專利名稱：在通信網(wǎng)內(nèi)動(dòng)態(tài)地選擇媒質(zhì)訪問(wèn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及權(quán)利要求1的前序部分所述的方法。
在現(xiàn)代的面向分組的通信網(wǎng)中，要傳輸?shù)男畔⒁苑纸M的形式經(jīng)通信網(wǎng)從發(fā)射機(jī)傳輸?shù)浇邮諜C(jī)。如果在網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)地選擇路由，則每個(gè)分組都可通過(guò)另一個(gè)空間路徑穿越網(wǎng)絡(luò)到達(dá)接收機(jī)。由于網(wǎng)絡(luò)具有不多的物理信道(譬如數(shù)量有限的光纖連接)，所以利用多路復(fù)用技術(shù)來(lái)控制不同用戶對(duì)公共傳輸信道的可控的媒質(zhì)訪問(wèn)方法，以達(dá)到多路復(fù)用。
在現(xiàn)有技術(shù)中，通常采用不同的媒質(zhì)訪問(wèn)方法，如TDMA(時(shí)分多址)、FDMA(頻分多址)、CDMA(碼分多址)。所有媒質(zhì)訪問(wèn)方法都對(duì)通信網(wǎng)資源提出不同的要求。
在TDMA方法中，作為載波信號(hào)使用脈沖信號(hào)。這些脈沖信號(hào)在時(shí)間上彼此不重疊地錯(cuò)開。然后，可以在這些時(shí)隙中傳輸這些分組。而面向分組的TDMA技術(shù)的存儲(chǔ)能力較為強(qiáng)大，因?yàn)檫@些分組經(jīng)通信網(wǎng)在其路徑上到達(dá)接收機(jī)之前，必須進(jìn)行多次緩存。此外，最后還必須在接收機(jī)中存儲(chǔ)這些分組，直到接收完所有的分組。只有完成這些以后，才將通常分成多個(gè)分組的信息進(jìn)行解碼。
在采用FDMA/WDM方法時(shí)，載波信號(hào)是作為固定物理帶寬的帶通信號(hào)構(gòu)成的。它們?cè)陬l率范圍內(nèi)彼此不重疊地錯(cuò)開。在此，還可在同一時(shí)刻(用不同頻率)傳輸多個(gè)分組。這種方法對(duì)物理傳輸媒質(zhì)的帶寬要求很高，因?yàn)殡S著帶通信號(hào)的數(shù)量不斷增加，對(duì)帶寬需要量也越高。
最后，采用CDMA方法時(shí)，作為載波信號(hào)選用時(shí)間受限制的信號(hào)，該受限信號(hào)的互相關(guān)函數(shù)固然不是在所有時(shí)間都變?yōu)榱悖總€(gè)時(shí)間卻只能采用較小的幅度值。這些準(zhǔn)正交載波函數(shù)常常是從低通受限制的白噪聲中獲取的。象采用FDMA方法時(shí)一樣，采用CDMA方法也能在同一時(shí)間通過(guò)合適的媒質(zhì)傳輸分組。然而，與FDMA方法相反，實(shí)現(xiàn)此要在同一物理頻率范圍內(nèi)。因此，采用CDMA方法對(duì)傳輸媒質(zhì)的物理帶寬要求不高。但在通信網(wǎng)數(shù)據(jù)處理部件內(nèi)會(huì)增加耗費(fèi)，因?yàn)槔米韵嚓P(guān)函數(shù)進(jìn)行的信號(hào)解碼在計(jì)算技術(shù)上的耗費(fèi)很可觀。
現(xiàn)今采用靜態(tài)地選擇媒質(zhì)訪問(wèn)方法。這就是說(shuō)，在啟動(dòng)通信網(wǎng)及其部件時(shí)，固定地設(shè)置相應(yīng)的媒質(zhì)訪問(wèn)方法。通信網(wǎng)及其部件(也即路由器、終端設(shè)備等等)的物理特性被用做此處的準(zhǔn)則。在這種靜態(tài)條件上疊加了當(dāng)前資源負(fù)荷的動(dòng)態(tài)影響，該動(dòng)態(tài)影響可能導(dǎo)致當(dāng)前可用的處理、存儲(chǔ)和傳輸效率隨時(shí)間變化。所以，網(wǎng)絡(luò)中的這些資源都具有不同的處理、傳輸以及存儲(chǔ)效率。
