專利名稱：包交換網(wǎng)絡從設備向主設備注冊方法
技術領域：
本發(fā)明屬于包交換網(wǎng)絡技術領域，特別涉及一種包交換網(wǎng)絡從設備向 主設備注冊方法。
背景技術：
在一些包交換網(wǎng)絡中，主設備向從設備發(fā)送數(shù)據(jù)包的方向為下行方
向；從設備向主設備發(fā)送數(shù)據(jù)包的方向為上行方向。主設備采用TDM方式 控制管理多個從設備到主設備的上行通信。從設備在可以發(fā)送或接收數(shù)據(jù) 之前，需先向主設備進行注冊。
為了能讓新激活的從設備能夠發(fā)送注冊請求，主設備需不時地分配上 行注冊窗口，所有新激活的從設備可以在注冊窗口中發(fā)送注冊請求。由于 注冊窗口是共享的，因此有可能多個注冊請求相互重疊產(chǎn)生沖突，主設備 將無法識別從設備的注冊請求，從而造成注冊失敗。系統(tǒng)需提供某種機制， 使得從設備發(fā)送的注冊請求有機會正確地到達主設備。
注冊窗口占用的是系統(tǒng)的上行帶寬，且這部分資源只能用于新激活的 從設備發(fā)送注冊請求。因此從帶寬利用率角度來看，注冊窗口所占帶寬資 源應越少越好。
在以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(EP0N)中，新激活的光網(wǎng)絡單元(0NU)必須 先向光線路終端(0LT)注冊成功后，0LT才會為0NU分配上行時間片。 OLT定期分配注冊窗口，新激活ONU可在注冊窗口中發(fā)送注冊請求，為避免沖突，每個ONU隨機推遲一段時間后發(fā)送注冊請求。 EP0N的隨機時延后退注冊算法有以下缺點
當出現(xiàn)注冊沖突后，ONU會在下一個收到的注冊窗口中，隨機推遲一 段時間后繼續(xù)發(fā)送注冊請求。這樣的結果是，上次發(fā)生注冊沖突的所有 ONU，會在同一個注冊窗口中繼續(xù)相互競爭，增大了沖突概率。
OLT可適當加大注冊窗口，或增加發(fā)送注冊窗口的頻率，以解決大量 ONU同時注冊所造成的注冊時間過長的問題。由于EPON的帶寬較高(lGbps 上行速率)，且一個0LT—般下連32 64個0NU。注冊窗口所占用的帶寬 相比于上行總帶寬而言，其比例還較容易接受。但是對于上行帶寬較小的 網(wǎng)絡，且一個主設備下連從設備數(shù)量很多，主設備如果加大注冊窗口的頻 率，禾B/或加大注冊窗口的大小，注冊窗口會占用比較多的上行帶寬資源， 從而降低系統(tǒng)上行可用帶寬的利用率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種包交換網(wǎng)絡從設備向主設備注 冊方法，能在上行帶寬較小且從設備數(shù)量很多的情況下，降低沖突概率和 提高注冊效率，降低對主設備分配注冊窗口的大小和頻率的要求。
為解決上述技術問題，本發(fā)明的包交換網(wǎng)絡從設備向主設備注冊方 法，包括以下步驟
(1) 定義整數(shù)X為連續(xù)注冊沖突次數(shù)，初始值為O;
(2) 主設備定期或不定期地分配注冊窗口，并且注冊窗口的相關信息 通告給所有從設備；
(3) 從設備根據(jù)注冊窗口的大小和發(fā)送注冊請求所需的時間，計算出最大后退時間D;
(4) 從設備在接收到的第一個注冊窗口中發(fā)送注冊請求，從設備在范圍內(nèi)產(chǎn)生一個數(shù)A，選擇在第一個注冊窗口開始時刻經(jīng)過A之后 的時刻開始發(fā)送注冊請求；
(5) 若發(fā)生注冊沖突，進行步驟(6);若不發(fā)生注冊沖突，進行步驟
(10);
(6) X二X+1;
(7) 從設備在[O， 2X]范圍內(nèi)產(chǎn)生一個隨機整數(shù)B;
