CN1115826C - 通信网络、用于在网络中传送信息的通信设备和通信方法 - Google Patents

Abstract

一种特别适合于穿过无线媒体的ATM通信的协议、方法和设备。将帧里邻接的时隙分配给有传输业务量的每个节点。对每个节点保证一个标称的带宽，根据要求来配给过量带宽。过量带宽的分配可根据在每个节点上缓存器的大小和每个信息的时间临界性。节点通过将这种控制信息附加到它的发送分组的第一个来传输它们的分配请求。在每个帧的起点将每个节点的发送和接收时隙的分配发送到所有节点。之后，每个节点在它的分配期间之前无需占用网络，从而使便携的设备进入非活性状态以节省功率。该网络工作在连接方式，通过使用周期性产生的信标以相对无干扰的方式建立连接，非活性的未连接节点只需在这些信标期间监视该网络，进一步节省了功率。

Description

通信网络、用于在网络中传送信息的通信设备和通信方法

本发明一般涉及通信网络和协议，特别涉及无线网络，或要求最少周转时间的其它网络。它具体地给出了用于无线ATM的控制协议，尽管可将给出的特征应用到其它的协议。

通常，通过用导线或电缆互连的设备来形成通信网络，让每个设备遵守沿这些导线或电缆发送信息的协议。在一些情况下，可将这种网络的一部分实施为无线连接，采用节点之间的无线电或红外频率信号。这种无线连接是点到点的，在每一端具有单独的通信设备，每个彼此调谐到与同一地理区域中的其它设备不同的频率上。

在另一方面，采用比如无线电频率信号，在设备中间没有实际连接地形成无线网络。在该网络上的每个设备调谐到同一频率，并且每个设备遵守在这个共同频率上传送信息的协议。该协议可使网络里的所有设备之间通信，或强制每一设备只与设备通信。通过排除对于设备穿引导线或电缆的需要，对于有线网络而言，无线网络给出了非常大的优越性。

随着多媒体技术的可利用性的增加，和信息存取需要的增加，基于局部网络(LANs)的住宅和工作的市场潜力在增加。减轻无线网络的安装和扩展无疑为无线LANs创造了大的需求。例如，一中央基地台可对人们家庭中的所有通信设备提供无线服务，包括语音，影象和数据，或无线基地台可提供在办公室中所有便携式计算机或场地上所有计算机中间的通信。然而，为了成功，在这些无线网络中采用的技术和协议必须是不劣于它们的同等有线网络。

在过去的几十年中，为了有效地管理通信设备的网络中的信息传输开发了许多协议。在这些网络协议的开发中的一个基本的前提一直是有线网络的基础设施。在无线网络中，据此假定过去开发的有线网络协议不再有效，尽管可将多数的现存协议从功能上延伸到无线网络但它们的效能和效率受到设备间缺少直接连接的不利影响。

另外，与无线网络相联系的是便携式电池供电设备存在的可能性。尽管一些无线设备，比如台式计算机，电视机和家庭剧场系统是由AC(交流)线路供电，大量的无线设备，比如电话、照相机、和膝上型计算机是由电池供电的。在无线网络协议的提供中，必须考虑可供电源保持的结构。而对于有线网络很少进行这种考虑。

在有线网络中的数据通信所用的公共协议是异步传送方式(ATM)。一直在开发ATM，来处理具有不同数据速率，不同服务质量(Qos)要求(比如，数据可靠性，延迟考虑等)，和不同连接或多媒体通信的无连接范例的高速数据。通过适当地选择每个所需要的参数，使ATM很适合在同一媒体中的多路视频、声频和数据。例如，音频数据不需要数据服务所要求的分组差错可靠性，但不容许过量延迟。一般，视频数据可容许比音频更多的延迟，但不能容忍延迟抖动。由而向连接的业务最好把支援了这些延迟和分组差错率的考虑，其中，在每个连接的开始协商和建立这些参数。为了最佳的性能，ATM采用端到端差错检测方法，预先假设与通信媒体(比如有线光纤)相联系的差错率为最小。只有终端设备监视差错。如果检测到差错，将重发请求送到起点发射机。ATM同时阻塞不能保证所要求Qos的任何业务。ATM同时阻塞不能保证所要求Qos的任何业务。ATM的这些特性和其它方面对于有线网络上的多媒体通信是很有效的，但与现在的无线网络特性相反它们是变化很大的因数。