可是，在靜態(tài)選擇時(shí)不考慮網(wǎng)絡(luò)部件因動(dòng)態(tài)而出現(xiàn)的負(fù)荷變化，這帶來(lái)的結(jié)果是，在最不利的情況下(例如在資源負(fù)荷大時(shí))必須接受較長(zhǎng)的傳輸時(shí)間。固然，現(xiàn)代面向分組的以動(dòng)態(tài)路由為基礎(chǔ)(象例如TCP/IP或UMTS網(wǎng))的通信網(wǎng)允許不同的媒質(zhì)訪問(wèn)方法(TDMA、FDMA、CDMA)進(jìn)行組合。但因此產(chǎn)生的問(wèn)題卻是，組合在此也是作為靜態(tài)選擇構(gòu)成的。
本發(fā)明任務(wù)的是指出一條途徑，即如何以簡(jiǎn)單的手段應(yīng)付在網(wǎng)絡(luò)可用資源方面的變化情況。
本發(fā)明依據(jù)權(quán)利要求1所述的前序部分通過(guò)特征部分給出的特征解決。
特別是本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)，可從動(dòng)態(tài)選擇方案中和從由此產(chǎn)生的在不同媒質(zhì)訪問(wèn)方法之間動(dòng)態(tài)地調(diào)整中看出。照此就可作到最佳地使用通信網(wǎng)的各個(gè)部件(例如路由器)，并且因此減少傳輸時(shí)間。按通信網(wǎng)不同部件的工作效率和負(fù)荷，可通過(guò)媒質(zhì)訪問(wèn)方法的這種動(dòng)態(tài)匹配來(lái)選擇在傳輸時(shí)間方面為最佳的傳輸方式。
通過(guò)分析關(guān)于資源效率的靜態(tài)信息和關(guān)于資源負(fù)荷的動(dòng)態(tài)信息，可動(dòng)態(tài)地在不同訪問(wèn)方法之間逐步地進(jìn)行轉(zhuǎn)換。這樣，在擁有較大帶寬的情況下可優(yōu)選采用FDMA媒質(zhì)訪問(wèn)方法，并在具有很大的數(shù)據(jù)處理資源時(shí)優(yōu)選采取CDMA媒質(zhì)訪問(wèn)方法。
本發(fā)明優(yōu)選的擴(kuò)展方案在從屬權(quán)利要求中給出。
下面結(jié)合圖示的實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。
圖中所示

圖1為媒質(zhì)訪問(wèn)方法FDMA、TDMA、CDMA，圖2為具有用戶、處理器和存儲(chǔ)器的通信網(wǎng)，圖3為多路復(fù)用方法的選擇表。
在圖1中，再次以其特性給出了已知的媒質(zhì)訪問(wèn)方法TDMA、FDMA、CDMA。FDMA媒質(zhì)訪問(wèn)方法為面向頻率的，對(duì)通信系統(tǒng)的帶寬提出很高的要求。CDMA是面向代碼的，要達(dá)到很大的數(shù)據(jù)通過(guò)量，需要通信系統(tǒng)物理帶寬較?。蝗欢?，替而代之卻要求通信網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理部件的工作效率很高，以便用自相關(guān)函數(shù)和互相關(guān)函數(shù)進(jìn)行計(jì)算來(lái)對(duì)所屬信號(hào)流進(jìn)行解碼。TDMA媒質(zhì)訪問(wèn)方法是面向時(shí)隙的，要求存儲(chǔ)器容量大。所述的這三種媒質(zhì)訪問(wèn)方法TDMA、FDMA、CDMA也可彼此組合以提高物理傳輸媒質(zhì)的多路復(fù)用。
在圖2中，給出了一個(gè)典型的通信網(wǎng)。該通信網(wǎng)設(shè)計(jì)用于傳輸話音、數(shù)據(jù)、視頻，并且由用戶TLN1，TLN2...TLNi...TLNn組成，這些用戶本身具有處理資源(處理器P)以及存儲(chǔ)資源(SP)，并且通過(guò)用特定帶寬的物理傳輸路徑(光纖、同軸電纜、雙線線路、空中、無(wú)線電中繼、衛(wèi)星、光中繼、光衛(wèi)星通信…等等)彼此組網(wǎng)。媒質(zhì)訪問(wèn)方法FDMA特別在與CDMA組合時(shí)，可在信息傳輸中提供很高的數(shù)據(jù)通過(guò)量。通信網(wǎng)的特點(diǎn)可以連同這種組合一起來(lái)考慮。
