專利名稱：一種用于catv網(wǎng)絡(luò)支持優(yōu)先級(jí)的沖突解決算法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，它特別涉及CATV寬帶接入網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)。
背景技術(shù)：
CATV寬帶接入網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)是一種寬帶接入網(wǎng)絡(luò)通信方式，它充分利用了CATV網(wǎng)絡(luò)的帶寬優(yōu)勢(shì)，具有很強(qiáng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和廣闊的應(yīng)用前景(見文獻(xiàn)Shumate，P.W.Comparing the latest high-speed access technologiesFTTx，HFC，xDSL，andwireless.LEOSAM IEEE，Dec 1998，120-121和文獻(xiàn)Fellows，D.，Jones，D.DOCSIScable modem technology.IEEE Comm Mag，Mar 2001，202-209)。CATV寬帶接入網(wǎng)絡(luò)通信主要通過利用CATV網(wǎng)絡(luò)達(dá)到接入因特網(wǎng)的目的，但是由于CATV網(wǎng)絡(luò)特殊的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，所以上行通信(從CM(電纜調(diào)制解調(diào)器)到CMTS(電纜調(diào)制解調(diào)器終端系統(tǒng))方向)采用TDMA(時(shí)分多址)的接入方式，發(fā)送請(qǐng)求可能發(fā)生沖突，需要沖突解決算法控制發(fā)生沖突的各個(gè)CM重傳。現(xiàn)有的沖突解決算法均不支持優(yōu)先級(jí)，如BEB(二進(jìn)制指數(shù)后退)算法等，但隨著大量多媒體業(yè)務(wù)的出現(xiàn)，支持優(yōu)先級(jí)的沖突解決算法是必需的。因?yàn)楫?dāng)網(wǎng)絡(luò)中CM數(shù)目較多時(shí)，不支持優(yōu)先級(jí)的算法造成上行信道接入的無(wú)序而導(dǎo)致沖突頻繁，然而支持優(yōu)先級(jí)的算法則能保證優(yōu)先級(jí)高的CM順利接入上行信道，使得上行信道的接入變得有序。
在CATV寬帶接入網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)中，下行通信(從CMTS到CM方向)采用廣播通信，是單點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的通信，而上行通信是多點(diǎn)對(duì)單點(diǎn)的通信，要考慮媒體接入共享的問題。因此CATV寬帶接入網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)中上行通信采用TDMA的接入方式(見文獻(xiàn)CableLabs.Data Over Cable Service Interface Specification-Radio Frequency Interface Specification 1.0(SP-RFIv1.0-I03-011106).Nov，2001)，上行信道被劃分成很小的時(shí)段，叫微時(shí)隙。微時(shí)隙主要分為競(jìng)爭(zhēng)時(shí)隙和授權(quán)時(shí)隙兩種，競(jìng)爭(zhēng)時(shí)隙用于CM發(fā)送請(qǐng)求，所有CM都可以選擇接入，授權(quán)時(shí)隙專用于被授權(quán)CM發(fā)送數(shù)據(jù)。因此雖然授權(quán)時(shí)隙的接入不會(huì)發(fā)生沖突，但是當(dāng)多個(gè)CM接入同一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)時(shí)隙時(shí)，則會(huì)發(fā)生發(fā)送沖突，造成發(fā)送失敗。因此需要沖突解決算法控制各個(gè)發(fā)生沖突的站點(diǎn)重傳。
