項(xiàng)。
9.3.2.3轉(zhuǎn)發(fā)器搜索(RS)源站點(diǎn)將RS項(xiàng)作為廣播會(huì)話發(fā)送以搜索可能的轉(zhuǎn)發(fā)器站點(diǎn)(見4節(jié))。RS項(xiàng)是12個(gè)字節(jié)的管理項(xiàng)，包括6個(gè)字節(jié)的初始目的地MAC(ODM)地址，其后是6個(gè)字節(jié)的初始源MAC(OSM)地址。
9.3.2.4源取消轉(zhuǎn)發(fā)器(SCR)初始源向轉(zhuǎn)發(fā)器發(fā)送SCR項(xiàng)以便終止其作為轉(zhuǎn)發(fā)器的作用。SCR項(xiàng)是6個(gè)字節(jié)的管理項(xiàng)，包括6個(gè)字節(jié)的初始目的地MAC地址(ODM)。
9.3.2.5鏈路存在(LE)初始源站點(diǎn)向初始目的地站點(diǎn)發(fā)送LE項(xiàng)以檢查在這兩個(gè)站點(diǎn)之間是否有直接的鏈路存在。LE項(xiàng)沒有管理數(shù)據(jù)。
9.3.2.6鏈路存在響應(yīng)(LER)接收機(jī)發(fā)送LER項(xiàng)以指示接收到了LE。LER項(xiàng)沒有管理數(shù)據(jù)。
9.3.2.7失敗的連接(FC)轉(zhuǎn)發(fā)器向初始源站點(diǎn)發(fā)送FC項(xiàng)以指示與初始目的地站點(diǎn)間的通信失敗了，并且可能會(huì)也可能不會(huì)產(chǎn)生傳輸。FC是1字節(jié)的管理項(xiàng)，它包括6字節(jié)的初始目的地MAC地址。
9.3.2.8長(zhǎng)RTS/CTS如上所述，出于同步以及分配鏈路地址的目的，所述的MAC協(xié)議適于提供長(zhǎng)RTS和CTS幀發(fā)送。如下面的表13所示，長(zhǎng)RTS/CTS項(xiàng)包括LDA/LSA的4字節(jié)的管理項(xiàng)，其后是RES以及TTT。
表13長(zhǎng)RTS/CTS管理項(xiàng)字段位# 位 定義LDA/LSA 24-31 8 如果發(fā)送長(zhǎng)RTS則為L(zhǎng)DA如果發(fā)送長(zhǎng)CTS則為L(zhǎng)SA如RTS和CTS控制幀中的預(yù)留RES16-23 8 字段TTT0-15 16 滴答時(shí)間9.3.2.9轉(zhuǎn)發(fā)器搜索響應(yīng)(RSR)作為對(duì)RS幀的確認(rèn)，轉(zhuǎn)發(fā)器發(fā)送RSR項(xiàng)。RSR項(xiàng)是14個(gè)字節(jié)的管理項(xiàng)，包括目的地MAC地址、其后的源MAC地址、轉(zhuǎn)發(fā)器與OS站點(diǎn)之間的PLR狀態(tài)以及轉(zhuǎn)發(fā)器與OD站點(diǎn)之間的PLR狀態(tài)。下面的表14中給出了RSR管理項(xiàng)字段的定義。
表14RSR管理項(xiàng)字段 位# 位定義DM 64-11148 初始目的地站點(diǎn)的MAC地址SM 16-63 48 初始源站點(diǎn)的MAC地址PLR_OS112-15 4 OS和轉(zhuǎn)發(fā)器之間的PLR狀態(tài)PLR_OS2 8-11 4 轉(zhuǎn)發(fā)器和OS之間的PLR狀態(tài)PLR_OD1 4-7 4 轉(zhuǎn)發(fā)器和OD之間的PLR狀態(tài)PLR_OD2 0-3 4 OD和轉(zhuǎn)發(fā)器之間的PLR狀態(tài)9.3.2.10請(qǐng)求信道檢測(cè)(RCS)站點(diǎn)發(fā)送RCS項(xiàng)以便請(qǐng)求信道檢測(cè)參數(shù)。RCS沒有管理數(shù)據(jù)。
9.3.2.11信道檢測(cè)響應(yīng)(CSR)站點(diǎn)作為對(duì)RCS幀的響應(yīng)發(fā)送CSR項(xiàng)。CSR幀是2個(gè)字節(jié)的管理項(xiàng)，如下面的表15所示，它包括CQ、AvgCQ、CS_TxDataCounter以及CS_TxFailCounter(見1.11節(jié))。
表15CSR管理項(xiàng)字段位# 位 定義CQ 12-15 4接收到的RCS的信道質(zhì)量AvgCQ 8-11 4平均信道質(zhì)量PrErrData 0-7 8當(dāng)前鏈路中的失敗數(shù)據(jù)幀的百分比9.3.2.12對(duì)收集統(tǒng)計(jì)信息的請(qǐng)求(RGS)站點(diǎn)發(fā)送RGS項(xiàng)以便從其他站點(diǎn)請(qǐng)求統(tǒng)計(jì)參數(shù)。RCS沒有管理數(shù)據(jù)。
9.3.2.13收集的統(tǒng)計(jì)信息的響應(yīng)(GSR)站點(diǎn)發(fā)送GSR項(xiàng)作為對(duì)RGS幀的響應(yīng)(見1.12節(jié))。GSR是19個(gè)字節(jié)的管理項(xiàng)，它包括下面的表16中示出的統(tǒng)計(jì)參數(shù)。
表16QSR管理項(xiàng)字段位#位定義TxPrCounter00 136-151 16 具有00優(yōu)先級(jí)的已發(fā)送數(shù)據(jù)幀的數(shù)目TxPrCounter01 120-135 16 具有01優(yōu)先級(jí)的已發(fā)送數(shù)據(jù)幀的數(shù)目TxPrCounter10 104-119 16 具有10優(yōu)先級(jí)的已發(fā)送數(shù)據(jù)幀的數(shù)目TxPrCounter11 88-103 16 具有11優(yōu)先級(jí)的已發(fā)送數(shù)據(jù)幀的數(shù)目TxPrCounter00 72-87 16 具有00優(yōu)先級(jí)的已接收數(shù)據(jù)幀的數(shù)目TxPrCounter01 56-71 16 具有01優(yōu)先級(jí)的已接收數(shù)據(jù)幀的數(shù)目TxPrCounter10 40-55 16 具有10優(yōu)先級(jí)的已接收數(shù)據(jù)幀的數(shù)目TxPrCounter11 24-39 16 具有11優(yōu)先級(jí)的已接收數(shù)據(jù)幀的數(shù)目來自發(fā)送RGS的站點(diǎn)的失效的數(shù)據(jù)幀PrErrData 16-23 8的百分比來自發(fā)送RGS的站點(diǎn)的發(fā)送的平均信AvgCQ8-15 8道質(zhì)量TxRate 5-74發(fā)送RGS的站點(diǎn)的發(fā)送速率TxPowerLevel 0-44發(fā)送RGS的站點(diǎn)的發(fā)送功率水平9.3.2.14請(qǐng)求全局時(shí)間更新(RGTU)站點(diǎn)發(fā)送RGTU項(xiàng)以請(qǐng)求全局時(shí)間(見1.10節(jié))。RGTU沒有管理數(shù)據(jù)。
9.3.2.15全局時(shí)間更新響應(yīng)(GTUR)站點(diǎn)發(fā)送GTUR項(xiàng)作為對(duì)RGTU幀的響應(yīng)(見1.10節(jié))。GTUR是2個(gè)字節(jié)的管理項(xiàng)，它包括16位的滴答時(shí)間(TTT)字段。