(8) 從設備在后續(xù)收到的B個注冊窗口中不發(fā)送注冊請求，等待B 個注冊窗口后，從設備在收到的隨后一個注冊窗口中發(fā)送注冊請求，從設 備在[O， D]內(nèi)產(chǎn)生一個數(shù)C，從設備選擇在該注冊窗口開始時刻經(jīng)過C之 后的時刻開始發(fā)送注冊請求；
(9) 若發(fā)生注冊沖突，進行步驟(6);若不發(fā)生注冊沖突，進行步驟
(10);
(10) 從設備注冊請求發(fā)送到主設備，從設備向主設備注冊結束。 數(shù)A、 C可以為從設備在[O， D]范圍內(nèi)隨機產(chǎn)生。 本發(fā)明的包交換網(wǎng)絡從設備向主設備注冊方法不但在發(fā)送注冊請求
時，在一個注冊窗口里進行隨機后退，而且在產(chǎn)生注冊沖突時，會隨機后 退多個注冊窗口，注冊窗口后退的取值范圍隨沖突次數(shù)的增加而指數(shù)增 加，作為算法的一種改進，可以限定注冊窗口后退取值范圍的上限，避免 多次注冊沖突后從設備后退時間過長的問題。本方法從注冊窗口內(nèi)部來 看，采用了隨機后退發(fā)送注冊請求的方式；在注冊窗口來看，采用了注冊窗口隨機后退的方式，從兩個層面上降低了注冊沖突概率，因而稱之為二 維退避注冊算法?？蓱迷谥髟O備下連從設備數(shù)量很多，而且鏈路帶寬較 低的系統(tǒng)中，通過兩個層面的后退發(fā)送注冊請求，降低了注冊沖突，提高 了系統(tǒng)帶寬利用率和縮減注冊時間。


下面結合附圖及具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細說明。
圖1是本發(fā)明的包交換網(wǎng)絡從設備向主設備注冊方法一實施方式流
程圖2是本發(fā)明的包交換網(wǎng)絡從設備向主設備注冊方法一實施例注冊 窗口示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的包交換網(wǎng)絡從設備向主設備注冊方法一實施方式如圖1所
示，包括以下步驟
1. 定義正整數(shù)M，為連續(xù)注冊次數(shù)上限，系統(tǒng)可配置；定義整數(shù)X， 為連續(xù)注冊沖突次數(shù)，初始值為0;
2. 定義D，表示從設備在注冊窗口中的最大隨機后退時間。從設備可
基于注冊窗口的大小和發(fā)送注冊請求所需的時間，推算出D，注冊窗口大 小為w，發(fā)送一個完整的注冊請求所需時間為V，注冊請求所需時間v包
括了主設備接收端用于同步的時間，則D二W-V;
3. 主設備不時地(定期或不定期)分配注冊窗口，并將注冊窗口相關 信息(如注冊窗口的起始時刻、注冊窗口的大小)通告給所有從設備；
4. 從設備在接收到的第一個注冊窗口中發(fā)送注冊請求，從設備在[O，D](閉區(qū)間，包括0和D)范圍內(nèi)產(chǎn)生一個隨機數(shù)A，選擇在注冊窗口開 始時刻經(jīng)過A之后的時刻開始發(fā)送注冊請求；
5. 如不發(fā)生注冊沖突，進行步驟9，若發(fā)生注冊沖突，先進行如下計
算
若X〉二M，貝UX二M; 若X〈M，則X:X+1;
6. 從設備在
(閉區(qū)間，包括0和2"范圍內(nèi)產(chǎn)生一個隨機整 數(shù)B，該隨機整數(shù)B標識了從設備需要后退的注冊窗口的數(shù)量；
7. 從設備在后續(xù)收到的B個注冊窗口中不發(fā)送注冊請求，等待B個注 冊窗口后，從設備在收到的隨后一個注冊窗口中發(fā)送注冊請求，從設備在
內(nèi)產(chǎn)生一個隨機數(shù)C，從設備選擇在該注冊窗口開始時刻經(jīng)過C之 后的時刻開始發(fā)送注冊請求；
8. 如不發(fā)生注冊沖突，進行步驟9，若再次有注冊沖突，跳至步驟5;
9. 若未發(fā)生注冊沖突，從設備注冊請求發(fā)送到主設備，從設備向主設 備注冊結束。
下面以基于同軸電纜傳輸以太網(wǎng)幀的EOC網(wǎng)絡(EOC， Ethernet over Cable)為例。
