專利名稱：數(shù)據(jù)通信鏈路控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及通信系統(tǒng)，特別地，涉及通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)鏈路控制方法。
數(shù)字通信系統(tǒng)(例如電纜電話系統(tǒng))典型地需要一種在一對連接于通信系統(tǒng)中的設(shè)備之間傳送消息的方法(協(xié)議)。設(shè)備通常具有建立通信鏈路的程序。傳輸設(shè)備經(jīng)常使用一種方法來把出局消息分成幾個部分。每個部分形成一幀的有效負載。接收設(shè)備使用反向的方法來重建消息。
在現(xiàn)今系統(tǒng)中，如果通信對話過程中通信鏈路丟失，傳輸設(shè)備不得不建立新的通信鏈路。若傳輸設(shè)備正在發(fā)送多幀消息的中間部分，該傳輸設(shè)備不得不重發(fā)整個消息。這是由于在現(xiàn)今的系統(tǒng)中不能區(qū)分重建的通信對話和新的通信對話。
這樣，需要數(shù)據(jù)鏈路的控制方法，它能夠區(qū)分新的和重建的通信對話。


圖1是在為了傳輸而對消息進行分割中所使用的諸步驟的流程圖；圖2是消息的原理圖；圖3是在為了傳輸而對消息進行分割中所使用的諸步驟的操作程序圖；圖4是在接收已分割消息中所使用的諸步驟的流程圖；圖5是一個圖表，它顯示了在對消息進行分割中使用的多個參數(shù)的值；圖6是通信鏈路的立即恢復(fù)中使用的信號圖；圖7是通信鏈路的延遲恢復(fù)中使用的信號圖；圖8是通信鏈路的延遲恢復(fù)中使用的信號圖；圖9是通信鏈路的重連接和恢復(fù)中使用的信號圖；圖10是信息幀的原理圖；圖11是無號幀的原理圖；圖12是監(jiān)控幀的原理圖；圖13是電纜通信系統(tǒng)的原理圖14是電纜存取單元的框圖；總的來說本發(fā)明提供了一種控制數(shù)字通信鏈路的方法。該方法包括分割和重裝消息的過程，如果在傳輸消息的過程中通信鏈路被阻斷，不需重新傳輸消息。一個控制過程提供了在業(yè)務(wù)信道上適度的掛起和繼續(xù)。該控制過程與分割和重裝過程相結(jié)合，一起作用于消除當(dāng)通信鏈路被阻斷時消息的重新傳輸。最后，一個幀結(jié)構(gòu)(傳輸過程)被提供用來允許兩個設(shè)備通過數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)鏈路來有效地通信。
該發(fā)明將結(jié)合一個電纜電話系統(tǒng)來描述。當(dāng)然，這只是為了便于說明的目的，該發(fā)明是可以適用于任何數(shù)字通信系統(tǒng)的。根據(jù)本發(fā)明的電纜電話系統(tǒng)具有一個中央控制器，稱為電纜控制單元(CCU)，它把電纜電話系統(tǒng)耦合到公用電話交換網(wǎng)(PSTN)上。另外，根據(jù)本發(fā)明的電纜電話系統(tǒng)具有多個電纜存取單元(CAU)，它們位于用戶的室內(nèi)。諸CAU把數(shù)據(jù)從室內(nèi)設(shè)備，包括電話和計算機中發(fā)出或把數(shù)據(jù)發(fā)送給這些設(shè)備。該發(fā)明在這一應(yīng)用中涉及數(shù)據(jù)控制鏈路方法，它的提供是為了在CCU和CAU之間消息的傳輸。
圖1是對消息進行分割以便在一對通信設(shè)備，例如電纜通信系統(tǒng)的CAU和CCU之間傳輸所使用的步驟的流程圖。過程開始于步驟10，在步驟12中，其中一個設(shè)備接收到要傳輸?shù)南ⅰＴ诓襟E14中該設(shè)備確定消息中八比特組的數(shù)目。一個八比特組是一個八位長的數(shù)字位字符串。盡管最佳方法使用八比特組(即八位字符串)，可以理解的是對于專家來講任何長度的消息部分都是適用的，因此作為參考的消息部分不如特定為八比特組。當(dāng)在步驟16中，消息小于或等于預(yù)定的比特組的數(shù)目時，在步驟18中把幀長度設(shè)為八比特組的數(shù)目。當(dāng)在步驟16中消息大于預(yù)定的八比特組的數(shù)目時，在步驟20中把消息序列號分配給幀。