9.3.3管理幀優(yōu)先級(jí)為在會(huì)話之前發(fā)送的管理幀分配一個(gè)比該會(huì)話更高的優(yōu)先級(jí)(如果存在有這樣的優(yōu)先級(jí)等級(jí)的話)。這些幀包括LAS、LASR、長(zhǎng)RTS/CTS、RS、RSR、SCR、LE、LER以及FC。由站點(diǎn)作為響應(yīng)而發(fā)送的、包含立即使用的重要信息的管理幀分配有最高的優(yōu)先級(jí)。這些幀包括RCS、CSR、RGTU以及GTUR。請(qǐng)求或者包括用作站點(diǎn)的一般用途以及繼續(xù)的操作的信息的管理幀分配有最低的優(yōu)先級(jí)。這些幀包括RGS以及GSR。
包含介質(zhì)訪問控制器的站點(diǎn)現(xiàn)在說明本發(fā)明的包含介質(zhì)訪問控制器(MAC)的節(jié)點(diǎn)設(shè)備的實(shí)例性實(shí)施例。圖38示出了表示適于執(zhí)行本發(fā)明的MAC協(xié)議的機(jī)制的實(shí)例站點(diǎn)的框圖。被總體地以320表示的站點(diǎn)表示可以獨(dú)立運(yùn)行或者被引入如交換機(jī)、路由器、集線器、寬帶調(diào)制解調(diào)器、電纜調(diào)制解調(diào)器、基于PLC的調(diào)制解調(diào)器等等的用于執(zhí)行通信功能(也就是實(shí)現(xiàn)包括MAC功能的OSI協(xié)議棧功能)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中站點(diǎn)。所述的節(jié)點(diǎn)設(shè)備包括應(yīng)用處理器330，該應(yīng)用處理器330具有與該處理器通信的相關(guān)聯(lián)的靜態(tài)的、動(dòng)態(tài)的、易失的和/或非易失的存儲(chǔ)器(未示出)。所述的應(yīng)用處理器還通過主機(jī)接口332與主機(jī)計(jì)算設(shè)備334通信。所述的主機(jī)可適于在一個(gè)或多個(gè)其他網(wǎng)絡(luò)上通信。
所述的站點(diǎn)還包括介質(zhì)耦合電路322，它的作用是作為站點(diǎn)到共享介質(zhì)340的接口。發(fā)送電路324以及接收電路326通過所述的介質(zhì)耦合電路在介質(zhì)上通信。Rx電路不僅適于提供接收到的數(shù)據(jù)，還適于提供在信道競(jìng)爭(zhēng)期間由MAC所使用的FCD以及CD載波檢測(cè)信號(hào)。在一端，所述的介質(zhì)訪問控制器(MAC)328起向發(fā)送電路提供發(fā)送數(shù)據(jù)以及從接收電路接收數(shù)據(jù)的作用。在處理器端，它與所述的應(yīng)用處理器進(jìn)行接口。所述的MAC適于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的MAC協(xié)議層的功能，該功能包括使用上述的方法和技術(shù)控制對(duì)共享介質(zhì)的訪問。
注意，所述的介質(zhì)訪問控制可以用軟件加以實(shí)現(xiàn)，并且適于存在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中，例如在磁盤、軟盤、閃存卡、基于EEROM的存儲(chǔ)器、磁泡存儲(chǔ)器、RAM存儲(chǔ)器、ROM存儲(chǔ)器等等中。所述的軟件還可以整個(gè)地或是部分地存在于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的靜態(tài)的或動(dòng)態(tài)的主存儲(chǔ)器中或處理器內(nèi)的固件中。所述的處理器可以包括任何適合的處理裝置，包括微控制器、微型計(jì)算機(jī)、微處理器、數(shù)字信號(hào)處理器、FPGA核心，ASIC核心等等。特別是，所述的介質(zhì)訪問控制軟件包括指令序列，當(dāng)處理器在執(zhí)行該指令序列時(shí)，該指令序列使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行上述MAC層方法中的任一個(gè)的步驟。
在另一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明可以適用于在集成電路中實(shí)現(xiàn)上述的方法和裝置，特別是在專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)或芯片組、無線調(diào)制解調(diào)器實(shí)現(xiàn)方案、電力線調(diào)制解調(diào)器實(shí)現(xiàn)方案、交換系統(tǒng)產(chǎn)品以及傳輸系統(tǒng)產(chǎn)品中實(shí)現(xiàn)。注意，還可以實(shí)現(xiàn)軟件和硬件的組合，前者執(zhí)行復(fù)雜的操作而后者執(zhí)行對(duì)時(shí)間有嚴(yán)格要求的操作。
同于本文的目的，用術(shù)語交換系統(tǒng)產(chǎn)品來指代專用小型交換機(jī)(PBX)、互連用戶的中央局交換系統(tǒng)、長(zhǎng)途電話/匯接交換中心、位于服務(wù)提供商網(wǎng)絡(luò)的中心的、可由寬帶邊緣交換機(jī)或接入多路復(fù)用器饋入的寬帶核心交換機(jī)以及相關(guān)信令和支持系統(tǒng)及服務(wù)。用術(shù)語傳輸系統(tǒng)產(chǎn)品來指代被服務(wù)提供商用來在其用戶及其如環(huán)形系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)之間提供互連、并在跨廣泛區(qū)域的服務(wù)提供商的交換系統(tǒng)之間提供復(fù)用、匯聚和傳輸?shù)漠a(chǎn)品以及相關(guān)信令和支持系統(tǒng)及服務(wù)。
所附的權(quán)利要求書旨在覆蓋落在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的本發(fā)明的所有這些特征和優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)楸绢I(lǐng)域技術(shù)人員可以容易地作出許多修改和變化，所以本發(fā)明并不旨在局限于在此說明的有限數(shù)量的實(shí)施例。