實施例l，在EOC網(wǎng)絡中， 一個局端設備通過同軸電纜與多個用戶端 設備相連，EOC網(wǎng)絡采用TDM方式控制多個用戶端設備到局端設備的上行 通信，新激活的用戶端設備需進行注冊，局端設備負責分配每個注冊過用 戶端設備的上行時間片。為讓新激活的用戶端設備發(fā)送注冊請求，局端設 備周期性或非周期性發(fā)送注冊窗口 ，并將注冊窗口的相關信息廣播給所有用戶端設備。
新激活的用戶端設備的注冊步驟如下
1. 連續(xù)注冊次數(shù)上限定義正整數(shù)M，連續(xù)注冊沖突數(shù)X設置為0;
2. 用戶端設備根據(jù)注冊窗口的大小和發(fā)送注冊請求所需的時間，計算 出最大隨機后退時間為D;
3. 用戶端設備在接收到的第一個注冊窗口中發(fā)送注冊請求，用戶端設
備在[O， D]范圍內(nèi)產(chǎn)生一個隨機數(shù)A，選擇在注冊窗口開始時刻經(jīng)過A之 后的時刻開始發(fā)送注冊請求；
4. 若發(fā)現(xiàn)注冊沖突，進行步驟5;若不存在注冊沖突，用戶端設備注
冊請求發(fā)送到局端設備，用戶端設備向局端設備注冊結束；
5. 若X〈M， X=X+1;若X〉二M， X二M;
6. 用戶端設備在[O， 2X]內(nèi)產(chǎn)生一個隨機整數(shù)B;
7. 用戶端設備在后續(xù)接收到的B個注冊窗口中保持靜默，不發(fā)送注冊 請求；
8. 在等待B個注冊窗口后，用戶端設備在收到的隨后一個注冊窗口中 可以發(fā)送注冊請求。用戶端設備在[O，D]內(nèi)產(chǎn)生一個隨機整數(shù)C，選擇在 注冊窗口開始時刻經(jīng)過C之后的時刻開始發(fā)送注冊請求；
9. 若發(fā)現(xiàn)注冊沖突，進行步驟5;若不存在注冊沖突，用戶端設備 注冊請求發(fā)送到局端設備，用戶端設備向局端設備注冊結束。
實施例2，在EOC網(wǎng)絡中， 一個局端設備通過同軸電纜與多個用戶端 設備相連，E0C網(wǎng)絡采用TDM方式控制多個用戶端設備到局端設備的上行 通信，新激活的用戶端設備需進行注冊，局端設備負責分配每個注冊過用戶端設備的上行時間片。為讓新激活的用戶端設備發(fā)送注冊請求，局端設 備周期性或非周期性發(fā)送注冊窗口 ，并將注冊窗口的相關信息廣播給所有 用戶端設備。
注冊窗口如圖2所示，包含N(N為正整數(shù))個子注冊窗口，子注冊窗 口按照時間順序從1依次排序，子注冊窗口的大小保證在包交換網(wǎng)絡系統(tǒng) 允許的距離范圍內(nèi)任何一個從設備可以完整發(fā)送一個注冊請求;主設備并 將注冊窗口的相關信息(如注冊窗口的起始時刻、注冊窗口的大小、子注 冊窗口的數(shù)量、子注冊窗口的序號、子注冊窗口的大小、子注冊窗口的起 始時刻、子注冊窗口的結束時刻等信息)廣播給所有用戶端設備。
EOC系統(tǒng)中定義用戶端設備到局端設備的往返時延為RTT， RTT的波 動范圍為+Z-T;離局端設備最近合法距離的用戶端設備的RTT為MinRTT; 定義離局端設備最遠合法距離的用戶端設備的RTT為MaxRTT，完整發(fā)送 一個注冊請求的時間為V (完整發(fā)送一個注冊請求所需的時間V中包括了 主設備接收端用于同步的時間)，每個子注冊窗口的長度不小于 V+MaxRTT-MinRTT+2*T。用戶端設備選擇在某個子注冊窗口發(fā)送注冊請求 時，應在該子注冊窗口的起始時刻開始發(fā)送注冊請求。
新激活的用戶端設備的注冊步驟如下
1. 連續(xù)注冊次數(shù)上限定義正整數(shù)M，連續(xù)注冊沖突數(shù)X設置為O;
2. 用戶端設備在接收到的第一個注冊窗口中發(fā)送注冊請求，用戶端設 備產(chǎn)生一個不大于N的隨機正整數(shù)A，用戶端設備選擇在第A個子注冊窗 口中發(fā)送注冊請求；
3. 若不存在注冊沖突，用戶端設備注冊請求發(fā)送到局端設備，用戶端設備向局端設備注冊結束；
