專利名稱：一種基于catv網(wǎng)絡(luò)的沖突解決方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，尤其涉及用于CATV寬帶接入網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)。
背景技術(shù)：
信息社會的來臨，正在改變我們生活中的許多方面，對信息的需 求和依賴是這個社會的一個標(biāo)志。因特網(wǎng)的迅猛發(fā)展和新業(yè)務(wù)的不斷 出現(xiàn)導(dǎo)致對帶寬的需求越來越大，現(xiàn)有的以POTS技術(shù)為主的接入網(wǎng) 絡(luò)越來越不能適應(yīng)這種形勢，迫切需要一種新的性價比更高的技術(shù)來 滿足人們對信息的需求，CATV寬帶接入網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為解決這種矛盾提 供了一個很好的方案。CATV寬帶接入網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對CATV網(wǎng)絡(luò)帶寬的充 分利用可以導(dǎo)致傳輸數(shù)據(jù)的價格大幅度的降低，這使它已經(jīng)成為接入 網(wǎng)絡(luò)中最具吸引力的技術(shù)之一 。
CATV網(wǎng)絡(luò)的下行信道從前端到所有的用戶，由前端單獨(dú)傳輸數(shù)據(jù) 上行信道從用戶單元到前端，每個上行信道被大量的用戶共享，其 共享特性因而需要一個MAC層來組織傳輸。上行信道在時間上被單獨(dú) 地分成許多單元——微時隙。在IEEE802. 14和DOCSIS標(biāo)準(zhǔn)中，上行 信道微時隙的使用由前端指定。微時隙基本上有兩種類^!:請求微時 隙和數(shù)據(jù)微時隙。數(shù)據(jù)微時隙用于攜帶數(shù)據(jù)；請求微時隙用于攜帶用
3戶端的帶寬請求。頭端不時地廣播帶寬分配映射，其中包含了上行微 時隙的分配，用戶端獲得了此分配并由此工作。最初，用戶端進(jìn)入空 閑狀態(tài)，當(dāng)有數(shù)據(jù)到達(dá)時進(jìn)入竟?fàn)幗鉀Q狀態(tài)，向頭端發(fā)出帶寬請求， 此過程直到請求成功地被前端接收并獲得應(yīng)答，然后廚戶端進(jìn)入傳 輸狀態(tài)。如果在傳輸時有另外的數(shù)據(jù)到達(dá)，用戶端啟動捎帶機(jī)制，捎 帶另外的帶寬請求。 一旦用戶端完成數(shù)據(jù)發(fā)送并且沒有其它任務(wù)，用 戶端返回空閑狀態(tài)。如果有一個以上的用戶端在竟?fàn)帬顟B(tài)使用相同的 竟?fàn)幬r隙發(fā)送請求，那么沖突就產(chǎn)生了。用戶端將根據(jù)沖突解決算 法重發(fā)請求。在兩個標(biāo)準(zhǔn)中，竟?fàn)幩惴ㄊ情_放的，協(xié)議不作明確的規(guī) 定，由制造商自行設(shè)計。因此， 一個系統(tǒng)性能的優(yōu)劣很大程度上取決 于竟?fàn)幩惴ǖ男省?br> DOCSIS標(biāo)準(zhǔn)中采用的沖突解決算法是二進(jìn)制指數(shù)后退算法 (binary exponential backoff, BEB)。其主要思想是4吏一個才艮文的 重發(fā)時隙的取值范圍大小與該報文的重發(fā)次數(shù)構(gòu)成二進(jìn)制指數(shù)關(guān)系。 即隨著報文發(fā)生沖突而重發(fā)的次數(shù)逐步增加，其重發(fā)時隙的取值窗 口所包含的微時隙數(shù)也逐步增大(每次增大為原來的2倍)，以降低站 點(diǎn)的沖突概率。二進(jìn)制指數(shù)后退算法可以有效的控制沖突發(fā)生概率， 并且具有簡單易實現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)，但它同樣也存在著一些劣.勢。