建设无线局域网络(LAN)的现有努力集中在形成标准，比如在美国的IEEE 802.11，和在欧洲的HIPERLAN。这些标准并未考虑基于实时和数据业务的服务质量(Qos)要求的ATM，特别是在延迟的区域。在通常的无线网络中在过载时延迟成指数增加，因为每个发射机竟相接入。多数无线网络的工作采用某种形式的碰撞检测和接收确认协议。比如，每个发射机将收听一静态期间，然后发送一个分组。如果在同一时间另一发射机没有发送，则该接收机将接收到该分组，并向发射机确认这个接收。然而，如果另一发射机同时在发送，则发生碰撞，所要的接收机接收错误的信息，并不发出确认。当未接收到确认时，每个发射机将再次发送，但愿没有同时发送的。一般无线网络的特征是，具有较高的差错率，不可预测的延迟，和需要中间差错检测和校正。因此通常的无线网络在本质上不适合于ATM业务。

很清楚，在指定无线ATM中的一个重要问题是，规定多个用户对同一媒体的访问方法的控制协议，媒体访问控制(MAC)协议，它必须满足ATM的基本要求，特别是在考虑延迟的区域。一个这种协议是为欧洲计划，移动宽带系统(MBS)中使用而指定的动态时隙分配(DSA++)协议。然而，这个协议预先假设，到和从基地台的上行线路和下行线路通信路径，每个是在不同的频率上实现的。这就减少了控制和确认的周转时间，但要求所有的台适应在两个分立的不干扰的频率上的发送和接收。

因此，可看到，有线网络协议，比如ATM，向无线网络协议的转换通常需要附加时间，或频率，或两者。本发明的目的是将网络中传输信息所需的时间减至最少，不需要附加的频率分配。同时支援ATM的Q0s概念。尽管提供的本发明具体地应用到无线ATM网络，但所采用的原则同样可用来减少在其它有线或无线网络上传送信息所需的时间。

实质上，本发明描述一种用于控制对无线网络协议中的通信媒体的访问的方法，使得与基本的ATM网络结构和协议相符。

根据本发明的访问控制方法包括下列特征：

最佳的控制数据帧(CDF)结构以便将周转时间减至最少；

对于上行线路信令的超时隙数据结构；

在MAC水平上的广义时隙分配方法，它综合了分配上行线路和下行线路时隙；

在MAC水平的缓冲器溢出控制方法；和

基于信标实施MAC管理业务。

通过联合控制和下行线路信息，并最佳化自每个发射机的控制和上行线路信息传输，该最佳控制数据帧(CDF)将与无线网络中的传输相联系的同转时间减至最少。除了将周转时间减至最少之外，该结构还对通信模式提供一种确定性特性，使终端设备在非激活周期执行其它功能，或者在电池供电的设备中，使它们在这些非激活周期保存功率。

与该控制数据帧相联系的是超时隙结构的使用，使上行线路控制信息级联到上行线路数据传输，以便使得从每个无线设备到中央，或基地，系统的通信最佳化。这个结构考虑了最小开销，特别是从每个发射机同步分组所需的开销。

广义的时隙分配方法支援每个设备的标称带宽分配的ATM Qos构思，并且，与缓冲器溢出控制方法结合，使分组脉冲串带宽的重新分配与ATM的目标符合。另外，将任何其余的额外带宽在设备中间有效地分配，以便将总的性能和Qos因数最佳化。

与ATM Qos的构思一致，在无线网络上的每个设备，借助于在一些时间该设备将需要较多业务。而在另一些时间需要较少的业务的了解，协商一个业务的标称水平。在这个协商中该ATM服务者保证提供支援该标称负载以及较重负载的脉冲串的能力。根据本发明的缓冲器溢出控制执行与这个基本ATM构思相关的两个功能。它按优先次序传输。以避免在脉冲期间缓冲器溢出，并在同时，当需要时，通过处罚那些不遵从这些定则的设备，强制执行ATM Qos定则。

将基于信标实施MAC业务管理最佳化，以减少设备之中所需的同步时间，并使非激活设备在需要时恢复访问该网络。根据本发明，将短的信标发送期间分散在较长的时间上，但是有规则的，在数据流中的间隔。在这个信标里将是定时和控制信号，提供给较高水平同步和无线网络的管理。通过提供这个较高水平的同步和控制，可将每个分组中的同步和控制开销减至最小，从而改善网络的总效率。

本发明还涉及一种用于在包括一组节点的网络中传送信息的通信设备，所述的设备包括：用于发送信息传输的时间分配请求的装置；用于接收为接收信息而分配的第一时间和第一持续时间的装置；用于接收为发送信息分配的第二时间和第二持续时间的装置；用于接收在所述第一时间上的所述第一持续时间的信息的装置；用于发送在所述第二时间上的所述第二持续时间的信息的装置。