因此，應(yīng)當(dāng)理解，所有可以采用的適當(dāng)?shù)淖冃巍⑿薷囊约暗韧姆桨付悸湓诒景l(fā)明的精神和范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種在與通信信道相連的通信收發(fā)信機(jī)中訪問信道的方法，所述的收發(fā)信機(jī)適于提供載波偵聽信號(hào)，所述的載波偵聽信號(hào)包括在發(fā)送開始后相對(duì)短的時(shí)刻產(chǎn)生的快速載波檢測(cè)(FCD)，所述的快速載波檢測(cè)具有高的偽報(bào)警率，并指示發(fā)送可能正在開始，所述的載波偵聽信號(hào)還包括在發(fā)送開始后的相對(duì)長(zhǎng)的時(shí)刻產(chǎn)生的載波檢測(cè)(CD)信號(hào)，所述的載波檢測(cè)信號(hào)具有低的偽報(bào)警率，并且指示發(fā)送正在開始，所述方法包括下述步驟在當(dāng)前發(fā)送會(huì)話終止后，建立信道競(jìng)爭(zhēng)期間，所述的信道競(jìng)爭(zhēng)期間被分成多個(gè)時(shí)隙，每個(gè)時(shí)隙的寬度大體上與所述的FCD信號(hào)的時(shí)間相等；用與隨機(jī)數(shù)目個(gè)時(shí)隙相等的后退值初始化后退計(jì)數(shù)器；當(dāng)所述的介質(zhì)空閑時(shí)，減少所述的后退計(jì)數(shù)器；當(dāng)接收到FCD信號(hào)后，暫停所述的后退計(jì)數(shù)器；當(dāng)在CD時(shí)間內(nèi)沒有CD信號(hào)到達(dá)后，繼續(xù)減少所述的后退計(jì)數(shù)器；當(dāng)接收到CD信號(hào)后，將發(fā)送推遲到下一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)期間；以及當(dāng)所述的后退計(jì)數(shù)器屆滿后，開始發(fā)送。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中由所述信道的狀態(tài)從忙到競(jìng)爭(zhēng)的變化指示所述的當(dāng)前發(fā)送會(huì)話的終止。
3.如權(quán)利要求1所述的方法還包括在前一個(gè)發(fā)送會(huì)話的末尾與所述的信道競(jìng)爭(zhēng)期間的開始之間插入競(jìng)爭(zhēng)幀間隙(CIFS)。
4.如權(quán)利要求1所述的方法還包括當(dāng)所述的后退計(jì)數(shù)器屆滿后嘗試預(yù)留所述的信道的步驟。
5.如權(quán)利要求1所述的方法還包括通過向目的地站點(diǎn)發(fā)送含有預(yù)留時(shí)間的請(qǐng)求發(fā)送(RTS)幀來預(yù)留所述信道的步驟。
6.如權(quán)利要求1所述的方法還包括通過從目的地站點(diǎn)向源站點(diǎn)發(fā)送含有預(yù)留時(shí)間的清除發(fā)送(CTS)幀來預(yù)留所述信道的步驟。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中每個(gè)競(jìng)爭(zhēng)期間進(jìn)一步分成多個(gè)競(jìng)爭(zhēng)窗口，每個(gè)競(jìng)爭(zhēng)窗口對(duì)應(yīng)于一個(gè)不同的優(yōu)先級(jí)。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中按照所述網(wǎng)絡(luò)中的站點(diǎn)數(shù)目的函數(shù)動(dòng)態(tài)地調(diào)整每個(gè)競(jìng)爭(zhēng)窗口的大小。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中使用管理幀確定所述的站點(diǎn)數(shù)目。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其中通過按照競(jìng)爭(zhēng)窗口的當(dāng)前大小和從當(dāng)站點(diǎn)被允許發(fā)送到當(dāng)該站點(diǎn)實(shí)際開始發(fā)送之間的時(shí)間的函數(shù)來計(jì)算所述網(wǎng)絡(luò)中的站點(diǎn)數(shù)目的估計(jì)值確定所述站點(diǎn)數(shù)目。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其中將所述的后退計(jì)數(shù)器暫停，直到優(yōu)先級(jí)與將要發(fā)送的發(fā)送的優(yōu)先級(jí)對(duì)應(yīng)的競(jìng)爭(zhēng)窗口到來為止。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的初始化步驟包括在0和競(jìng)爭(zhēng)窗口的大小之間選擇隨機(jī)數(shù)目個(gè)時(shí)隙。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的后退計(jì)數(shù)器從在接收到最近一個(gè)FCD信號(hào)之前的值開始繼續(xù)。
14.如權(quán)利要求1所述的方法，其中在接收到了FCD信號(hào)的CD時(shí)間內(nèi)沒有接收到CD信號(hào)指示所述的FCD信號(hào)是偽報(bào)警。
15.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于進(jìn)一步包括在鏈路失敗的情況下釋放所述的曾經(jīng)被預(yù)留的信道或減少預(yù)留計(jì)數(shù)器的步驟。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中通過適于指示CTS失敗的幀指示所述的鏈路失敗。
17.如權(quán)利要求15所述的方法，其中通過適于指示RTS失敗的幀指示所述的鏈路失敗。
18.如權(quán)利要求1所述的方法，其中進(jìn)一步包括在分配給會(huì)話的最大時(shí)間屆滿的情況下釋放所述的信道的步驟。
19.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括減少一個(gè)或多個(gè)預(yù)留計(jì)數(shù)器的步驟，每個(gè)預(yù)留計(jì)數(shù)器保持預(yù)留時(shí)間，其中為由站點(diǎn)檢測(cè)到的每個(gè)會(huì)話維護(hù)單獨(dú)的預(yù)留計(jì)數(shù)器，并且其中僅當(dāng)具有最大預(yù)留時(shí)間的預(yù)留計(jì)數(shù)器屆滿時(shí)，才認(rèn)為已釋放了所述的信道。
20.一種在與通信信道相連的通信收發(fā)信機(jī)中訪問信道的方法，所述方法包括以下步驟在當(dāng)前發(fā)送會(huì)話終止后建立一個(gè)或多個(gè)競(jìng)爭(zhēng)窗口，為每個(gè)競(jìng)爭(zhēng)窗口分配一優(yōu)先級(jí)，并且將每個(gè)競(jìng)爭(zhēng)窗口細(xì)分為多個(gè)后退時(shí)隙；推遲0或多個(gè)競(jìng)爭(zhēng)窗口，直到優(yōu)先級(jí)與特定發(fā)送的優(yōu)先級(jí)對(duì)應(yīng)的競(jìng)爭(zhēng)窗口到達(dá)為止；使用與隨機(jī)數(shù)目個(gè)后退時(shí)隙相等的后退值初始化后退計(jì)數(shù)器；在所述的介質(zhì)空閑時(shí)減少所述的后退計(jì)數(shù)器；以及在所述的后退計(jì)數(shù)器屆滿后，嘗試預(yù)留所述的信道。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其中所述的后退時(shí)隙的寬度是載波檢測(cè)(CD)信號(hào)的倍數(shù)。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其中在發(fā)送開始后相對(duì)長(zhǎng)的時(shí)刻產(chǎn)生所述的CD信號(hào)，所述的CD信號(hào)具有低的偽報(bào)警率并且指示發(fā)送正在開始。
