[发明专利]用于对等通信的确定性退避方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及基于竞争的网络中的介质访问，并且具体涉及通过减少或消除基于竞争的对等网络中的竞争来获得对基于竞争的对等网络中的通信介质的访问。

背景技术

移动计算设备上语音和视频应用的普及已经提高对于介质访问控制(MAC)协议的性能的关心，该介质访问控制协议负责将共享的介质资源分配给多个通信站点，并且解决当两个或更多个站点同时访问介质时出现的冲突。在当前的IEEE 802.11无线LAN中，MAC协议层的分布式协调功能(DCF)使用用于基础信道访问的二进制指数退避(back-off)(BEB)算法。BEB算法通过在共享通信介质的各站点之间将介质访问的时序随机化，来减轻网络冲突的问题。然而，如通过实际实验和理论分析所表明的，BEB算法具有一些不足。首先，传输尝试的冲突概率随着网络中活动站点的数目指数地增加，这显著地削弱了大规模网络的网络吞吐量。第二，不能界定介质访问延迟，并且抖动是可变的，这可能不适于多媒体应用。第三，各站点之间对于介质访问的机会不公平。也就是说，给定站点可能获得对于通信介质的访问，并且长时间得到服务。这导致其它站点不得不极大地推迟它们对介质的访问。此外，结果是在故障传输时使竞争窗口加倍的使用呈现出将更多的传输机会给予这些成功的站点。

本申请人在较早的专利申请PCT申请序列号PCT/US2007/014607和PCT/US2007/014608中使用循环调度的形式引入了减少或消除在基于竞争的网络中的竞争的构思。该构思在存在集中控制器或协调器的基于竞争的网络中运转良好，所述集中控制器或协调器可以是知识的全局储存库，并且同等重要地传播或分发全局知识，以便协调网络的节点或站点的活动。

较早的申请描述了一种退避方法，其寻求改进传统随机退避过程的性能。该方法采用解决外部冲突的不同途径。为退避时隙计数选择确定性值。因此，在分布的时隙计数之间没有重复，并且每个站点可以排他地访问介质而不相互冲突。通过固定间隔[0，N]使时隙计数轮转，其中N是网络中站点的数目，该方法提供各站点之间的循环型服务。因此，该方法为网络提供保证的公平性，并且此外分析显示该方法具有用于中等的到重度的业务量负荷的高网络效率。通过N个站点轮转的循环型服务相当于调度各站点，使得每个站点接收公平的时间量。站点可以是移动的或固定的，并且网络可以是有线的或无线的。然而，站点还可能已经静止，并且网络可能已经是任何基于竞争的网络。该发明针对任何基于竞争的网络，在该网络中站点使用物理或虚拟载波感测机制来确定网络是否繁忙。这包括其MAC层协议建立在CSMA上的任何网络，诸如有线网络。注意到，以下文本中的术语“时隙”可以指未被中断的帧交换时段(繁忙时间时隙)，或者用于物理载波感测的固定持续时间(空闲时间时隙)。

该方法的主要特征是在饱和的业务量情景下，由两个分离站点发起的连续帧交换序列之间的时间间隔/时段仅仅是一个分布式协调功能帧间时隙(DIFS)加一个时隙时间。这样的空隙间时间间隔/时段比由DCF/EDCA(增强的分布式信道访问)使用的传统随机退避方法的时间间隔/时段短，但是比由PCH/HCCA(混合协调功能(HCF)控制信道访问)机制使用的点协调功能(PCF)时间间隔/时段长。此外，该方法调节各站点之间的连续服务顺序，而传统的随机退避方法没有这样的特征。如在此使用的，“/”表示用于相同或相似组件或结构的替代性名称。也就是说，“/”可以取为如在此使用的含义“或”。

网络冲突对于基于CSMA的无线通信是令人讨厌的问题，由于冲突极大地劣化了网络性能，特别在吞吐量和网络效率方面。然而，在申请人的之前申请中的确定性退避(通信介质访问)方法中消除(或极大地减小)了冲突。每个站点在它的时隙计数到达零之后可以排他地控制通信介质。从这个意义上说，确定性退避方法优于传统随机退避方法。替代性实施例包括超过每轮一次地将站点/节点插入循环服务调度的选择。该替代性实施例允许优先化的形式。

图2描绘了申请人的之前申请中的时间时隙分配。只要介质已经被感测为在DIFS时间中是空闲的，运行确定性退避方法的移动站点i就递减其时隙计数slot(i)。应该注意的是，时隙的数目通常等于站点/节点的数目。在其中描述优先化的形式的替代性实施例中，时隙计数大于站点/节点的数目，以便在循环服务的调度中容纳不止一次的给定站点/节点的插入。当时隙计数slot(i)到达零并且在传输队列中存在挂起的帧时，站点/节点开始帧传输。当移动站点需要重启用于新一轮服务的时隙计数器时，使用以下两个等式，利用确定性退避方法来确定性地计算所确定的时隙计数：