图1表示一无线设备的网络。

图2表示用于ATM有线和无线通信的分层协议方式。

图3表示控制数据帧的结构。

图4表示时隙分配的流程。

图5表示不正确排队处理的流程

图6表示信标发送方法

图1表示一无线网络，包括无线终端、WT基地台、BS和称为移动节点，MN的混合台。为了完整，还示出了无线网络通过通路G连接到有线ATM网络101。图1a和1b表示具有集中的或基地台结构的无线网络。图1c和1d表示具有分布式的，或特定结构的无线网络。在图1a中，将基地台BC以树状拓扑形式连接到交换中心SC。来自有线网络101的分组通过通路G行进，并由交换中心SC导向适当的基地台BC。基地台BC向适当的无线终端WT发送分组和从那里接收分组，下面将要讨论。在图1b，以环形拓扑将基地台BC连接。分组从基地台行进到基地台，直到到达它的目的地基地台。该目的地基地台从该环中移除该分组，并将它发送到适当的无线终端。在图1C中，还可将每个无线设备MN作为基地台，使由网络上的所有其它无线设备可接收到它的传输。在图1d中表示转发节点拓扑，其中节点120不能直接与节点122通信，但将从120到122转发分组的能力提供给节点121。在每个这些拓扑，本发明将提供高效的通信。为便于理解，将假定为图1a的基地台拓扑，但可将本发明的特征实施到其它拓扑，这对本领域的技术人员来说是显而易见的。

图2表示经基地台综合有线和无线ATM的分层协议方式。在通信路径的一端是一个有线ATM设备210，比如有线电视发射机。在通信路径的另一端是无线ATM设备230，比如便携式电视。内连这些设备的是有线媒体201和无线媒体202；在基地台220完成从有线到无线媒体的转换。该基地台220，比如是集中在人们家里的发射机，它从比如有线电视的提供者连接到提供ATM的服务。通信路径的有线特有属性包含在有线PHY(物理)层221和有线MAC层222中。这些协议层将有线媒体上的实际信号转换为在ATM层223上的ATM一致性数据分组，它与所用的实际媒体无关。通信路径的无线特有属性包含在无线MAC层224和无线PHY层225中。这些层将ATM一致性分组转换为能够在无线媒体202上发送的实际信号。同样，无线MAC234和无线PHY235层包含在无线终端230中，用于将这些实际信号转换为在233上的ATM一致性数据分组。在无线终端230中的无线MAC234和PHY235层的能力明显少于在基地台220中所提供的，但它们执行的主要功能将实际信号转换为ATM符合信号或相反，是相同的。

在图3中示出了在基地台与无线终端之间传送的控制数据帧(CDF)结构。控制数据帧，顾名思意，包含控制和数据两者。根据本发明，构成CDF，以便减少周转时间，并为在这种其它随机过程中的传输提供确定的定时。通常，在无线网络中。当一节点具有要发送的一个包或一组包时，一检测到静态周期它就发送每个包。如前所指出的，这将导致不可预测的延迟和延迟抖动。根据本发明，基地台将可得到的数据时隙分配给单个的无线终端。在图3的基地台发信期间310中将这种分配通知所有的无线终端。通过通知每个无线终端，何时开始接收分组，接收多少个分组，何时发送分组。和发送多少个分组，基地台传送这个分配。在这样做中，每个无线终端可相继地分配它的无通信的时间给其它任务，或在电池供电的设备中，可置定时器以便在适当的时间中断，并且在过渡区进入非激活状态。尽管CDF可以是可变长度的，通过知道何时在本CDF中的最后分组被发送，每个无线终端也可知道何时下一个CDF将出现。另外，为避免很短CDFs的连续发送，在无分组要传送的情况下。发信期间310可包含当下一个CDF将出现时的显式通知。在这个发信期间310，基地台还将包括操作和维护信息，以及为现有非激活无线终端的排列信息，正如将参考期间340所讨论的。

与传统的无线通信一致，将要求每个发射机发送同步模式，使想要的接收机建立共同的定时基准。基地台将在发信期间310的开始发送它的同步模式。为避免与每一无线终端的接收机单独地建立这个同步，在把分组发送到每个终端时，基地台即刻在下行数据期间320用所有它的下行线路分组跟随该信令期间310。因为所有的无线终端将同步到基地台以接收信令信息，每个计划从基地台接收分组的无线终端只需保持它的同步直到它的预定接收时间。注意，在这个最佳实施例中，电池供电的终端可能不能进入完全的非激活状态，因为如果这样做它们可能失去同步。因此，与本发明一致，安排从基地台发送终端分组的顺序可依赖于一个具体的终端是否为功率有限。在这种方式中，到电池供电终端的分组将从基地台首先发送，从而使这些终端很快进入非激活状态。另外，可将再同步模式用要发送的每个包组发送到每个发射机。

