[发明专利]一种基于CATV网络的冲突解决方法

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及用于CATV宽带接入网络通信技术。 

背景技术

信息社会的来临，正在改变我们生活中的许多方面，对信息的需求和依赖是这个社会的一个标志。因特网的迅猛发展和新业务的不断出现导致对带宽的需求越来越大，现有的以POTS技术为主的接入网络越来越不能适应这种形势，迫切需要一种新的性价比更高的技术来满足人们对信息的需求，CATV宽带接入网络技术为解决这种矛盾提供了一个很好的方案。CATV宽带接入网络技术对CATV网络带宽的充分利用可以导致传输数据的价格大幅度的降低，这使它已经成为接入网络中最具吸引力的技术之一。 

CATV网络的下行信道从前端到所有的用户，由前端单独传输数据上行信道从用户单元到前端，每个上行信道被大量的用户共享，其共享特性因而需要一个MAC层来组织传输。上行信道在时间上被单独地分成许多单元——微时隙。在IEEE802.14和DOCSIS标准中，上行信道微时隙的使用由前端指定。微时隙基本上有两种类型：请求微时隙和数据微时隙。数据微时隙用于携带数据；请求微时隙用于携带用 户端的带宽请求。头端不时地广播带宽分配映射，其中包含了上行微时隙的分配，用户端获得了此分配并由此工作。最初，用户端进入空闲状态，当有数据到达时进入竞争解决状态，向头端发出带宽请求，此过程直到请求成功地被前端接收并获得应答，然后用户端进入传输状态。如果在传输时有另外的数据到达，用户端启动捎带机制，捎带另外的带宽请求。一旦用户端完成数据发送并且没有其它任务，用户端返回空闲状态。如果有一个以上的用户端在竞争状态使用相同的竞争微时隙发送请求，那么冲突就产生了。用户端将根据冲突解决算法重发请求。在两个标准中，竞争算法是开放的，协议不作明确的规定，由制造商自行设计。因此，一个系统性能的优劣很大程度上取决于竞争算法的效率。 

DOCSIS标准中采用的冲突解决算法是二进制指数后退算法(binary exponential backoff，BEB)。其主要思想是使一个报文的重发时隙的取值范围大小与该报文的重发次数构成二进制指数关系。即随着报文发生冲突而重发的次数逐步增加，其重发时隙的取值窗口所包含的微时隙数也逐步增大(每次增大为原来的2倍)，以降低站点的冲突概率。二进制指数后退算法可以有效的控制冲突发生概率，并且具有简单易实现的优点，但它同样也存在着一些劣势。由于重发时隙取值窗口的起始端固定为竞争时隙的起始端，末尾端逐步后退，所以竞争时隙中各微时隙的被占用概率也是由前向后逐步递减的。在网络请求数不断增多的情况下，每两次授权时刻之间竞争时隙的占用情况会呈现出由前向后越来越稀疏的现象。时隙占用的不均衡导致时 隙资源的浪费，影响了冲突规避的效果。同时，与IEEE 802.3的接入方式不同，DOCSIS的站点不能检测冲突。当发生冲突时，只有当新的MAP到来后站点才可以确认上次的请求是否发生冲突。然后才能按照冲突解决算法进行后退并等待重传。而当站点发送新请求时，不均衡的时隙占用与过小的微时隙选择窗口会导致前几次请求发送很容易发生冲突。而每次冲突发生后，站点需要等待较长的请求和授权时间，接入延迟也会相应增大。 

考虑到前述情况，存在克服相关技术中不足的需要。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于CATV网络的冲突解决方法，用于降低用户端之间发生冲突的概率，充分利用时隙资源。 

本发明提供的基于CATV网络的冲突解决方法是这样实现的：当站点发送的请求发生冲突时，首先按照传统的二进制指数后退算法中确定微时隙选择窗口大小的方法计算出下一次发送时微时隙选择窗口的大小。与二进制指数后退算法不同的是微时隙选择窗口的端点选择方法。在这里，本发明采取的是与之相反的方法，即窗口的末尾端固定为整个竞争时隙的末尾端，随着窗口大小以2为倍数的扩大，起始端不断前移。如果冲突持续发生，当满足窗口翻转条件时，微时隙选择窗口将发生翻转，即窗口的起始端固定为整个竞争时隙的起始端，末尾端跳至整个竞争时隙靠近中点的某处。如果冲突持续发生，窗口的起始端不动，窗口大小以1/2为倍数缩小，同时窗口的末尾端不断前移。当微时隙选择窗口的大小为一定值或请求包的重发次数超过限定值时，冲突解决过程结束。 

在描述本发明提供的基于CATV网络的冲突解决方法之前，首先做一个变量与函数说明：变量BS为后退开始值，由头端规定；CS为整个竞争时隙的长度；变量k是本请求包重传的次数；K为重发次数上限；函数exp(2，x)计算2的x次幂；函数random(x，y)得到一个随机数r且x＜r＜y。