如果用戶TLN1例如給用戶TLNi按互聯(lián)網(wǎng)分組形式發(fā)送信息，則可采用通信網(wǎng)中的這些不同的路徑。將彼此混合成網(wǎng)的路由器置于這些物理通信路徑上(圖2中并未詳細(xì)給出)。要發(fā)射的信息在用戶TLN1中被分解成在發(fā)射前就被送到第一個(gè)路由器逐一編號(hào)的單個(gè)IP分組。再由這個(gè)路由器收集IP分組，并且從廣播的意義上再發(fā)送給與此相連的所有路由器。這些路由器都在它們的那一方收集IP分組，并且將這些分組轉(zhuǎn)交給其它的與其相連的路由器。可是，只有當(dāng)接收的地址對(duì)這個(gè)路由器來(lái)說(shuō)是已知的時(shí)，并且其資源(處理器、存儲(chǔ)器、帶寬)允許這樣做時(shí)，才由一個(gè)路由器轉(zhuǎn)發(fā)這些IP分組。否則拒絕這些IP分組。在用戶TLNi中，到達(dá)的IP分組被重新排成正確序列或者多次拒絕到達(dá)的IP分組。
如果以資源負(fù)荷的靜態(tài)信息為基礎(chǔ)選擇媒質(zhì)訪問(wèn)方法，則由于加上動(dòng)態(tài)效應(yīng)，所選出的方法在特定的時(shí)間內(nèi)-例如采用CDMA媒質(zhì)訪問(wèn)方法和處理器負(fù)荷量大時(shí)-被證明是有缺點(diǎn)的。由于面向分組的網(wǎng)絡(luò)象TCP/IP或UMTS允許采用所有上述方法，所以在這里選出以下幾點(diǎn)供選擇多路復(fù)用技術(shù)首先，在發(fā)射用戶TLN1處查明可用的資源。通常，這些資源對(duì)操作系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是已知的。相應(yīng)的情況在圖3中用表格形式給出了。
因此，當(dāng)例如傳輸媒質(zhì)當(dāng)前的可用帶寬較大時(shí)(因?yàn)槠┤缥锢砻劫|(zhì)提供這些帶寬，并且通信量又如此小，以至用戶又在很大程度上可以使用它)，則利用FDMA媒質(zhì)訪問(wèn)方法就可控制從發(fā)射用戶TLN1到接收用戶TLNi的信息傳遞。這樣，就可使用傳輸媒質(zhì)的整個(gè)物理帶寬，以減少傳輸時(shí)間。
倘若傳輸媒質(zhì)當(dāng)前的物理帶寬太小，而處理器P當(dāng)前可用的處理能力又很大(因?yàn)槠┤邕@是指執(zhí)行有關(guān)這種用途的處理器，這些處理器在特定的時(shí)刻處理這樣少的過(guò)程，以至用戶又在很大的程度上可以使用它)，則利用CDMA媒質(zhì)訪問(wèn)方法就可實(shí)現(xiàn)信息傳遞。在這種情況下，一方面?zhèn)鬏敃r(shí)間延長(zhǎng)了，因?yàn)楸炔捎肍DMA媒質(zhì)訪問(wèn)方法所用的通信帶寬小。另一方面，這種效果由此卻有所減弱，因?yàn)椴捎肅DMA媒質(zhì)訪問(wèn)方法也可同時(shí)傳輸分組，并且可通過(guò)能力很強(qiáng)的處理器快速地實(shí)現(xiàn)解碼。
最后，當(dāng)不僅傳輸媒質(zhì)的當(dāng)前帶寬，而且用戶可用的處理器P的當(dāng)前處理能力都很小時(shí)，選用TDMA媒質(zhì)訪問(wèn)方法。在這種情況下，不能同時(shí)發(fā)射IP分組，因而導(dǎo)致傳輸時(shí)間繼續(xù)延長(zhǎng)。在接收用戶TLNi處，必須緩存容易解碼的IP分組，直到用于完整地表達(dá)信息所需的全部IP分組被接收完為止。但因此使存儲(chǔ)資源SP的負(fù)荷就重了。盡管相比之下傳輸時(shí)間最長(zhǎng)，但在這種情況下，還是優(yōu)選TDMA媒質(zhì)訪問(wèn)方法，因?yàn)榧词褂幂^小的帶寬也能直接進(jìn)行傳輸。如果不具備這種靈活性，以至用戶絕對(duì)需要在特定時(shí)間尚未給出的一個(gè)特定的帶寬，則其傳輸要求就被列入排隊(duì)，直等到該帶寬出現(xiàn)為止。照此，還會(huì)更多地延長(zhǎng)傳輸時(shí)間。
迄今，都是根據(jù)端對(duì)端連接來(lái)解釋發(fā)明。然而，本發(fā)明可以逐段地執(zhí)行。這樣，例如從發(fā)射用戶TLN1到第一路由器就可設(shè)置TDMA媒質(zhì)訪問(wèn)方法。從這個(gè)路由器直到下一個(gè)路由器，可選用其它的媒質(zhì)訪問(wèn)方法譬如CDMA。此處的準(zhǔn)則僅是在第一路由器也即發(fā)射路由器等等內(nèi)的資源。這就意味著，IP分組直到它到達(dá)接收用戶TLNi為止，要多次經(jīng)過(guò)不同的媒質(zhì)訪問(wèn)方法。因此，在用戶TLN1和TLNi之間長(zhǎng)時(shí)間的通信過(guò)程中，會(huì)得到明顯的速度優(yōu)勢(shì)，因?yàn)槭冀K都選擇最佳的媒質(zhì)訪問(wèn)方法。