下行线路数据期间320包括从基地台向无线终端的所有预定数据分组的发送。根据本发明，每个无线终端将把所有的预定数据分组作为一个顺序组来接收。这样，可在第一个数据分组中完成任何要求的再同步，并且所有的后续数据分组可包括数据的全有效负载，从而增加了总的分组信息传送效率。而且，如前所述，这个顺序包组的预计传输使无线终端有效地分配它们的无传送时间。

上行线数据期间330包括从无线终端向基地台的所有预定数据分组的传送。正如自基地台的传输，每个终端将在它的分配时间开始顺序发送它的分配数量的分组。然而，根据本发明，与基地台的传输不同，每个终端的第一传输时隙将是超时隙，以便供数据分组以及附加在这个数据分组上的控制分组的传输之用，通过分配这个较长起始时隙，而不是将控制信息插在数据分组中，使得有更大的效率。如果控制信息包含在数据分组中，则为控制要分配整个分组，或修改原来的分组以包含这个信息。因为自每个发射机的第一分组容易识别，如前所述被基地台预定的，故抽出所附控制信息是非常简单的事情，而不是对一个或多个数据包译码来抽出嵌入的信息。从每个无线终端发送的控制信息包括基地台需要的管理网络和分配带宽的信息。根据本发明的另一方面，它将包含无线终端尚待发送的大量分组，它们的优先权下面将要讨论。作为传统网络控制协议的特征，它还可包括操作和维护信息。

通知信号期间340用于现在的非激活终端请求激活状态。根据所建立的协议，这个可采取很多形式。如果立即注意不是绝对必要的，则可采用轮询技术。比如，在信令期间310，主台可从当前非激活终端表中通知终端识别器。在循环方式中，接着的CDF期间310可包括来自这个表的其它识别终端。如果识别的终端需要激活状态，它将在期间340发送信号。在该最佳实施例中，这个信号为最少。以减少这种轮询的分配时间。如果该信号存在，在下一个CDF基地台将分配一个或多个上行线路时隙给这个终端。接着，该识别终端可在其分给的超时隙中发送任何附加控制信息。根据要求的性能因数，可建立该协议，当前接收到通知信号时，该识别的终端将在下一个CDF接收它的标称信号。另外，该识别终端可只接收一个时隙分配，可根据发送的规定分组数目来指定适当的事宽，正如来自这个终端的上述超时隙中所附控制信号里包含的。在第一种情况，可分配超量带宽，在第二种情况，可招致超量延迟。还有一种，在通知信号期间340可分配整个超时隙时间，以便允许分组和适当上行线路控制信息的传输。

在该通知轮询的情况中，包含许多非激活终端的网络，在终端具有分组要发送的时间与在轮询过程中它被识别的时间之间，可出现超量延退。根据本发明，可不同地构成通知信号期间340，以允许更及时的回答，或更好地利用带宽，这一点对本领域的技术人员应是显然的。比如，如果一个特殊的终端对这种延退特别敏感，则可修改轮询次序以便比其它终端更频繁地轮询这个终端。或可采用非轮询方法。比如，可在这个期间里利用争用方案。在信令期间310，当这个通知信号期间340出现时，基地台将识别。任何需发送通知请求的终端在这个期间只需发送一个标识符，如上所述，基地台将在下一个CDF为这个终端分配一个或多个时隙。如果发生碰撞，且未接收到标识符，在下一个CDF中分配的不存在将通知请求的终端，在下一个通知信号期间340将产生另一通知请求。对本领域的技术人员是显然的，还可采用基于请求业务处理的轮询和采用的结合。