23.如權(quán)利要求20所述的方法，其中所述后退時(shí)隙的寬度是快速載波檢測(cè)(FCD)信號(hào)的倍數(shù)。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其中在發(fā)送開始后相對(duì)較短的時(shí)刻產(chǎn)生所述的FCD信號(hào)，所述的FCD信號(hào)具有高的偽報(bào)警率并且指示發(fā)送可能正在開始。
25.如權(quán)利要求20所述的方法，還包括如下步驟當(dāng)接收到快速載波檢測(cè)(FCD)信號(hào)后，暫停所述的后退計(jì)數(shù)器；當(dāng)在CD時(shí)間內(nèi)沒有載波檢測(cè)(CD)信號(hào)到達(dá)后，繼續(xù)減少所述的后退計(jì)數(shù)器；以及當(dāng)接收到CD信號(hào)后，推遲發(fā)送，直到隨后的發(fā)送完成后為止。
26.如權(quán)利要求20所述的方法，其中所述的嘗試預(yù)留所述信道的步驟包括向目的地站點(diǎn)發(fā)送包含有預(yù)留時(shí)間的請(qǐng)求發(fā)送(RTS)幀。
27.如權(quán)利要求20所述的方法，還包括在進(jìn)行了預(yù)定次數(shù)的對(duì)預(yù)留所述信道的嘗試后，宣布鏈路失敗的步驟。
28.如權(quán)利要求20所述的方法，還包括當(dāng)預(yù)留所述的信道失敗后增加競(jìng)爭(zhēng)窗口的大小的步驟。
29.如權(quán)利要求20所述的方法，還包括步驟如果成功地預(yù)留了信道，則將所述的競(jìng)爭(zhēng)窗口的大小減少到達(dá)到最小的競(jìng)爭(zhēng)窗口的大小。
30.如權(quán)利要求20所述的方法，還包括按照所述網(wǎng)絡(luò)中的站點(diǎn)數(shù)目的函數(shù)調(diào)整每個(gè)競(jìng)爭(zhēng)窗口的大小的步驟。
31.一種基于載波偵聽多路訪問(CSMA)的通信系統(tǒng)，其中在發(fā)送之前是競(jìng)爭(zhēng)階段，在競(jìng)爭(zhēng)階段期間一個(gè)或多個(gè)發(fā)射機(jī)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)信道的訪問，所述系統(tǒng)包括用于建立一個(gè)或多個(gè)競(jìng)爭(zhēng)窗口的裝置，每個(gè)競(jìng)爭(zhēng)窗口分配有優(yōu)先級(jí)；用于將每個(gè)競(jìng)爭(zhēng)窗口分成多個(gè)后退時(shí)隙的裝置，其中在一個(gè)時(shí)隙期間檢測(cè)到載波偵聽信號(hào)潛在地指示所述的信道忙；適用于使用后退計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)與多個(gè)所述的后退時(shí)隙相等的隨機(jī)選擇的后退時(shí)間的后退裝置；以及適于在所述的后退計(jì)數(shù)器屆滿后嘗試預(yù)留所述信道并且在成功地預(yù)留了所述信道后能夠進(jìn)行發(fā)送的預(yù)留裝置。
32.如權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其特征在于所述的后退裝置包括用于在檢測(cè)到了快速載波檢測(cè)(FCD)信號(hào)的后退時(shí)隙期間暫停所述的后退計(jì)數(shù)器的裝置；在沒有接收到FCD信號(hào)的后退時(shí)隙期間繼續(xù)所述的后退計(jì)數(shù)器；以及在沒有接收到了FCD信號(hào)的CD時(shí)間內(nèi)接收到了載波檢測(cè)(CD)信號(hào)后，將發(fā)送推遲到下一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)階段。
33.如權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其中所述的FCD信號(hào)快于所述的CD信號(hào)而被檢測(cè)。
34.如權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其中所述的FCD信號(hào)的偽報(bào)警率比所述的CD信號(hào)高。
35.如權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其中所述的后退裝置包括用于當(dāng)接收到了CD信號(hào)后重新開始發(fā)送會(huì)話的裝置。
36.如權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其中所述的后退計(jì)數(shù)器適于響應(yīng)所述的被推遲的發(fā)送會(huì)話以產(chǎn)生新的隨機(jī)后退時(shí)間。
37.如權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其中所述的后退計(jì)數(shù)器適于當(dāng)繼續(xù)所述的發(fā)送會(huì)話后，從所述的后退計(jì)數(shù)器先前停止的時(shí)刻開始繼續(xù)計(jì)數(shù)。
38.如權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其中所述的預(yù)留裝置適于向目的地站點(diǎn)發(fā)送包含有預(yù)留時(shí)間的請(qǐng)求發(fā)送(RTS)幀。
39.如權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其中所述的預(yù)留裝置適于從目的地站點(diǎn)向源站點(diǎn)發(fā)送包含有預(yù)留時(shí)間的清除發(fā)送(CTS)幀。
40.如權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其中所述的用于劃分每個(gè)競(jìng)爭(zhēng)窗口的裝置包括適于按照在所述的競(jìng)爭(zhēng)窗口內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)信道的站點(diǎn)數(shù)目的函數(shù)來調(diào)整每個(gè)競(jìng)爭(zhēng)窗口的大小的調(diào)整裝置。
41.如權(quán)利要求40所述的系統(tǒng)，其中使用管理幀確定所述的站點(diǎn)數(shù)目。
42.如權(quán)利要求40所述的系統(tǒng)，其中使用用于按照競(jìng)爭(zhēng)窗口的當(dāng)前大小和從當(dāng)站點(diǎn)被允許發(fā)送到當(dāng)該站點(diǎn)實(shí)際開始發(fā)送之間的時(shí)間的函數(shù)來計(jì)算所述網(wǎng)絡(luò)中的站點(diǎn)數(shù)目的估計(jì)值的裝置確定所述站點(diǎn)數(shù)目。
43.如權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，還包括用于在鏈路失敗的情況下釋放所述的曾經(jīng)預(yù)留的信道的裝置。