圖2是怎樣對消息進行分割以便以多幀來傳輸?shù)脑肀硎緢D。消息30由110個八比特組組成，并且在一個實施例中的每一幀(也稱為段)只能攜帶消息(有效負載)的20個八比特組。結(jié)果是，消息30被分成6段，32-42。消息30的每一幀或段被標(biāo)記為相同的消息序列號44。每幀還具有一個參數(shù)(幀長度)，它與幀所攜帶的消息的八比特組數(shù)目相等。第一段32顯示出的幀長度(FL)44等于二十。段二到五34-40的幀長度也都是二十。第六段42的幀長度是十。每一幀具有一個參數(shù)被稱為幀序列號(FSN)46，它對應(yīng)于消息中段的位置。最后，幀具有一個附加位參數(shù)48。當(dāng)下一幀包含的數(shù)據(jù)與當(dāng)前幀來自同一消息時該附加位參數(shù)48被設(shè)置(即被賦值為1)。
圖3是對消息進行分割以便傳輸所使用的步驟的流程圖。過程開始于步驟50，在步驟52中設(shè)備(CCU或CAU)接收一個用于傳輸?shù)南?。該消息包含一個將會包括在幀中的消息路由標(biāo)識符。下一步，在步驟54中確定消息中的八比特組數(shù)目是否小于或等于一個閾值。當(dāng)消息中的八比特組數(shù)目小于或等于閾值時，在步驟56中，把幀長度設(shè)為與消息中八比特組數(shù)目相等。然后在步驟58中傳輸幀，過程回到52。
當(dāng)消息中的八比特組數(shù)目并不小于或等于閾值時執(zhí)行下面的功能；在步驟60中，所有攜帶消息的幀都被分配一個消息序列號；第一幀序列號被分配給包含消息的第一段八比特組的第一幀；在第一幀中設(shè)置附加位。然后，在步驟62中第一幀被傳輸。在步驟64中，下一個幀序列號被分配給包含下一段八比特組的下一幀。下一幀中幀長度被設(shè)置為與下一段八比特組中的八比特組數(shù)目相等。在步驟66中，確定下一段是否為最后一段。當(dāng)下一段不是最后一段時，在步驟68中設(shè)置附加位。然后在步驟62中這一幀被傳輸。當(dāng)下一幀是最后一幀時，在步驟70中不設(shè)置附加位，在步驟58中處理過程繼續(xù)。
圖4是重裝被分割的消息所使用的步驟的流程圖。過程開始于步驟80，在步驟82中接收一幀。該幀包含一個消息路由標(biāo)識符，它將被用來確定已重裝消息的發(fā)送路線。另外，可以被一般人理解的是這樣一幀是典型的或是“信息”幀或是“命令”幀，信息幀包含用戶數(shù)據(jù)，如用于電話呼叫的語音數(shù)據(jù)，命令幀包含系統(tǒng)操作和管理消息。下一步，在步驟84中確定該幀是否為信息幀。當(dāng)該幀不是信息幀時，在步驟86中處理該幀中的命令，處理過程回到步驟82。當(dāng)該幀是信息幀時，在步驟88中讀取消息序列號和幀序列號。在步驟90中，確定該幀序列號是否大于前一幀序列號。當(dāng)該幀序列號不大于前一幀序列號時，在步驟92中發(fā)出一個否定確認(rèn)。當(dāng)該幀序列號大于前一幀序列號時，在步驟94中，消息有效負載被加在前一消息有效負載上。在步驟96中，確定是否設(shè)置了附加位。當(dāng)設(shè)置了附加位時，處理過程回到步驟82。當(dāng)未設(shè)置附加位時，在步驟98中，根據(jù)接收到的消息路由標(biāo)識符，消息被組裝并按規(guī)定路線發(fā)送到適當(dāng)?shù)脑O(shè)備。
圖5是一個圖表，顯示了消息分割方法的一個實施例中參數(shù)是怎樣設(shè)置的。第一列是消息序列號100。所有攜帶來自相同消息的信息的幀具有相同的消息序列號100。第一個被傳輸?shù)南?MSN＝1)從第一行102連續(xù)直到第五行110，或者超過五幀。如第六行所示，第二個消息(MSN＝0)在一個單獨的幀中發(fā)送。該圖表顯示了參數(shù)是怎樣在覆蓋了4個消息的11幀102-122(行)中改變的。第二列是幀序列號(FSN)124。FSN124為用來發(fā)送消息部分的每一幀順序編號。這樣，幀序列號在第一行102中是零，順序增加，在第五行110中的值為四。第三列是附加位126。附加位126指示下一幀攜帶的段與當(dāng)前幀來自相同消息。第四列是幀長度128。幀長度128與幀所攜帶的消息的八比特組數(shù)目相等。消息有效負載130不是在幀中傳送的參數(shù)。該列顯示在接收幀后已傳送了的消息的八比特組數(shù)目。