如上所讨论的，每个激活无线终端将通知基地台，在现在的CDF传输之后发送到基地台的其余分组的数目。如果这个数目是零，将该终端标识符放到非激活终端表上。如果这个数目不是零，则在下一个CDF基地台将为这个终端分配时隙。该基地台还必须为需要发送到终端的接收分组分配时隙，并为从所有其它激活终端的发送分配时隙。按照上面讨论的ATM的前提，很可能是在高峰活动性的某些时间，带宽将不足，在CDF中没有足够的时隙数目来容纳需发送的分组的数目。尽管CDF的大小是可变的，这样可伸展以容纳所有现在分组的发送，但CDF的大小是被限定的。应该限定CDF的大小，确保足够频繁地服务于该终端以避免超量延迟，特别是遵从协商带宽分配的终端作为确保至少标称服务的交换。在该最佳实施例中，将CDF限制到不多于一毫秒；用现技术，可供在每个CDF内发送大约50-100ATM数据分组之用。在前述的协商阶段将这些50-100数据分组标称地分配到无线终端，作为在网络中的每个连接。如果协商是不成功的，比如，如果基地台现在没有足够的带宽用于满足终端的最少功能需求，别不做该连接。例如，话音通信通常需要3KHz的最小带宽，如果基地台现在不具有3KHz可用，可回答一忙音。对于通晓本领域的技术人员，这种协商的方案是熟知的，如前所述，这是与本发明的构思不相关的，对每个连接终端保证一个依赖于标称带宽的Qos。根据在每个最大CDF期间从终端或向终端传输分组的平均数目，来规定这个标称带宽。因此，如果该最大CDF期间是一毫秒。每秒15K个分组的带宽需要将等于每个CDF15个分组的标称的分配。然而，根据ATM的前提，已分配这每秒15K个分组带宽的终端，可要求更宽的带宽，因此将比它分配的每个CDF15个分组要多。

根据本发明，基地台将在每个CDF中分配时隙，以保证标称带宽，并以按优先序排列的方式将那些无用的时隙再分配给那些要求额外时隙的终端。按优先序排列，与ATM的前提一致，将力图减少因缓存器溢出而数据丢失的危险，特别是对于好性能的终端，并将力图提供任何非用分配的合理分派。因为CDF将包含上行线路和下行线路信息两者，故基地台将与流向无关地管理时隙的分配。这样做，可按照上行线路传输的需要来分配不用的下行线路带宽，对应地，可按照下行线路传输的需要来分配不用的上行线路带宽。在此和其后的讨论中，在基地台的下行线路业务量与无线终端的上行线路业务量之间没有区别。将基地台的下行线路发射机仅作为具有业务量要发送的另一激活终端。为了清楚，关于上行线路和下行线路时隙分配，术语节点以后用于包含无线终端和基地台两者。

图4表示根据本发明的时隙分配方案的流程。如图所示在405，当请求在这个CDF中发送的总的分组多于在该CDF中可利用的时隙数时，只需对这个分配方案请求。如果要传送的分组数目小于可得到的时隙数，将在410安排发送所有的分组。

如果有比CDF中可利用时隙更多的分组需要传送，则必须做出在这个CDF中安排哪些分组，哪些推迟到接着的CDF的决定。这种推迟可导致数据丢失，例如，如果节点的缓存器溢出，或者以超量的延迟。为了减少通过网络的平均延迟，并满足Qos标准，在420，如果需要，至少以它们的标称带宽分配给到所有节点。如上所述，根据所有其它建立的连接和它们的标称分组，如果它具有为该终端可利用的标称数目的时隙，基地台将只建立到终端的连接。因此，保证在框420中的分配，导致每个节点接收它的标称分配，正如所要求的。

如果对每个激活节点的分配达到了标称带宽，时隙仍有剩余，则在具有剩余要发送数据的节点中间分配这些时隙。如果所有的节点具有无限的缓存器，可利用一个延迟容差因子来确定剩余时隙对这些节点的合理分布。这种延迟容差因子，正如下面将要讨论的，通过它们快速发送的相对需求来安排分组的顺序。高的延迟容差因子表示对延迟比较不敏感，低的延迟容差因子表示对于延迟有很小的容限。根据这个延迟容差因子的分配，首先分配低延迟容差的分组，产生最佳的通过量和整个的公正。但是，如所注意到的，这种分配假定在这个分配中没有除延迟之外的影响。实际上，在等待它的分配时，如节点没有足够的缓存器来容纳数据的积累，将会发生数据丢失。例如，文件传送对延迟比较不敏感，但在产生延迟的每个节点上，必有足够的存储器来保持在这个延迟期间继续到达的分组。因此，在分配的过程中必须考虑延迟和数据丢失的危险两者。

根据本发明，在框430分配剩余的时隙部分，以减少由于缓存器溢出的分组丢失危险，并在框460，分配剩余的部分以便在确保合理的同时增大通量。在430分配用于减少数据丢失危机的部分的大小是具体的网络结构和组成的函数。可以固定这个比例，一半的分配用于缓存器溢出保护，一半用于增加通量。或者，它起初固定，然后，由基地台或某个其它控制器根据基于迄今实际性能的缓存器溢出的可能性的估定进行修改。