44.如權(quán)利要求43所述的系統(tǒng)，其中通過適于指示CTS失敗的幀指示所述的鏈路失敗。
45.如權(quán)利要求43所述的系統(tǒng)，其中通過適于指示RTS失敗的幀指示所述的鏈路失敗。
46.如權(quán)利要求43所述的系統(tǒng)，其中通過適于指示ACK失敗的幀指示所述的鏈路失敗。
47.如權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，還包括用于在分配給會(huì)話的最大時(shí)間屆滿的情況下釋放所述信道的裝置。
48.如權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，還包括用于減少一個(gè)或多個(gè)預(yù)留計(jì)數(shù)器的裝置，每個(gè)預(yù)留計(jì)數(shù)器保持預(yù)留時(shí)間，其中為由站點(diǎn)檢測(cè)到的每個(gè)會(huì)話維護(hù)單獨(dú)的預(yù)留計(jì)數(shù)器，并且其中僅當(dāng)具有最大預(yù)留時(shí)間的預(yù)留計(jì)數(shù)器屆滿時(shí)才認(rèn)為釋放了所述的信道。
49.一種用于在基于載波偵聽多路訪問(CSMA)幀的通信網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送和接收的通信收發(fā)信機(jī)，其中通過競(jìng)爭(zhēng)幀間隙(CIFS)將幀的發(fā)送分隔開，在所述的競(jìng)爭(zhēng)幀間隙期間，一個(gè)或多個(gè)節(jié)點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)所述網(wǎng)絡(luò)的訪問，所述收發(fā)信機(jī)包括用于產(chǎn)生在所述的網(wǎng)絡(luò)上接收到的接收信號(hào)和用于輸出發(fā)送信號(hào)到所述網(wǎng)絡(luò)上的耦合電路；發(fā)射機(jī)適于按照調(diào)制方案調(diào)制要被發(fā)送的數(shù)據(jù)以便從中產(chǎn)生所述的發(fā)送信號(hào)；接收機(jī)適于按照所述的調(diào)制方案解調(diào)所述的接收信號(hào)以便從中產(chǎn)生接收數(shù)據(jù)信號(hào)，并適于產(chǎn)生載波偵聽信號(hào)，所述的載波偵聽信號(hào)包括在傳輸開始后相對(duì)短的時(shí)刻產(chǎn)生、具有高的偽報(bào)警率且指示發(fā)送可能正在開始的快速載波檢測(cè)(FCD)，以及在發(fā)送開始后相對(duì)長(zhǎng)的時(shí)刻產(chǎn)生、具有低的偽報(bào)警率且指示發(fā)送正在開始的載波檢測(cè)(CD)信號(hào)；介質(zhì)訪問控制(MAC)，所述的介質(zhì)訪問控制包括適于如下方面的裝置在當(dāng)前發(fā)送會(huì)話終止后，建立一個(gè)或多個(gè)競(jìng)爭(zhēng)窗口，每個(gè)競(jìng)爭(zhēng)窗口分配有優(yōu)先級(jí)并且被細(xì)分為多個(gè)后退時(shí)隙；推遲0或多個(gè)競(jìng)爭(zhēng)窗口，直到優(yōu)先級(jí)與特定的發(fā)送的優(yōu)先級(jí)對(duì)應(yīng)的競(jìng)爭(zhēng)窗口到來時(shí)為止；用與隨機(jī)數(shù)目個(gè)后退時(shí)隙相等的后退值初始化后退計(jì)數(shù)器；當(dāng)所述的介質(zhì)空閑時(shí)減少所述的后退計(jì)數(shù)器；當(dāng)所述的后退計(jì)數(shù)器屆滿后，嘗試預(yù)留所述的信道；當(dāng)成功地預(yù)留了所述的信道后，發(fā)送到所述信道上；以及適于控制所述的發(fā)射機(jī)、接收機(jī)以及MAC的操作并適于在所述的MAC和外部主機(jī)之間提供接口的處理器。
50.如權(quán)利要求49所述的收發(fā)信機(jī)，其中由所述信道狀態(tài)從忙變成空閑的變化指示所述的當(dāng)前發(fā)送會(huì)話的終止。
51.如權(quán)利要求49所述的收發(fā)信機(jī)，其中所述的MAC裝置適于在前一個(gè)發(fā)送會(huì)話的末尾與所述的信道競(jìng)爭(zhēng)期間的開始之間插入競(jìng)爭(zhēng)幀間隙(CIFS)。
52.如權(quán)利要求49所述的收發(fā)信機(jī)，其中預(yù)留所述信道包括向目的地站點(diǎn)發(fā)送包含有預(yù)留時(shí)間的請(qǐng)求發(fā)送(RTS)幀。
53.如權(quán)利要求49所述的收發(fā)信機(jī)，其中所述網(wǎng)絡(luò)中的站點(diǎn)數(shù)目的函數(shù)動(dòng)態(tài)地調(diào)整每個(gè)所述的一個(gè)或多個(gè)競(jìng)爭(zhēng)窗口的大小。
54.如權(quán)利要求53所述的收發(fā)信機(jī)，其中使用管理幀確定所述的站點(diǎn)數(shù)目。
55.如權(quán)利要求53所述的收發(fā)信機(jī)，其中使用這樣的裝置確定所述的站點(diǎn)數(shù)目，所述的這樣的裝置用于按照競(jìng)爭(zhēng)窗口的當(dāng)前大小和從當(dāng)站點(diǎn)被允許發(fā)送到站點(diǎn)實(shí)際開始發(fā)送之間的時(shí)間的函數(shù)來計(jì)算所述網(wǎng)絡(luò)上的站點(diǎn)數(shù)目的估計(jì)值。
56.如權(quán)利要求49所述的收發(fā)信機(jī)，其中暫停所述的后退計(jì)數(shù)器，直到優(yōu)先級(jí)與將被發(fā)送的發(fā)送的優(yōu)先級(jí)對(duì)應(yīng)的競(jìng)爭(zhēng)窗口到來為止。
57.如權(quán)利要求49所述的收發(fā)信機(jī)，其中所述的初始化步驟包括在0和競(jìng)爭(zhēng)窗口的大小之間選擇隨機(jī)數(shù)目個(gè)時(shí)隙。
58.如權(quán)利要求49所述的收發(fā)信機(jī)，其中所述的后退計(jì)數(shù)器從在接收到最近一個(gè)快速載波檢測(cè)(FCD)信號(hào)之前的值開始繼續(xù)。
59.如權(quán)利要求49所述的收發(fā)信機(jī)，其中在接收到了快速載波檢測(cè)(FCD)信號(hào)的CD時(shí)間內(nèi)沒有接收到載波檢測(cè)(CD)信號(hào)指示所述的FCD信號(hào)是偽報(bào)警。