由于重發(fā) 時隙取值窗口的起始端固定為竟?fàn)帟r隙的起始端，末尾端逐步后退， 所以竟?fàn)帟r隙中各微時隙的被占用概率也是由前向后逐步遞減的。在 網(wǎng)絡(luò)請求數(shù)不斷增多的情況下，每兩次授權(quán)時刻之間竟?fàn)帟r隙的占用 情況會呈現(xiàn)出由前向后越來越稀疏的現(xiàn)象。時隙占用的不均衡導(dǎo)致時隙資源的浪費(fèi)，影響了沖突規(guī)避的效果。同時，與IEEE S02. 3的接入 方式不同，DOCSIS的站點(diǎn)不能檢測沖突。當(dāng)發(fā)生沖突時，只有當(dāng)新的 MAP到來后站點(diǎn)才可以確認(rèn)上次的請求是否發(fā)生沖突。然后才能按照 沖突解決算法進(jìn)行后退并等待重傳。而當(dāng)站點(diǎn)發(fā)送新請求時，不均衡 的時隙占用與過小的微時隙選擇窗口會導(dǎo)致前幾次請求發(fā)送很容易 發(fā)生沖突。而每次沖突發(fā)生后，站點(diǎn)需要等待較長的請求和授權(quán)時間， 接入延遲也會相應(yīng)增大。
考慮到前述情況，存在克服相關(guān)技術(shù)中不足的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于CATV網(wǎng)絡(luò)的沖突解決方法，用 于降低用戶端之間發(fā)生沖突的概率，充分利用時隙資源。
本發(fā)明提供的基于CATV網(wǎng)絡(luò)的沖突解決方法是這樣實現(xiàn)的當(dāng) 站點(diǎn)發(fā)送的請求發(fā)生沖突時，首先按照傳統(tǒng)的二進(jìn)制指數(shù)后退算法中 確定微時隙選擇窗口大小的方法計算出下 一 次發(fā)送時微時隙選擇窗 口的大小。與二進(jìn)制指數(shù)后退算法不同的是微時隙選擇窗口的端點(diǎn)選 擇方法。在這里，本發(fā)明采取的是與之相反的方法，即窗口的末尾端 固定為整個竟?fàn)帟r隙的末尾端，隨著窗口大小以2為倍數(shù)的擴(kuò)大，起 始端不斷前移。如果沖突持續(xù)發(fā)生，當(dāng)滿足窗口翻轉(zhuǎn)條件時，微時隙 選擇窗口將發(fā)生翻轉(zhuǎn)，即窗口的起始端固定為整個竟?fàn)帟r隙的起始
端，末尾端跳至整個竟?fàn)帟r隙靠近中點(diǎn)的某處。如果沖突持續(xù)發(fā)生， 窗口的起始端不動，窗口大小以1/2為倍數(shù)縮小，同時窗口的末尾端 不斷前移。當(dāng)微時隙選擇窗口的大小為一定值或請求包的重發(fā)次數(shù)超 過限定值時，沖突解決過程結(jié)束。
在描述本發(fā)明提供的基于CATV網(wǎng)絡(luò)的沖突解決方法之前，首先 做一個變量與函數(shù)說明變量BS為后退開始值，由頭端規(guī)定；CS為 整個竟?fàn)帟r隙的長度；變量k是本請求包重傳的次數(shù)；K為重發(fā)次數(shù) 上限；函數(shù)exp(2, x)計算2的x次冪；函數(shù)random(x， y)得到一個 隨機(jī)數(shù)r且x〈r〈y。
本發(fā)明提供的基于CATV網(wǎng)絡(luò)的沖突解決方法，其特征是采用以 下步驟1) 發(fā)生沖突后，本站點(diǎn)判斷本請求包的重發(fā)次數(shù)是否超過限定值
K，如果超過限定值則該請求包阻塞，發(fā)送停止；否則繼續(xù)步驟2;
2) 本站點(diǎn)判斷本請求包的當(dāng)前狀態(tài)是否滿足窗口辯轉(zhuǎn)條件(即 exp(2，BS + k)〉CS)，如果滿足則繼續(xù)步驟3，否則計算下次重傳前需 要等待的微時隙數(shù)backoff并跳轉(zhuǎn)至步驟4，其中backoff = random (CS - exp (2， BS + k) ， CS);
3) 如果是第一次達(dá)到窗口翻轉(zhuǎn)條件則記錄k。 = k-l，—按下式計算 backoff并繼續(xù)步驟4;