在图4B中更详细描述了框430。对于具有要传输分组的非零余额的每个节点。在433，将缓存器溢出因子bof(i)计算为可用缓存器量与标称分配之比。该可用缓存器是节点的缓存器的大小减去要发送的分组的余数。如果是以标称的速率填入节点的缓存器，则这个溢出因子实际上是在缓存器中，剩余的标称分配数目的测量，或等效于在缓存器溢出之前CDFs剩余的数量。因此，比较小的bof(i)表示缓存器将发生溢出的较大可能性。

还可将这个缓存器溢出因子修改以支持符合ATM前提的那些节点。ATM的前提是，节点将包含足够的缓存器来容纳带宽的动态分配。然而，缓存器溢出因子是缓存器溢出将如何快地发生的量度，对具有较少缓存器的节点给予较高的优先权。第二个因子，缓存器大小因子bsf(i)，在434计算。该缓存器大小因子是与网络中的平均缓存器大小比较每个节点的缓存器大小的修改比率。如果缓存器具有比平均缓存器大小高的尺寸，则将该比率固定为1，这将导致不修改该缓存器溢出因子。如果该节点具有低于平均值的缓存器尺寸，则该比率将小于1，并且这个比率将减少给予这个低于平均值节点的优先权，如在436中所示。

ATM的另一前提是，节点的频繁请求比它的标称分配少，以便均衡它请求多的那些次。第三因子，性能因子beh(i)，在435中计算。这个因子是节点请求比它的标称值少的分配的次数的百分比。它是节点分配的利用不足的测量。这个比率将影响给予该节点的优先权，正比于它的利用不足度。在436。

在436，计算总的优先权因子，缓存器溢出管理因子BOMF(i)。正如上面指出的，该优先权与缓存器溢出因子bof(i)成反比，受缓存器大小因子bsf(i)和性能因子beh(i)直接影响。合成的BOMF(i)越大，应该给这个节点的优先权越高。在442中使用这个因子对每个节点分配带宽，以避免当对符合ATM前提的节点给予优先时的缓存器溢出。在437，累加BOMF因子之总和。由432-438组成的环路所示，对于具有剩余未分配请求的每个节点计算了BOMF之后，在由441-443组成的环路中计算分配给每个这些节点的溢出分配量部分OA。在442，对每个节点，相对于所有计算BOMF因子的总和，给予一个与它的计算BOMF因子成正比的分配，高达它的请求量。在449返回对于每个节点的这个分配，并且将被加到前面讨论的节点标称分配，和接着将要讨论的节点延迟容差分配。

根据本发明，可以许多方式修改该BOMF因子。比如，可定义所有或每个节点缓存器溢出因子的上限阈值。如果节点缓存器溢出因子超过这个阈值，将把它的BOMF置为零，从而避免了对于显示很少溢出危险的那些节点的任何溢出分配。同样，可将BOMF(i)限制为比某个最大数目小，以避免任何一个节点因它的缓存器因子接近于零而独占分配。

在460根据延迟容差因子优先权来指定所有剩余未分配的时隙。正如接着将要讨论的，每个节点保持一个分组的排队，由它们的延迟容差值存储。延迟容差是每个分组可接受的出现延迟的测量。低的延迟容差值表示该分组不能承受较长的延迟；高的延迟容差因子表示对延迟有一个相关的容限。每个节点传输在分立的延迟容差值范围里它们的排队中的分组数。例如，如果定义3个范围为低、中间和高，节点可通知基地台，在低延迟容差区有15个分组，中间延迟容差区有18个分组，而在高延迟容差区有6个分组。将这个信息作为上述上行线路控制信息的一部分，在该终端的超时隙分配期间传送给基地台。当将时隙分配给每个节点时，在上面讨论的标称分配或缓存器溢出分配期间，在每个节点上的剩余分组的数目以延迟容差优先权的顺序被更新。如果在标称分配期间对上例所用的节点分配12个时隙，在缓冲器溢出分配中的8个时隙，则总共为20个时隙。在这个分配中，该节点将发送15个低延迟容差分组和5个中等延迟容差分组。该节点将留下：无低延迟容差分组、13个中等延迟容差和6个高延迟容差分组。分配任何剩余的未分配时隙，首先给低延迟容差分组。然后给中等的，再给高的。因此，如果另一节点有何剩余的低延迟容差分组，它接收对于所有它的低延迟容差分组的分配，高达被分配的剩余时隙的数目。在图4C中详细表示了这一过程。在463，由461-464组成的环路以优先顺序分配时隙，直到没有足够数量的可用时隙分配给具有这个延迟容差的所有分组，在462。如果没有足够的时隙分配给同等延迟容差的所有分组，则为了容易计算和排队管理，在466根据循环分配来配置分配，或为了公正按照随机分配。在469，返回对于每个节点的组合分配。如前所讨论的将把每个节点的总的分配(标称+溢出+延迟容差分配的总和)传送到在下一个CDF期间开始的节点。