60.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)具有其上嵌入的計(jì)算機(jī)程序，所述的計(jì)算機(jī)程序用于使適當(dāng)編程的系統(tǒng)在基于載波偵聽多路訪問(CSMA)幀的通信系統(tǒng)中訪問信道，其中通過競(jìng)爭(zhēng)幀間隙(CIFS)將幀發(fā)送分隔開，在所述的幀間隙期間，當(dāng)在所述的系統(tǒng)上執(zhí)行這種程序時(shí)，一個(gè)或多個(gè)發(fā)射機(jī)通過執(zhí)行下面的步驟競(jìng)爭(zhēng)對(duì)所述的信道的訪問當(dāng)當(dāng)前發(fā)送會(huì)話終止后建立一個(gè)或多個(gè)競(jìng)爭(zhēng)窗口，每個(gè)競(jìng)爭(zhēng)窗口分配有優(yōu)先級(jí)，并且每個(gè)競(jìng)爭(zhēng)窗口被細(xì)分為多個(gè)后退時(shí)隙；推遲0或多個(gè)競(jìng)爭(zhēng)窗口，直到優(yōu)先級(jí)與特定發(fā)送的優(yōu)先級(jí)對(duì)應(yīng)的競(jìng)爭(zhēng)窗口到達(dá)為止；用與隨機(jī)數(shù)目個(gè)后退時(shí)隙相等的后退值初始化后退計(jì)數(shù)器；當(dāng)所述的介質(zhì)空閑時(shí)減少所述的后退計(jì)數(shù)器；當(dāng)所述的后退計(jì)數(shù)器屆滿后，嘗試預(yù)留所述的信道；以及當(dāng)成功地預(yù)留了所述的信道后，發(fā)送到所述的信道上。
61.如權(quán)利要求60所述的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其中所述的后退時(shí)隙的寬度是載波檢測(cè)(CD)信號(hào)的倍數(shù)。
62.如權(quán)利要求61所述的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其中發(fā)送開始后的相對(duì)長(zhǎng)的時(shí)刻產(chǎn)生所述的CD信號(hào)，所述的CD信號(hào)具有低的為報(bào)警率并且指示發(fā)送正在開始。
63.如權(quán)利要求60所述的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其中所述的后退時(shí)隙的寬度是快速載波檢測(cè)(FCD)信號(hào)的倍數(shù)。
64.如權(quán)利要求63所述的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其中在發(fā)送開始后相對(duì)短的時(shí)刻產(chǎn)生所述的FCD信號(hào)，所述的FCD信號(hào)具有高的報(bào)警率并且指示發(fā)送可能正在開始。
65.如權(quán)利要求60所述的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，還包括如下步驟在接收到快速載波檢測(cè)(FCD)信號(hào)后，暫停所述的后退計(jì)數(shù)器；當(dāng)在CD時(shí)間內(nèi)沒有載波檢測(cè)(CD)信號(hào)到來后繼續(xù)減少所述的后退計(jì)數(shù)器；以及當(dāng)接收到CD信號(hào)后，將發(fā)送推遲到緊接著的發(fā)送之后。
66.如權(quán)利要求60所述的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其中在發(fā)送之后，所述的FCD信號(hào)快于所述的CD信號(hào)而產(chǎn)生。
67.如權(quán)利要求60所述的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其中所述的FCD信號(hào)具有比所述的CD信號(hào)更高的偽報(bào)警率。
68.如權(quán)利要求60所述的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其中所述的FCD信號(hào)有比所述的CD信號(hào)更高的檢測(cè)可能性。
69.如權(quán)利要求60所述的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，還包括當(dāng)接收到載波檢測(cè)(CD)信號(hào)后接著重新開始發(fā)送會(huì)話的步驟。
70.如權(quán)利要求60所述的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其中按照所述網(wǎng)絡(luò)中的站點(diǎn)數(shù)目的函數(shù)動(dòng)態(tài)地調(diào)整每個(gè)所述的一個(gè)或多個(gè)競(jìng)爭(zhēng)窗口的大小。
71.如權(quán)利要求70所述的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其中使用管理幀確定所述的站點(diǎn)數(shù)目。
72.如權(quán)利要求70所述的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其中使用這樣的裝置確定所述的站點(diǎn)數(shù)目，所述的這樣的裝置用于按照競(jìng)爭(zhēng)窗口的當(dāng)前大小和從當(dāng)站點(diǎn)被允許發(fā)送到當(dāng)站點(diǎn)實(shí)際開始發(fā)送之間的時(shí)間的函數(shù)來計(jì)算所述網(wǎng)絡(luò)中的站點(diǎn)數(shù)目的估計(jì)值。
73.如權(quán)利要求60所述的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其中所述的傳輸步驟包括向目的地站點(diǎn)發(fā)送包含有預(yù)留時(shí)間的請(qǐng)求發(fā)送(RTS)幀的步驟。
74.如權(quán)利要求60所述的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其中所述的發(fā)送步驟包括從目的地站點(diǎn)向源站點(diǎn)發(fā)送包含有預(yù)留時(shí)間的清除發(fā)送(CTS)幀。
75.如權(quán)利要求60所述的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，還包括在鏈路失敗的情況下釋放所述的曾經(jīng)預(yù)留的信道的步驟。
76.如權(quán)利要求75所述的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其中通過適于指示CTS失敗的幀指示所述的鏈路失敗。
77.如權(quán)利要求75所述的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其中通過適于指示RTS失敗的幀指示所述的鏈路失敗。
78.如權(quán)利要求60所述的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，還包括在分配給會(huì)話的最大時(shí)間屆滿的情況下釋放所述的信道的步驟。
79.如權(quán)利要求60所述的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，還包括減少一個(gè)或多個(gè)預(yù)留計(jì)數(shù)器的步驟，每個(gè)預(yù)留計(jì)數(shù)器保持預(yù)留時(shí)間，其中為由站點(diǎn)檢測(cè)到的每個(gè)會(huì)話維護(hù)單獨(dú)的預(yù)留計(jì)數(shù)器，并且其中僅當(dāng)具有最大預(yù)留時(shí)間的預(yù)留計(jì)數(shù)器屆滿時(shí)，才認(rèn)為釋放了所述的信道。