4. 若發(fā)現(xiàn)注冊沖突，
a) 若X〈M， X=X+1;
b) 若X〉M， X二M;
5. 用戶端設備在[O， 2X]內(nèi)產(chǎn)生一個隨機整數(shù)B;
6. 用戶端設備在后續(xù)接收到的B個注冊窗口中保持靜默，不發(fā)送注冊 請求；
7. 在等待B個注冊窗口后，用戶端設備在收到的隨后一個注冊窗口中 可以發(fā)送注冊請求。用戶端設備產(chǎn)生一個不大于N的隨機正整數(shù)C，用戶 端設備選擇在第C個子注冊窗口中發(fā)送注冊請求；
8. 若不存在注冊沖突，從設備注冊請求發(fā)送到局端設備，用戶端設備 向局端設備注冊結束；
9. 若再次有注冊沖突，跳至步驟4。
本實施例2，在注冊窗口中包含多個子注冊窗口，從設備隨機選擇注 冊窗口中包含的多個子注冊窗口中的一個，在該子注冊窗口的起始時刻開 始發(fā)送注冊請求，從而實現(xiàn)在根據(jù)注冊窗口的大小和發(fā)送注冊請求所需的 時間計算出的最大隨機后退時間內(nèi)發(fā)送注冊請求。
本發(fā)明的包交換網(wǎng)絡從設備向主設備注冊方法不關注如何發(fā)現(xiàn)注冊 沖突的具體方式，可能是物理層發(fā)現(xiàn)沖突后報告給從設備的注冊過程，可 能是從設備的注冊過程發(fā)現(xiàn)注冊超時，或是其它實現(xiàn)方式；不關注從設備 如何產(chǎn)生隨機數(shù)的機制。本算法不但在發(fā)送注冊請求時，在一個注冊窗口 里進行隨機后退；而且在產(chǎn)生注冊沖突時，會隨機后退多個注冊窗口。注冊窗口后退的取值范圍隨沖突次數(shù)的增加而指數(shù)增加。
作為算法的一種改進，可以限定注冊窗口后退取值范圍的上限，避免 多次注冊沖突后從設備后退時間過長的問題。
本算法從注冊窗口內(nèi)部來看，采用了隨機后退發(fā)送注冊請求的方式； 在注冊窗口來看，采用了注冊窗口隨機后退的方式，從兩個層面上降低了 注冊沖突概率，因而稱之為二維退避注冊算法?？蓱迷谥髟O備下連從設 備數(shù)量很多，而且鏈路帶寬較低的系統(tǒng)中，通過兩個層面的隨機后退發(fā)送 注冊請求，可降低注冊沖突，提高系統(tǒng)帶寬利用率和縮減注冊時間。
權利要求
1、一種包交換網(wǎng)絡從設備向主設備注冊方法，其特征在于，包括以下步驟(1)定義整數(shù)X為連續(xù)注冊沖突次數(shù)，初始值為0；(2)主設備定期或不定期地分配注冊窗口，并且注冊窗口的相關信息通告給所有從設備；(3)從設備根據(jù)注冊窗口的大小和發(fā)送注冊請求所需的時間，計算出最大后退時間D；(4)從設備在接收到的第一個注冊窗口中發(fā)送注冊請求，從設備在
范圍內(nèi)產(chǎn)生一個數(shù)A，選擇在第一個注冊窗口開始時刻經(jīng)過A之后的時刻開始發(fā)送注冊請求；(5)若發(fā)生注冊沖突，進行步驟(6)；若不發(fā)生注冊沖突，進行步驟(10)；(6)X＝X+1；(7)從設備在
范圍內(nèi)產(chǎn)生一個隨機整數(shù)B；(8)從設備在后續(xù)收到的B個注冊窗口中不發(fā)送注冊請求，等待B個注冊窗口后，從設備在收到的隨后一個注冊窗口中發(fā)送注冊請求，從設備在
內(nèi)產(chǎn)生一個數(shù)C，從設備選擇在該注冊窗口開始時刻經(jīng)過C之后的時刻開始發(fā)送注冊請求；(9)若發(fā)生注冊沖突，進行步驟(6)；若不發(fā)生注冊沖突，進行步驟(10)；(10)從設備注冊請求發(fā)送到主設備，從設備向主設備注冊結束。
2、 根據(jù)權利要求l所述的包交換網(wǎng)絡從設備向主設備注冊方法，其特征在于，還定義正整數(shù)M為連續(xù)注冊次數(shù)上限，步驟(6)為若X〉二M， 則X二M;若X〈M，則X二X+1。