在通信網(wǎng)中優(yōu)選使用上述本發(fā)明，在所述通信網(wǎng)中信息從發(fā)射用戶動(dòng)態(tài)地流向接收用戶。然而，本發(fā)明卻并不僅限于有動(dòng)態(tài)路由的通信網(wǎng)。本發(fā)明也用于ATM通信網(wǎng)。在此，首先建立同樣通過(guò)多數(shù)路由器控制的信令通信。然后，接下來(lái)再將攜帶有要傳輸?shù)男畔⒌腁TM信元按虛連接的意義經(jīng)該連接進(jìn)行傳送。這時(shí)，就可按照本發(fā)明的原意從路由器到路由器逐步地使媒質(zhì)訪問(wèn)方法達(dá)到最佳。
權(quán)利要求
1.在通信網(wǎng)內(nèi)選擇媒質(zhì)訪問(wèn)方法的方法，利用了如下信息，即這些信息在至少兩個(gè)傳輸設(shè)備之間必要時(shí)通過(guò)許多其它的傳輸設(shè)備并根據(jù)其它的多種媒質(zhì)訪問(wèn)方法(FDMA、TDMA、CDMA)進(jìn)行交換，其中每個(gè)傳輸設(shè)備中的每種媒質(zhì)訪問(wèn)方法都使用有特性的資源，其特征在于，根據(jù)對(duì)在傳輸設(shè)備中全部可供使用的資源的查明，有選擇地設(shè)置所述的媒質(zhì)訪問(wèn)方法，由該方法占用所述傳輸設(shè)備中當(dāng)前被使用得最少的資源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，逐段地在各兩個(gè)傳輸設(shè)備之間設(shè)置媒質(zhì)訪問(wèn)方法。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，傳輸設(shè)備被構(gòu)造為用戶終端設(shè)備(TLN1、TLNi)或布置在該終端設(shè)備之間的路由設(shè)備。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3所述的方法，其特征在于，通信網(wǎng)是面向分組地構(gòu)成。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，按照互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(TCP/IP)或供移動(dòng)無(wú)線電使用的協(xié)議(UMTS)來(lái)交換信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，按照異步傳輸模式(ATM)交換信息。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，媒質(zhì)訪問(wèn)方法被構(gòu)造為FDMA媒質(zhì)訪問(wèn)方法(FDMA)、TDMA媒質(zhì)訪問(wèn)方法(TDMA)、或者CDMA媒質(zhì)訪問(wèn)方法(CDMA)。
全文摘要
在面向分組的通信網(wǎng)中，要傳輸?shù)男畔捶纸M形式從發(fā)射機(jī)傳送給接收機(jī)。在此，主要采用3種媒質(zhì)訪問(wèn)方法(TDMA、FDMA、CDMA)。現(xiàn)有技術(shù)只允許靜態(tài)地設(shè)置這些媒質(zhì)訪問(wèn)方法的一種或組合。為更好地使用網(wǎng)絡(luò)資源而規(guī)定動(dòng)態(tài)地設(shè)置媒質(zhì)訪問(wèn)方法，所述媒質(zhì)訪問(wèn)方法是占用傳輸設(shè)備中當(dāng)時(shí)被使用得最少的資源。
文檔編號(hào)H04B7/216GK1409906SQ00816902
公開日2003年4月9日 申請(qǐng)日期2000年12月6日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月9日
發(fā)明者A·米爾塞斯庫(kù) 申請(qǐng)人:西門子公司