图5详细未出了在个别节点上延迟容差因子的分配和使用。每个节点将接收的用于随后发送的分组放到延迟容差排队中。在每个节点，当连接建立时分配延迟容差因子。这个延迟容差因子是一个相对测量，根据与经这个连接传输的业务量相联系的延迟和丢失的敏感性来进行分配。将延迟不敏感的信道分配一个有限的值，以避免超量延迟。比如，一个文件传送通信信道将在连接中的每个节点上分配高的延迟容差因子。另一方面，话音通信信道，将对每个节点分配一个低延迟容差因子。对这个因子的值的准确分配是没意义的；有意义的是该值是一致的和可比较的。在该最佳实施方案中，该延迟容差因子等于沿着连接的每个节点上可允许的以时间单位的最大延迟，从而使这些数目的总和将是对于可接受的通信可允许的最大端到端延迟。在每个节点，将规定的延迟容差因子分配给它到达时的每个分组。在延迟容差排队中分组的插入将以分组的延迟容差因子分配的顺序。如果多个分组具有相同的延迟容差因子，则根据它们对数据丢失或其它因素的敏感性将它们放在另外的次序。例如，将数据分组放在具有同样延迟容差因子的话音分组之前。

在每个CDF期间，在图5A中的510，节点从基地台接收它的传输分配T。将T分组从延迟容差排队中移除，首先是最低的延迟容差值，并且在520，传送到用于在这个CDF期间发送的发送排队。在525，如果有任何剩余分组，则将它们的延迟容差因子减少从最后的CDF起的经过时间。在530计算该经过时间，并且由540-542组成的环路执行对于延迟容差排队中的每个分组的这种减少。因此，对于每个分组的延迟容差因子是在其后的延迟变为有问题之前的剩余时间的指示。

对于在基地台的有效的分配，无线终端必须传输以每个延迟容差度水平发送的分组数。所以基地台对于具有低延迟容差性水平的节点比具有高延迟容差性水平的节点可分配更多的时隙。如前面所讨论的，将这个信息通过附到自每个端的第一分组的控制信息发送到基地台。然而，该延迟容差性因子可横跨很大范围，并且以每个可能的值发送分组的数目是一个很耗费时间和带宽的过程。因此，根据本发明，可将优先权因子量化为更小的值范围。这个量化可以是线性的，比如，可将优先权因子的范围分为Q个相等的部分。然后，将优先权尺度的这些Q段的每段中所包含的分组的总数目发送到基地台。根据本发明，该最佳实施例包括按照对数尺度的一个优先权因子范围的非线性区段。这样做，与那些具有较大并较少瞬时重要性的值相比，在分配的过程中可更细地区分那些具有低延迟容差值的分组。

图5B表示根据本发明的量化。Numpac是值的阵列。Numpac(q)包含在Q个可能延迟容差的每个上的分组数目的计数。框560到564表示在延迟容差排队中的每个分组执行的环路。在561和562通过计算来确定每个分组的量化延迟容差，并且在563，与这个量化水平相联系的Numpac累加具有这个结果量化水平的分组的数目。对于在延迟容差性排队中所有分组完成这个计算之后，在565返回在Numpac阵列中的总的累加，用于通过在终端的超时隙分配中的控制信息对基地台的以后通信，如前面所讨论的。如上所指，基地台为它的下行线路分组执行同样的延迟容差性水平累加，并执行延迟容差性分配，与业务是上行线路或下行线路无关。

根据本发明，为进一步最佳化无线网络的效率，如图6中所示，提供基于同步和管理能力的信标。在比标称CDF期间更长的间隔上周期性地为信标通信时间610分配时间。这个信令期间的目的是把长期管理功能与上述的如CDF时隙分配和信令等短期功能分开。该信标信号将包括，比如，主同步信号。在网络上的所有终端将使用这个同步信号粗略地调整它们的本地定时信号，执行滤波器均衡，和其它调整或维修工作。然后，在每个CDF，该同步信令只需包含执行更细调整所需的信令。在接收为更细调整提供的CDF信号之前，可利用在信标期间收集的动态滤波器参数，比如，直接初始化这种滤波器。