80.一種在包括多個(gè)站點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)中訪問通信信道的方法，所述方法包括如下步驟建立一個(gè)或多個(gè)競(jìng)爭(zhēng)窗口，所述的多個(gè)站點(diǎn)在所述的競(jìng)爭(zhēng)窗口內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)所述的通信信道的訪問；為所述的一個(gè)或多個(gè)競(jìng)爭(zhēng)窗口的每一個(gè)分配不同的優(yōu)先級(jí)；用與隨機(jī)數(shù)目個(gè)后退時(shí)隙相等的后退值初始化后退計(jì)數(shù)器；等待，直到優(yōu)先級(jí)與特定站點(diǎn)的發(fā)送的優(yōu)先級(jí)對(duì)應(yīng)的競(jìng)爭(zhēng)窗口到來，并且當(dāng)其到來后，在所述的介質(zhì)為空閑時(shí)，減少所述的后退計(jì)數(shù)器；以及當(dāng)所述的后退計(jì)數(shù)器屆滿后嘗試預(yù)留所述的通信信道。
81.如權(quán)利要求80所述的方法，其中當(dāng)站點(diǎn)預(yù)留所述的通信信道失敗后，增加所述的競(jìng)爭(zhēng)窗口的大小。
82.如權(quán)利要求80所述的方法，其中當(dāng)站點(diǎn)成功地預(yù)留了所述的通信信道后，減少所述的競(jìng)爭(zhēng)窗口的大小。
83.一種在包括多個(gè)站點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)中，訪問通信信道的方法，所述方法包括如下步驟建立一個(gè)或多個(gè)競(jìng)爭(zhēng)窗口，所述的多個(gè)站點(diǎn)在所述的競(jìng)爭(zhēng)窗口內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)所述的通信信道的訪問；為所述的一個(gè)或多個(gè)競(jìng)爭(zhēng)窗口的每一個(gè)分配優(yōu)先級(jí)；用與隨機(jī)數(shù)目個(gè)后退時(shí)隙相等的后退值初始化后退計(jì)數(shù)器；等待，直到優(yōu)先級(jí)與特定站點(diǎn)的發(fā)送的優(yōu)先級(jí)相對(duì)應(yīng)的競(jìng)爭(zhēng)窗口的到來為止，并且當(dāng)其到來后，在所述的介質(zhì)為空閑時(shí)，減少所述的后退計(jì)數(shù)器；當(dāng)所述的后退計(jì)數(shù)器屆滿后，嘗試預(yù)留所述信道；以及按照在所述的競(jìng)爭(zhēng)窗口內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)所述的通信信道的站點(diǎn)數(shù)目的函數(shù)調(diào)整競(jìng)爭(zhēng)窗口的大小。
84.如權(quán)利要求83所述的方法，其中當(dāng)站點(diǎn)預(yù)留所述的通信信道失敗后，增加所述的競(jìng)爭(zhēng)窗口的大小。
85.如權(quán)利要求83所述的方法，其中當(dāng)站點(diǎn)成功地預(yù)留了所述的通信信道后，減少所述的競(jìng)爭(zhēng)窗口的大小。
86.如權(quán)利要求83所述的方法，其中按照下式計(jì)算所述的站點(diǎn)數(shù)目 其中t的期望值為E[t]=CWN+1]]>其中CW是競(jìng)爭(zhēng)窗口，每個(gè)站點(diǎn)在CW內(nèi)隨機(jī)地選擇后退值，N是在任意給定的時(shí)刻競(jìng)爭(zhēng)所述的通信信道的站點(diǎn)數(shù)目，t是從站點(diǎn)被允許進(jìn)行發(fā)送的時(shí)刻到一個(gè)站點(diǎn)開始發(fā)送的時(shí)刻的實(shí)際時(shí)間，E(t)是t的期望值。
87.一種在包括多個(gè)站點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)中訪問通信信道的方法，所述方法包括如下步驟建立一個(gè)或多個(gè)競(jìng)爭(zhēng)窗口，所述的多個(gè)站點(diǎn)在所述的競(jìng)爭(zhēng)窗口內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)所述的通信信道的訪問；按照當(dāng)前競(jìng)爭(zhēng)窗口的大小以及為從站點(diǎn)被允許發(fā)送的時(shí)刻直到一個(gè)站點(diǎn)開始發(fā)送的實(shí)際時(shí)間的時(shí)間t的函數(shù)估計(jì)所述網(wǎng)絡(luò)中的站點(diǎn)數(shù)目；按照估計(jì)的所述網(wǎng)絡(luò)中的站點(diǎn)數(shù)目的函數(shù)調(diào)整所述的一個(gè)或多個(gè)競(jìng)爭(zhēng)窗口的每一個(gè)的大??；以及每個(gè)站點(diǎn)將對(duì)所述通信信道的預(yù)留的嘗試推遲到特定發(fā)送相關(guān)聯(lián)的競(jìng)爭(zhēng)窗口到達(dá)為止。
88.一種在包括多個(gè)站點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)中訪問通信信道的方法，所述方法包括如下步驟每個(gè)站點(diǎn)產(chǎn)生指示所述的通信信道忙的虛擬載波偵聽信號(hào)；以及當(dāng)所述的虛擬載波偵聽信號(hào)指示所述的通信信道當(dāng)前忙，并且目前正在預(yù)留所述通信信道的站點(diǎn)確定將要更新與其會(huì)話相關(guān)聯(lián)的預(yù)留計(jì)數(shù)器時(shí)，將包含更新的預(yù)留計(jì)數(shù)器時(shí)間的消息發(fā)送到所述網(wǎng)絡(luò)上。
89.如權(quán)利要求88所述的方法，其中減少所述的更新的預(yù)留計(jì)數(shù)器。
90.如權(quán)利要求88所述的方法，其中增加所述的更新的預(yù)留計(jì)數(shù)器。
91.如權(quán)利要求88所述的方法，其中所述的更新的預(yù)留計(jì)數(shù)器設(shè)置為0以便使所述的通信信道被釋放。
92.一種在包括多個(gè)站點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)中訪問通信信道的方法，所述方法包括如下步驟檢測(cè)在所述的網(wǎng)絡(luò)中的站點(diǎn)間建立的一個(gè)或多個(gè)會(huì)話；在每個(gè)站點(diǎn)中為由特定站點(diǎn)檢測(cè)到的每個(gè)會(huì)話維護(hù)預(yù)留計(jì)數(shù)器，所述的預(yù)留計(jì)數(shù)器保持預(yù)留時(shí)間；周期性地減少每個(gè)預(yù)留計(jì)數(shù)器；以及當(dāng)具有最大的預(yù)留時(shí)間的預(yù)留計(jì)數(shù)器屆滿后，就認(rèn)為所述的通信信道被釋放。