現(xiàn)有的沖突解決算法是BEB(二進(jìn)制指數(shù)后退)算法和三元樹(Ternary Trees)算法，但以上兩種算法均不支持優(yōu)先級(jí)(見文獻(xiàn)Ying-Dar，Lin.Allocation andScheduling Algorithms for IEEE 802.14 and MCNS in Hvbrid Fiber CoaxialNetworks.IEEE trans on Broadcasting，Dec 1998，427-435)。不支持優(yōu)先級(jí)的沖突解決算法的接入是所有CM隨機(jī)選擇，原理見附圖1。但是隨著多媒體業(yè)務(wù)的迅猛增加，如IP電話和視頻點(diǎn)播等，勢(shì)必要求現(xiàn)有的沖突解決算法增加對(duì)優(yōu)先級(jí)的支持。在調(diào)度算法方面已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)優(yōu)先級(jí)的支持(見文獻(xiàn)Sdralia，V.Performance Characterization of the MCNS DOCSIS 1.0 CATV Protocol withPrioritized First Come First Served Scheduling.IEEE trans on Broadcasting，Jun 1999，196-205)，但是到目前為止，還沒有出現(xiàn)支持優(yōu)先級(jí)的沖突解決算法。本發(fā)明提出一種支持優(yōu)先級(jí)的沖突解決算法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種支持優(yōu)先級(jí)的沖突解決算法。該算法能支持不同優(yōu)先級(jí)的接入，滿足對(duì)不同優(yōu)先級(jí)的業(yè)務(wù)的區(qū)別對(duì)待要求。
本發(fā)明的任務(wù)是這樣實(shí)現(xiàn)的要支持不同優(yōu)先級(jí)的接入，我們是將競(jìng)爭(zhēng)時(shí)隙分成不同的組，每個(gè)優(yōu)先級(jí)安排自己專用的競(jìng)爭(zhēng)時(shí)隙組；當(dāng)優(yōu)先級(jí)相同但發(fā)生沖突次數(shù)不同的CM也安排專用的時(shí)隙組，所以每個(gè)優(yōu)先級(jí)各自專用的時(shí)隙組又被分成不同的子組，發(fā)生沖突次數(shù)不同的CM使用不同的子組。在不同的子組內(nèi)，CM隨機(jī)選擇接入，如附圖2所示。附圖2所示的情形是系統(tǒng)定義了兩個(gè)優(yōu)先級(jí)，需要說明的是定義多個(gè)優(yōu)先級(jí)也不失本發(fā)明的一般性。一般來(lái)說，優(yōu)先級(jí)數(shù)目的多少要根據(jù)具體實(shí)施中的CATV網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的情況，多個(gè)優(yōu)先級(jí)系統(tǒng)的工作效果更好，但所需的開銷也更多。
本發(fā)明提供的沖突解決算法的主要工作在于分配每個(gè)組和每個(gè)子組的時(shí)隙數(shù)目，本算法采用動(dòng)態(tài)分配的方法，每次分配時(shí)都動(dòng)態(tài)調(diào)整每組的時(shí)隙數(shù)目。本算法的思想是通過為不同優(yōu)先級(jí)的CM設(shè)置不同的優(yōu)先級(jí)權(quán)重，為優(yōu)先級(jí)相同但沖突次數(shù)不同的CM設(shè)置不同的沖突權(quán)重。優(yōu)先級(jí)高的CM的優(yōu)先級(jí)權(quán)重高，沖突次數(shù)多的CM沖突權(quán)重高。通過本發(fā)明算法分配競(jìng)爭(zhēng)時(shí)隙，使優(yōu)先級(jí)權(quán)重高的CM的數(shù)目與專用時(shí)隙的數(shù)目比值小于優(yōu)先級(jí)權(quán)重低的CM的數(shù)目與專用時(shí)隙的數(shù)目比值，這樣優(yōu)先級(jí)高的CM發(fā)生沖突的概率就小于優(yōu)先級(jí)低的CM。同樣，優(yōu)先級(jí)相同但沖突次數(shù)多的CM數(shù)目與專用時(shí)隙數(shù)目的比值也小于沖突次數(shù)低的CM數(shù)目與專用時(shí)隙數(shù)目的比值，這樣沖突次數(shù)多的CM再次發(fā)生沖突的概率就小于發(fā)生沖突次數(shù)少的CM。
本發(fā)明所提供的支持優(yōu)先級(jí)的沖突解決算法的原則是為不同優(yōu)先級(jí)、不同沖突次數(shù)的CM分配各自專用的競(jìng)爭(zhēng)時(shí)隙，分配按照優(yōu)先級(jí)從高到低，沖突次數(shù)由多到少的順序進(jìn)行。即首先分配優(yōu)先級(jí)最高的CM的競(jìng)爭(zhēng)時(shí)隙，分配按照沖突次數(shù)由高到低進(jìn)行，然后分配優(yōu)先級(jí)次之的CM的競(jìng)爭(zhēng)時(shí)隙，分配也按照沖突次數(shù)由高到低進(jìn)行，其它優(yōu)先級(jí)也按照上述的順序進(jìn)行。