该信标期间也是上述连接建立和Qos协商发生在其中的时间，以及连接未建立和其它较长期间或偶发事件的时间。放置这些活动性在这个较慢频率定时中，减少了这种活动性对建立连接的Qos的影响。连接建立可，比如，需要上千的分组的传输。如果我们通过在每个信标上传送20个分组来强制进行这些通信，并且信标只出现在每个第十秒，将需五秒来建立该连接。与如果上千个时隙的请求同在一个CDF期间建立的连接相互争用，并且通过从该建立连接取出的分配所做的连接小于一秒的情况相比，利用这个途径对网络的影响明显的较小。限制对于连接建立的有效带宽延长了建立每个连接所需的时间，但在连接建立后却产生了较好的性能。

另外，对于连接和非连接终端保持分立的方案，还在前述的CDF结构和操作中提供了高效率，特别是对于信号通知期间340。缺少这个信标信令。该CDF结构和协议必须容纳来自任何潜在无线终端的通知信令。将这种宽范围的任务容纳在上述的轮询情况中是不可能的。通过把连接建立同通常的CDF管理分开，可将轮询所用的非激活终端的表减少到只是那些现在连接的且现在是非激活的终端。

该周期的信标信令还提供了更有效的功率保持。比如，一个当前的未连接无线电话，知道了只是在这个期间建立连接，可监视信标期间。如果没有将它编址在信标中，它可刚好在下一个预定的信标期间之前置它的时钟来中断自己，并同时进入非激活状态。

为取得所述的优点，最好使信标期间出现在规则的间隔上。因此，根据CDFs是可变长度的事实，在CDFs的序列中可能有间隙，如在620上所示。因为基地台分配从每个节点传输的规定时间，故可容易地分割CDF，以避免超长的间隙，如631-633所示。没有分割，间隙632将从CDF期间631的开始延伸到信标期间611的起点。假如这种间隙长到足以满足基地台发送它的控制信令信息(如图3中的310)，则在地台将排定该分配传输的时间，以避免信标期间。在631将发送CDF的部分，将实现较小的间隙632，并通过在633将出现的基点来安排剩余的CDF。在信标的规律性上可允许某些变化，它可紧跟CDF，或CDF的部分出现，从而消除了所有未用的间隙。

Claims (9)

1.一种通信网络，包括耦合到中央节点的一组节点，其中激活节点是所述节点之一，具有一个或更多要发送的分组，所述的激活节点用于从每个激活节点传输在一个帧期间里的时间分配的请求，所述的中央节点根据所述的分配请求对每个所述激活节点分配在所述帧期间里的传输时间和传输持续时间，所述的中央节点将在所述帧期间里的所述时间和持续时间的分配送给每个所述激活节点，所述激活节点根据在所述帧期间里的所述时间和持续时间的分配发送分组。

2.根据权利要求1的通信网络，其中一些或所有的所述通信和发送是通过无线通信媒体。

3.根据权利要求1的通信网络，其中根据一个多个与每个所述激活节点相关的分配参数来确定自每个激活节点传送的所述时间和持续时间的分配。

4.根据权利要求3的通信网络，其中与每个所述激活节点相联系的是标称分配，且其中所述分配参数之一是与每个所述激活节点相联系的标称分配。

5.根据权利要求3的通信网络，其中每个所述激活节点包括一个用于发送和接收所述分组的缓存器，并且所述的分配参数之一是在每个所述激活节点上的所述缓存器的大小。

6.根据权利要求1的通信网络，其中所述的分配包括步骤：确定与每个所述分组相联系的延迟容差；根据所述的分配请求和所述的延迟容差，对每个所述激活节点分配所述传送时间和所述传送的持续时间。

7.根据权利要求1的通信网络，其中与每个分组相联系的是延迟容差，并且自每个激活节点的所述分配请求包括在每个延迟容差上要发送的分组的数量。

8.根据权利要求1的通信网络，其中自每个节点的所述分配请求的传送包括步骤：将所述的请求附加到在当前的帧期间里分配给节点的时间内所发送的第一分组上，或者，如果在当前的帧期间里没有分配时间给该节点，则在当前的帧期间里在所有节点中间分配的最后时间之后发送通知信息。

9.一种用于在包括一组节点的网络中的传送数据分组的方法，其中激活节点是具有一个或多个要发送分组的所述节点之一，所述的方法包括步骤：自每个激活节点传送在一帧期间里的时间分配请求；根据所述的分配请求对每个所述激活节点分配在所述帧期间里的传输时间和传输持续时间；向每个所述激活节点传送在所述的帧期间里的所述时间和持续时间分配；根据在所述帧期间里的所述时间和持续时间的分配，从所述每个激活节点发送分组。

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