3、 根據(jù)權利要求1或2所述的包交換網(wǎng)絡從設備向主設備注冊方法， 其特征在于，數(shù)A、 C為從設備在[O， D]范圍內(nèi)隨機產(chǎn)生。
4、 根據(jù)權利要求1或2所述的包交換網(wǎng)絡從設備向主設備注冊方法， 其特征在于，注冊窗口大小為W，發(fā)送一個完整的注冊請求所需時間為V， 則D二W-V。
5、 根據(jù)權利要求1所述的包交換網(wǎng)絡從設備向主設備注冊方法，其 特征在于，包括以下步驟(1) 定義整數(shù)X為連續(xù)注冊沖突次數(shù)，初始值為0;(2) 主設備定期或不定期分配注冊窗口并將注冊窗口的信息告知從 設備，注冊窗口包含N個子注冊窗口，子注冊窗口按照時間順序從1依次 排序，子注冊窗口的大小保證在包交換網(wǎng)絡系統(tǒng)允許的距離范圍內(nèi)任何一 個從設備可以完整發(fā)送一個注冊請求；(3) 從設備在接收到的第一個注冊窗口中發(fā)送注冊請求，產(chǎn)生一個不 大于N的隨機正整數(shù)A，選擇在第一個注冊窗口的序號為A的子注冊窗口 的起始時刻發(fā)送注冊請求；(4) 如不發(fā)生注冊沖突，進行步驟(9)，若發(fā)生注冊沖突，進行步驟(5);(5) X=X+1;(6) 從設備在[O， 2X]范圍內(nèi)產(chǎn)生一個隨機整數(shù)B;(7) 從設備在后續(xù)收到的B個注冊窗口中不發(fā)送注冊請求，等待B 個注冊窗口后，在收到的隨后一個注冊窗口中發(fā)送注冊請求，從設備產(chǎn)生 一個不大于N的隨機正整數(shù)C，在該注冊窗口的序號為C的子注冊窗口的 起始時刻發(fā)送注冊請求；(8) 如不發(fā)生注冊沖突，進行步驟(9)，若再次有注冊沖突，跳至步 驟(5);(9) 若未發(fā)生注冊沖突，從設備注冊請求發(fā)送到主設備，從設備向主 設備注冊結束。
6、 根據(jù)權利要求5所述的包交換網(wǎng)絡從設備向主設備注冊方法，其 特征在于，還定義正整數(shù)M為連續(xù)注冊次數(shù)上限，步驟(5)為若X〉二M， 則X二M;若X〈M，則X二X+1。
7、 根據(jù)權利要求5或6所述的包交換網(wǎng)絡從設備向主設備注冊方法， 其特征在于，每個子注冊窗口的大小無需是一樣的。
8、 根據(jù)權利要求5或6所述的包交換網(wǎng)絡從設備向主設備注冊方法， 其特征在于，定義從設備到主設備的往返時延的波動范圍為+/-T，主設備 最近合法距離的從設備的往返時延為MinRTT;主設備最遠合法距離的從 設備的往返時延為MaxRTT，從設備完整發(fā)送一個注冊請求的時間為V，每 個子注冊窗口的長度不小于V+MaxRTT-MinRTT+2*T 。
9、 根據(jù)權利要求4所述的包交換網(wǎng)絡從設備向主設備注冊方法，其 特征在于，從設備完整發(fā)送一個注冊請求所需的時間中包括了主設備接收 端用于同步的時間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種包交換網(wǎng)絡從設備向主設備注冊方法，不但在發(fā)送注冊請求時，在一個注冊窗口里進行后退；而且在產(chǎn)生注冊沖突時，會隨機后退多個注冊窗口，注冊窗口后退的取值范圍隨沖突次數(shù)的增加而指數(shù)增加，作為算法的一種改進，可以限定注冊窗口后退取值范圍的上限，避免多次注冊沖突后從設備后退時間過長的問題。本發(fā)明的包交換網(wǎng)絡從設備向主設備注冊方法，能在上行帶寬較小且從設備數(shù)量很多的情況下，降低沖突概率和提高注冊效率，降低對主設備分配注冊窗口的大小和頻率的要求。
文檔編號H04L12/56GK101471851SQ20071009463
公開日2009年7月1日 申請日期2007年12月26日 優(yōu)先權日2007年12月26日
發(fā)明者珂 李, 杜興東 申請人:普然通訊技術(上海)有限公司;普然技術公司