在描述本發(fā)明的支持優(yōu)先級(jí)的沖突解決算法之前，首先做一個(gè)變量說明CS競(jìng)爭(zhēng)時(shí)隙的總數(shù)CSNew未分配的競(jìng)爭(zhēng)時(shí)隙數(shù)目CSij為優(yōu)先級(jí)i沖突次數(shù)j的CM分配的競(jìng)爭(zhēng)時(shí)隙數(shù)目Ai優(yōu)先級(jí)i的權(quán)重Bj發(fā)生沖突次數(shù)j的權(quán)重Nij優(yōu)先級(jí)i發(fā)生沖突次數(shù)j的CM數(shù)目假設(shè)優(yōu)先級(jí)的數(shù)目為n，(n≥0，n為整數(shù))，CM發(fā)生的沖突次數(shù)為m，(m≥0，m為整數(shù))，其中優(yōu)先級(jí)n＝0是最高優(yōu)先級(jí)，n越大優(yōu)先級(jí)越低。
本發(fā)明所提供的支持優(yōu)先級(jí)的沖突解決算法，其特征是它采用下面的步驟第一步，程序開始，給變量賦初始值，CSNew＝CS，CSij＝0，為Ai(0≤i≤n)賦初始值，且A0＞A1＞...＞An，為Bj(0≤j≤m)賦初始值，且B0＜B1＜...＜Bm。
第二步，計(jì)算優(yōu)先級(jí)0沖突次數(shù)m的CM分配時(shí)隙，CS0m＝N0m·Bm·A0。
第三步，計(jì)算剩余未分配的競(jìng)爭(zhēng)時(shí)隙數(shù)目，CSNew＝CSNew-CSij，判斷CSNew是否大于零，若小于零表明競(jìng)爭(zhēng)時(shí)隙已分配完畢，則程序結(jié)束；若大于零表明競(jìng)爭(zhēng)時(shí)隙還未分配完畢，則進(jìn)行第四步。
第四步，計(jì)算優(yōu)先級(jí)0沖突次數(shù)m-1的CM分配時(shí)隙，CS0(m-1)＝N0(m-1)·B(m-1)·A0。
第五步，計(jì)算剩余未分配的競(jìng)爭(zhēng)時(shí)隙數(shù)目，CSNew＝CSNew-CSij，判斷CSNew是否大于零，若小于零表明競(jìng)爭(zhēng)時(shí)隙已分配完畢，則程序結(jié)束；若大于零表明競(jìng)爭(zhēng)時(shí)隙還未分配完畢，則進(jìn)行第六步。
第六步，與第二步到第五步的思路一樣，按照優(yōu)先級(jí)從高到低，沖突次數(shù)由多到少的順序計(jì)算不同優(yōu)先級(jí)、不同沖突次數(shù)的競(jìng)爭(zhēng)時(shí)隙數(shù)目，每次計(jì)算后計(jì)算并判斷CSNew是否大于零，若否表明競(jìng)爭(zhēng)時(shí)隙已分配完畢，則程序結(jié)束；若是表明競(jìng)爭(zhēng)時(shí)隙還未分配完畢，則繼續(xù)計(jì)算直到每個(gè)優(yōu)先級(jí)的所有沖突次數(shù)的CM的競(jìng)爭(zhēng)時(shí)隙分配完成。
第七步，若還有未分配的競(jìng)爭(zhēng)時(shí)隙，則按照CSi0=CSi0+CSNew·AiΣk=0nAk]]>分配給每個(gè)優(yōu)先級(jí)沖突次數(shù)為0的CM。
經(jīng)過上述步驟后，就能夠在CATV網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中支持不同優(yōu)先級(jí)的接入，滿足對(duì)不同優(yōu)先級(jí)的業(yè)務(wù)的區(qū)別對(duì)待要求。
本發(fā)明算法的可以用程序偽碼表示為CSNew＝CSCSij＝0為Ai(0≤i≤n)賦初始值，且A0＞A1＞...＞An為Bj(0≤j≤m)賦初始值，且B0＜B1＜...＜BmFROMi＝0 TO nFROMj＝m TO 0CSij＝Nij·Bj·AiCSNew＝CSNew-CSijIF CSNew＜0THEN程序結(jié)束ENDENDFROMi＝0 TO nIF CSNew＞0THENCSi0=CSi0+CSNew·AiΣk=0nAk]]>ELSE程序結(jié)束END本發(fā)明的有益效果是采用本發(fā)明的算法，能夠支持多個(gè)優(yōu)先級(jí)CM的接入，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中CM數(shù)目較多時(shí)，克服了現(xiàn)有的不支持優(yōu)先級(jí)的算法造成上行信道接入的無(wú)序而導(dǎo)致沖突頻繁的現(xiàn)象，而本發(fā)明支持優(yōu)先級(jí)的算法則能保證優(yōu)先級(jí)高的CM順利接入上行信道，使得上行信道的接入變得有序。為在CATV寬帶接入網(wǎng)絡(luò)中開展多媒體業(yè)務(wù)提供了有利的保障。
