多確認多播協(xié)議的制作方法
【專利說明】
[0001] 優(yōu)先權要求
[0002] 本申請要求于2014年12月19日提交的美國臨時專利申請No. 62/094, 332的優(yōu) 先權，其公開內(nèi)容通過引用并入。
技術領域
[0003] 本發(fā)明總體涉及用于基于分組的多播通信協(xié)議的方法和裝置，基于分組的多播通 信協(xié)議減小了多媒體應用中的分組時延和抖動。
【背景技術】
[0004] 多媒體數(shù)據(jù)的通信要求若干參數(shù)的最優(yōu)性能，以便足夠快速地提供數(shù)據(jù)以維持所 提供的多媒體服務的質(zhì)量（服務質(zhì)量-QoS)，該多媒體服務諸如VoIP、音頻分配或視頻分 配。數(shù)據(jù)速率（即信令傳輸每個數(shù)據(jù)位或符號的速率）必須足夠快速以便以接收設備的 應用的消耗速率或者比接收設備的應用的消耗速率更快地提供數(shù)據(jù)。在分組數(shù)據(jù)通信協(xié) 議中，發(fā)送數(shù)據(jù)的分組之間的延遲使數(shù)據(jù)速率進一步變得更糟。遞送數(shù)據(jù)的各個分組中的 延遲是分組時延。跨多個接收分組的延遲的變化被稱為抖動。在高度擁擠的共享網(wǎng)絡中， 設備使用各種方法來競爭對網(wǎng)絡的訪問，以便它們的分組可以以足夠低的時延和抖動被發(fā) 送，從而確保消耗數(shù)據(jù)的應用的必需的QoS要求。
[0005] 在通過引用并入于此的一些通信協(xié)議（例如HomePlug? AV和AV2)中，"規(guī)則 的"MAC協(xié)議數(shù)據(jù)單元（MPDU)可以被傳輸至0SI模型的接收節(jié)點的物理層（PHY)，并且接收 針對每個成功傳輸?shù)腗PDU返回的確認（ACK)。這些協(xié)議也支持突發(fā)模式，突發(fā)模式允許發(fā) 射機在不放棄介質(zhì)的情況下并且在征求響應之前傳輸多個長MPDU。該響應（從接收機返回 到發(fā)射機的選擇性確認（SACK))提供用于由傳輸PHY發(fā)送至接收機的PHY的所有MPDU的 接收狀態(tài)。在突發(fā)模式下，長MPDU以突發(fā)幀間間隔（BIFS)分隔開。因為MPDU突發(fā)僅要求 單個SACK響應，所以發(fā)送分組并且得到ACK響應的時間減少了，并且協(xié)議效率針對該通信 交換增加了。在突發(fā)模式中，幀起始（S0F)定界符包含計數(shù)器字段（MPDUCnt)，計數(shù)器字段 指示多少MPDU跟隨當前MPDU，其中值"0"指示序列中的最末MPDU。圖1示出了本領域技 術人員已知的MPDU突發(fā)的示例。
[0006] 上面引用的協(xié)議允許雙向突發(fā)。在這一模式中，發(fā)射機允許其為接收機保留以 突發(fā)數(shù)據(jù)至接收機的時間的一部分將數(shù)據(jù)發(fā)送回原始發(fā)射機。其用作有效的返回信道， 該返回信道無需與網(wǎng)絡協(xié)商。接收站通過發(fā)送SACK的幀控制會話中的"請求逆向傳輸 標志"（RRTF)和"請求逆向傳輸長度"（RRTL)字段來啟動雙向突發(fā)。RRTL字段為逆向 SOF(RSOF)MPDU指定所要求的最小幀長度。在接收到請求時，原始發(fā)射機決定是否應答請 求和持續(xù)時間。明顯地，如果已經(jīng)保留對于比原始發(fā)射機更多的時間的請求，其將被拒絕。 圖2圖示出本領域技術人員已知的雙向突發(fā)機制的示例。當接收機（Dev B)確定其想要在 逆向方向上傳輸時，其設置SACK或者RS0F中的RRTF和RRTL字段。這被設置直到原始發(fā) 射機（Dev A)響應，授權對于最大持續(xù)時間的請求，或者直到不再需要請求在逆向方向上的 傳輸。圖3示出了在雙向突發(fā)期間的各種幀間間隔。這些間隔導致增加的時延（降低的效 率）。
[0007] 多播傳輸不允許各個接收機確認數(shù)據(jù)由每個接收機接收。這對于等時系統(tǒng) (isochronous system)而言是不可接受的，等時系統(tǒng)要求針對每個設備的特定QoS水平。 一些協(xié)議嘗試通過允許群組中的一個站用作用于其它站的代理但是其不提供關于多播中 的所有設備的信息來規(guī)避這一限制。在繁忙的網(wǎng)絡中，沒有足夠的時間和帶寬來滿足對于 等時流量的QoS要求。需要更好的方法來改善分組時延，并且因此改善擁擠的多媒體網(wǎng)絡 中的通信效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

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