random (0,exp(2, 5S)) 2A:。 - 0
random (0,exp(2, + 2& — 其它
4)站點(diǎn)等待backoff個微時隙后嘗試重傳。
本發(fā)明的有益效果為采用本發(fā)明所提供的沖突解決方法，可以 充分利用竟?fàn)帟r隙資源，避免了時隙占用不均衡的現(xiàn)象，從而有效的 降低用戶端之間發(fā)生沖突的概率，改善了系統(tǒng)的接入延遲特性。同時， 本發(fā)明所提供的沖突解決方法可以保證發(fā)生沖突次數(shù)多的站點(diǎn)相對 于發(fā)生沖突次數(shù)少的站點(diǎn)較大概率的選擇接入較早的微時隙。這樣沖 突次數(shù)多的請求就可以被先處理(如果采用FCFS先到先服務(wù)的調(diào)度 算法)，因此享有較高的優(yōu)先級。此外，本發(fā)明所提供'的方法基于傳 統(tǒng)的二進(jìn)制指數(shù)后退方法，具有簡單易實現(xiàn)的特點(diǎn)。
本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分 地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。


結(jié)合描述了本發(fā)明的各種實施例的附圖，根據(jù)以下對本發(fā)明的各
發(fā)明的詳細(xì)描述，將更易于理解本發(fā)明的上述和其它優(yōu)點(diǎn)，其中 圖1示出了本發(fā)明所提供的基于CATV網(wǎng)絡(luò)的沖突解決方法與傳
統(tǒng)二進(jìn)制指數(shù)后退方法的微時隙選擇窗口變化比較示例圖2示出本發(fā)明所提供的基于CATV網(wǎng)絡(luò)的沖突解決方法的流程圖。
具體實施例方式
通過參照下面對示例性的非限定性的實施例和附圖的詳細(xì)描述， 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征以及實現(xiàn)本發(fā)明的方法更易乎理解。然而，本發(fā) 明可以以多種不同的形式來實施，而不應(yīng)被解釋為受限于在此闡釋的 實施例。此外，提供這些實施例從而該公開將是徹底的和完全的。并 將完整的將本發(fā)明的構(gòu)思傳達(dá)給本領(lǐng)域技術(shù)人員，本發(fā)明將僅由所附 權(quán)利要求定義。在說明書中，相同的標(biāo)號始終指示享用的部件。
圖1示出了本發(fā)明提供的基于CATV網(wǎng)絡(luò)的沖突解決方法與傳統(tǒng) 二進(jìn)制指數(shù)后退方法的微時隙選擇窗口變化比較示例圖。圖中數(shù)字代 表窗口選擇順序。順序1或順序7選擇的窗口大小為exp (2， BS)個竟?fàn)幬r隙的大小。順序4選擇的窗口大小為整個竟?fàn)幣舷兜目傞L度 CS。由圖1可見，采用二進(jìn)制指數(shù)后退方法，隨著沖突的重復(fù)發(fā)生， 微時隙選擇窗口以2的倍數(shù)逐步擴(kuò)大。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中CM的個數(shù)較多時， 時隙占用的不均衡會使得竟?fàn)帟r隙呈現(xiàn)"前擠后松"的現(xiàn)象。而已發(fā) 生多次沖突(圖中為沖突數(shù)大于4)的站點(diǎn)由于無'法在合適的窗口內(nèi) 選擇微時隙，只能選擇在整個竟?fàn)帟r隙中隨機(jī)選取一個微時隙發(fā)送請 求，這樣不但很難降低自身發(fā)生沖突的概率，還有可能影響沖突次數(shù) 少的站點(diǎn)以及發(fā)送新請求的站點(diǎn)的請求包接納。而本發(fā)明提供的方 法，可以克服以上提到的幾點(diǎn)劣勢，并通過微時隙選擇窗口的翻轉(zhuǎn)， 均勻的占用竟?fàn)帟r隙，使已發(fā)生多次沖突的站點(diǎn)也能有序的選擇時隙 窗口，并避免與后發(fā)送請求包的站點(diǎn)發(fā)生沖突。