93.一種在包括多個(gè)站點(diǎn)的基于電力線載波的網(wǎng)絡(luò)中，訪問通信信道的方法，所述方法包括如下步驟建立一個(gè)或多個(gè)競(jìng)爭(zhēng)窗口，所述的多個(gè)站點(diǎn)在所述的競(jìng)爭(zhēng)窗口內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)所述的通信信道的訪問；為所述的一個(gè)或多個(gè)競(jìng)爭(zhēng)窗口的每一個(gè)分配不同的優(yōu)先級(jí)；每個(gè)站點(diǎn)偵聽所述通信信道看是否有載波信號(hào)；每個(gè)想要發(fā)送的站點(diǎn)選擇隨機(jī)的后退時(shí)間；每個(gè)站點(diǎn)等待，直到與其相關(guān)的優(yōu)先級(jí)與特定站點(diǎn)的發(fā)送的優(yōu)先級(jí)對(duì)應(yīng)的競(jìng)爭(zhēng)窗口到來為止；在具有匹配的優(yōu)先級(jí)的競(jìng)爭(zhēng)窗口內(nèi)，等待隨機(jī)的后退時(shí)間；當(dāng)所述的后退時(shí)間屆滿后，嘗試預(yù)留所述的通信信道；以及如果檢測(cè)到了載波信號(hào)的存在，就暫停所述的后退時(shí)間的倒數(shù)。
94.一種在包括多個(gè)站點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)中訪問通信信道的方法，所述方法包括如下步驟建立一個(gè)或多個(gè)競(jìng)爭(zhēng)窗口，所述的多個(gè)站點(diǎn)在所述的競(jìng)爭(zhēng)窗口內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)所述的通信信道的訪問；用與隨機(jī)數(shù)目個(gè)后退時(shí)隙相等的后退值初始化后退計(jì)數(shù)器；等待，直到與特定發(fā)送對(duì)應(yīng)的競(jìng)爭(zhēng)窗口的到來為止，并且當(dāng)其到來后，在所述的介質(zhì)空閑時(shí)，減少所述的后退計(jì)數(shù)器；當(dāng)所述的后退計(jì)數(shù)器屆滿后，嘗試預(yù)留所述的信道；在進(jìn)行了預(yù)定次數(shù)的失敗的對(duì)所述通信信道的預(yù)留嘗試后，宣布存在隱藏的站點(diǎn)；以及由此增加所述的后退時(shí)隙的寬度并且重復(fù)所述的初始化步驟，等待并嘗試預(yù)留所述的通信信道。
95.一種在包括多個(gè)站點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)中訪問通信信道的方法，所述方法包括如下步驟將發(fā)送會(huì)話分段成多個(gè)幀；建立一個(gè)或多個(gè)競(jìng)爭(zhēng)窗口，所述的多個(gè)站點(diǎn)在所述的競(jìng)爭(zhēng)窗口內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)所述的通信信道的訪問；用與隨機(jī)數(shù)目個(gè)后退時(shí)隙相等的后退值初始化后退計(jì)數(shù)器；等待，直到與特定發(fā)送對(duì)應(yīng)的競(jìng)爭(zhēng)窗口的到來為止，并且當(dāng)其到來后，在所述的介質(zhì)空閑時(shí)，減少所述的后退計(jì)數(shù)器；當(dāng)所述的后退計(jì)數(shù)器屆滿后，嘗試預(yù)留所述的信道一段足夠發(fā)送所述的多個(gè)幀的時(shí)間；從發(fā)送站點(diǎn)向接收站點(diǎn)發(fā)送所述的多個(gè)幀；以及所述的接收站點(diǎn)向所述的發(fā)送站點(diǎn)發(fā)送ACK應(yīng)答，所述的ACK應(yīng)答包括多個(gè)ACK位，每個(gè)ACK位指示是否要重新發(fā)送所述的幀中的一個(gè)。
96.一種在包括多個(gè)站點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)中訪問通信信道的方法，所述方法包括如下步驟按照下式估計(jì)在所述的通信網(wǎng)絡(luò)中的站點(diǎn)數(shù)目 其中t的期望值為E[t]=CWN+1]]>并且其中CW表示一個(gè)或多個(gè)競(jìng)爭(zhēng)窗口之一的寬度，在CW內(nèi)每個(gè)站點(diǎn)隨機(jī)地選擇后退時(shí)隙，N是在任意給定的時(shí)間競(jìng)爭(zhēng)信道的站點(diǎn)數(shù)目，t是從站點(diǎn)被允許發(fā)送的時(shí)刻直到一個(gè)站點(diǎn)開始發(fā)送的時(shí)刻的實(shí)際的時(shí)間，并且E(t)是t的期望值。
97.一種在包括多個(gè)站點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)中訪問通信信道的方法，所述方法包括如下步驟從發(fā)送站點(diǎn)向接收站點(diǎn)發(fā)送消息；所述的接收站點(diǎn)在接收到消息后發(fā)送確認(rèn)消息；當(dāng)所述的發(fā)送站點(diǎn)沒有接收到所述的確認(rèn)消息后，所述的發(fā)送站點(diǎn)向所述的接收站點(diǎn)發(fā)送請(qǐng)求確認(rèn)(RA)消息；以及當(dāng)所述的發(fā)送站點(diǎn)一直沒有接收到所述的確認(rèn)消息后，所述的發(fā)送站點(diǎn)反復(fù)地向所述的接收站點(diǎn)發(fā)送RA消息。
98.如權(quán)利要求97所述的方法，其中重復(fù)所述的反復(fù)地向所述的接收站點(diǎn)發(fā)送RA消息的步驟，直到所述的發(fā)送站點(diǎn)接收到確認(rèn)為止。
99.如權(quán)利要求97所述的方法，其中所述的反復(fù)地向所述的接收站點(diǎn)發(fā)送RA消息的步驟被重復(fù)max RA retries次。
全文摘要
一種旨在用于有噪聲的共享介質(zhì)信道上的新穎及有用的介質(zhì)訪問控制(MAC)協(xié)議。所述的MAC協(xié)議在使用共享介質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)上提供第二層功能，包括用于CSMA.CA信道訪問的后退機(jī)制、減少長(zhǎng)的MAC地址開銷的鏈路編址、用于廣播傳輸?shù)木哂惺芸氐娘L(fēng)險(xiǎn)的擴(kuò)散方案、使用可選擇的ACK的多路廣播傳輸、使用自適應(yīng)后退方案的業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)的實(shí)現(xiàn)方案、第二層轉(zhuǎn)發(fā)器的建立過程以及用于短分組的多分組傳輸和用于長(zhǎng)分組傳輸?shù)姆侄巍?br> 文檔編號(hào)H04B3/54GK1533643SQ02814500
公開日2004年9月29日 申請(qǐng)日期2002年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月18日
發(fā)明者D·拉斐利, M·穆什基, R·加齊特, Y·卡琴, A·埃雷茲, D 拉斐利, 不 , 胩, 鬃 申請(qǐng)人:伊特蘭通信有限公司