附圖及


圖1是不支持優(yōu)先級(jí)的沖突解決算法原理圖從圖1中可以看出3個(gè)CM隨機(jī)選擇接入。
圖2是本發(fā)明中支持兩個(gè)優(yōu)先級(jí)的沖突解決算法原理圖在圖1和圖2中，CM1、CM2和CM3是指3個(gè)CM(電纜調(diào)制解調(diào)器)，其中CM1，CM2，CM3的箭頭所指的是接入到時(shí)隙的位置。
從圖2中可以看出CM1和CM2優(yōu)先級(jí)相同，但沖突次數(shù)不同，所以它們接入同一優(yōu)先級(jí)但不同沖突次數(shù)的專用時(shí)隙；CM3的優(yōu)先級(jí)比CM1和CM2低，所以它接入自己的專用時(shí)隙，而且它們接入的次序是CM1最早接入，然后是CM2接入，最后是CM3接入。
圖3是本發(fā)明支持優(yōu)先級(jí)的沖突解決算法的程序流程圖
權(quán)利要求
1.一種用于CATV網(wǎng)絡(luò)支持優(yōu)先級(jí)的沖突解決算法，其特征是它采用下面的步驟第一步，程序開始，給變量賦初始值，CSNew＝CS，CSij＝0，為Ai(0≤i≤n)賦初始值，且A0＞A1＞...＞An，為Bj(0≤j≤m)賦初始值，且B0＜B1＜...＜Bm；第二步，計(jì)算優(yōu)先級(jí)0沖突次數(shù)m的CM分配時(shí)隙，CS0m＝N0m·Bm·A0；第三步，計(jì)算剩余未分配的競(jìng)爭(zhēng)時(shí)隙數(shù)目，CSNew＝CSNew-CSij，判斷CSNew是否大于零，若小于零表明競(jìng)爭(zhēng)時(shí)隙已分配完畢，則程序結(jié)束；若大于零表明競(jìng)爭(zhēng)時(shí)隙還未分配完畢，則進(jìn)行第四步；第四步，計(jì)算優(yōu)先級(jí)0沖突次數(shù)m-1的CM分配時(shí)隙，CS0(m-1)＝N0(m-1)·B(m-1)·A0；第五步，計(jì)算剩余未分配的競(jìng)爭(zhēng)時(shí)隙數(shù)目，CSNew＝CSNew-CSij，判斷CSNew是否大于零，若小于零表明競(jìng)爭(zhēng)時(shí)隙已分配完畢，則程序結(jié)束；若大于零表明競(jìng)爭(zhēng)時(shí)隙還未分配完畢，則進(jìn)行第六步；第六步，與第二步到第五步的思路一樣，按照優(yōu)先級(jí)從高到低，沖突次數(shù)由多到少的順序計(jì)算不同優(yōu)先級(jí)、不同沖突次數(shù)的競(jìng)爭(zhēng)時(shí)隙數(shù)目，每次計(jì)算后計(jì)算并判斷CSNew是否大于零，若否表明競(jìng)爭(zhēng)時(shí)隙已分配完畢，則程序結(jié)束；若是表明競(jìng)爭(zhēng)時(shí)隙還未分配完畢，則繼續(xù)計(jì)算直到每個(gè)優(yōu)先級(jí)的所有沖突次數(shù)的CM的競(jìng)爭(zhēng)時(shí)隙分配完成；第七步，若還有未分配的競(jìng)爭(zhēng)時(shí)隙，則按照CSi0=CSi0+CSNew·AiΣk=0nAk]]>分配給每個(gè)優(yōu)先級(jí)沖突次數(shù)為0的CM。
全文摘要
本發(fā)明提供一種支持優(yōu)先級(jí)的沖突解決算法，它是將競(jìng)爭(zhēng)時(shí)隙分成不同的組，每個(gè)優(yōu)先級(jí)安排自己專用的競(jìng)爭(zhēng)時(shí)隙組；當(dāng)優(yōu)先級(jí)相同但發(fā)生沖突次數(shù)不同的CM也安排專用的時(shí)隙組，所以每個(gè)優(yōu)先級(jí)各自專用的時(shí)隙組又被分成不同的子組，發(fā)生沖突次數(shù)不同的CM使用不同的子組。在不同的子組內(nèi)，CM隨機(jī)選擇接入。本發(fā)明為在CATV寬帶接入網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)上開展多媒體業(yè)務(wù)提供一種有效的途徑。
文檔編號(hào)H04N7/10GK1543214SQ0311777
公開日2004年11月3日 申請(qǐng)日期2003年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月29日
發(fā)明者邱昆, 王波, 邱 昆 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)