圖2示出基于CATV網(wǎng)絡(luò)的沖突解決方法的流程圖。在步驟201 中，站點(diǎn)第一次檢測到?jīng)_突，開始請求包的重發(fā)過程。
在步驟202中，初始化重發(fā)次數(shù)k與標(biāo)記變量m,隨后流程進(jìn)入 步驟203判斷重發(fā)次數(shù)是否到達(dá)上限，如果是則流程結(jié)束；否則準(zhǔn)備 重新發(fā)送請求包。在發(fā)送請求包之前必須先計算站點(diǎn)等待的微時隙 數(shù)。此時如果步驟204中判斷達(dá)到窗口翻轉(zhuǎn)條件，則在步驟209中計 算等待的微時隙數(shù)backoff;否則在步驟205中計算backoff。其中， 在流程進(jìn)入步驟209之前需要通過步驟206至步驟208確定窗口翻轉(zhuǎn) 發(fā)生前的k值k。 。 backoff值計算完畢后，流程進(jìn)入步驟210并在 backoff延時結(jié)束后嘗試重新發(fā)送請求包。當(dāng)下一次MAP時刻到來時， 如果步驟211中判斷該請求包再次發(fā)生沖突，流程進(jìn)入下一次沖突規(guī)避過程，同時k增加l，轉(zhuǎn)入步驟203;否則流程結(jié)束，請求包發(fā)送 成功。
雖然結(jié)合附圖描述了本發(fā)明的實施方式，但是本領(lǐng)域內(nèi)熟練的技 術(shù)人員可以在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改。
權(quán)利要求
1、一種基于CATV網(wǎng)絡(luò)的沖突解決方法，其特征是采用以下步驟第一步，發(fā)生沖突后，本站點(diǎn)判斷本請求包的重發(fā)次數(shù)是否超過限定值K，如果超過限定值則該請求包阻塞，發(fā)送停止；否則繼續(xù)第二步；第二步，本站點(diǎn)判斷本請求包的當(dāng)前狀態(tài)是否滿足窗口翻轉(zhuǎn)條件，如果滿足則繼續(xù)第三步，否則計算下次重傳前需要等待的微時隙數(shù)backoff并跳轉(zhuǎn)至第四步，其中backoff＝random(CS-exp(2，BS+k)，CS)；變量BS為后退開始值，由頭端規(guī)定；CS為整個競爭時隙的長度；變量k是本請求包重傳的次數(shù)；函數(shù)exp(2，x)計算2的x次冪；函數(shù)random(x，y)得到一個隨機(jī)數(shù)r且x＜r＜y；第三步，如果是第一次達(dá)到窗口翻轉(zhuǎn)條件則記錄k0＝k-1，按下式計算backoff并繼續(xù)第四步；第四步，站點(diǎn)等待backoff個微時隙后嘗試重傳。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述窗口翻轉(zhuǎn)條件為 exp(2,BS + k)>CS。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基于CATV網(wǎng)絡(luò)的沖突解決方法。它在微時隙選擇窗口擴(kuò)大為一定值后對其進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，隨后通過在翻轉(zhuǎn)后窗口內(nèi)選擇微時隙對后發(fā)送的請求包進(jìn)行規(guī)避，從而均勻的利用競爭時隙，達(dá)到降低站點(diǎn)之間的沖突概率，減少接入延遲的效果。此外，本發(fā)明所提供的方法基于傳統(tǒng)的二進(jìn)制指數(shù)后退方法，具有簡單易實現(xiàn)的特點(diǎn)。
文檔編號H04L1/00GK101494525SQ200910079120
公開日2009年7月29日 申請日期2009年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月4日
發(fā)明者珊 尹, 彬 李, 石江明, 沛 羅, 顧畹儀, 黃善國 申請人:北京郵電大學(xué)