在根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的普通操作中，呼叫或其它數(shù)據(jù)通信會時常被阻斷。阻斷可能是由于失去同步，噪音干擾，和/或由系統(tǒng)指示的有意的改頻(交替鏈路發(fā)射(ALT))。呼叫和數(shù)據(jù)通信需要盡一切可能恢復(fù)。圖6-9顯示這樣的通信鏈路是怎樣恢復(fù)的。當(dāng)初始化ALT時，CCU在發(fā)送一個執(zhí)行交替命令(ALT-EXEC)前掛起通信鏈路的下行鏈路部分，意味著在下行鏈路中將停止發(fā)送命令或響應(yīng)。“下行鏈路”被理解為特指由CCU傳輸?shù)紺AU的通信，而“上行鏈路”被理解為特指相反方向的通信。CCU將繼續(xù)接受任何上行鏈路的通信鏈路傳輸，但截止任何響應(yīng)，直到通信鏈路被重連接或重啟動。當(dāng)CAU接收到ALT-EXEC時，它將會掛起通信鏈路。當(dāng)CAU完成ALT時，恢復(fù)通信鏈路的過程被用來重建通信鏈路。ALT過程更詳細的描述見美國專利申請，系列號08/564,837和08/564,983，標(biāo)題為“電纜電話系統(tǒng)中用于在隨機化時間片中利用碰撞檢測來進行多路存取的方法和設(shè)備”，以及“電纜電話系統(tǒng)中分配通信信道的方法和設(shè)備”，各自歸檔于1995年11月29日和1995年11月29日，這里包括進來作為參考。
圖6是恢復(fù)通信鏈路使用的信號圖。通信鏈路把電纜控制單元(CCU)140連接到電纜存取單元(CAU)142。當(dāng)在步驟144中接收到一個執(zhí)行交替命令時，通信鏈路在源業(yè)務(wù)信道146被掛起。然后CAU142調(diào)諧到目的業(yè)務(wù)信道147。然后在步驟148中CAU142傳輸一個已完成交替消息。CCU通過在目的業(yè)務(wù)信道147上發(fā)送恢復(fù)命令150來響應(yīng)。或是CCU140或是CAU142能夠發(fā)送恢復(fù)命令150，這被概括地稱為恢復(fù)。然后CAU142發(fā)送確認(rèn)152。上述過程的結(jié)果是業(yè)務(wù)信道的適度掛起和恢復(fù)。
圖7是恢復(fù)通信鏈路使用的替換方案的信號圖。在這種情況下CCU140用一個被掛起模式消息來響應(yīng)恢復(fù)命令。這意味著CCU140未準(zhǔn)備好恢復(fù)通信鏈路。該圖與圖6相似，CCU140發(fā)送一個執(zhí)行交替命令144。CAU142用已完成交替消息148來響應(yīng)。在這一情況下，CAU142隨后傳輸恢復(fù)命令150。CCU140用被掛起模式消息154來響應(yīng)。然后CAU142等待一個超時期156并隨后傳輸恢復(fù)命令150。CCU140用確認(rèn)152來響應(yīng)。
圖8是恢復(fù)通信鏈路使用的另一方案的信號圖。除了在暫停期156到達CAU之前CCU140就已做好準(zhǔn)備恢復(fù)通信外，圖8與圖7是相似的。與圖6和7一樣CCU140發(fā)送一個執(zhí)行交替命令144。CAU142用已完成的交替消息148來響應(yīng)。CAU142隨后傳輸恢復(fù)命令150。CCU140用被掛起模式消息154來響應(yīng)。然而，在這一情況下CCU140在暫停期之前傳輸恢復(fù)命令150。CAU142用確認(rèn)152來響應(yīng)。
圖9是恢復(fù)通信鏈路使用的另一方案的信號圖。在這一情況下CAU142不能在目的業(yè)務(wù)信道147上獲得同步160。CAU142則調(diào)諧至系統(tǒng)存取信道162并傳輸短的上行線路脈沖串164。短脈沖串和時間排列過程被更詳細地描述在美國專利申請系列第08/564,606號，標(biāo)題為“電纜電話系統(tǒng)中用于在隨機化時間片中利用碰撞檢測來進行多路存取的方法和設(shè)備”，歸檔于1995年11月29日，這里包括進來作為參考。CAU142用重連接請求168來響應(yīng)。該請求使CCU140知道這不是一個初始化連接請求。這允許CCU140使這一連接就優(yōu)先于其它初始化連接。另外，這通知了CCU140，有一個前向通信對話，它允許CCU140和CAU142測出它們在傳輸流中處于何處。CCU140用一個存取證實消息170來響應(yīng)，它引導(dǎo)CAU142到達一個新的目的業(yè)務(wù)信道(業(yè)務(wù)信道)172。然后，CAU142調(diào)諧至新的業(yè)務(wù)信道并傳輸一個已失敗交替消息174。CCU140用恢復(fù)命令176來響應(yīng)。然后CAU142傳輸確認(rèn)178。利用圖1-4的消息分割方法，通過把圖6-9的適度掛起和恢復(fù)過程結(jié)合在一起，當(dāng)通信鏈路被阻斷時就不再需要重傳輸。那些普通的人可以識別出圖6-9說明的發(fā)明方案的完成可以用眾所周知的編程、硬件和軟件的方法以各種等效的方式來進行。
圖10-12顯示了在CCU和CAU間傳送消息所使用的三個幀結(jié)構(gòu)。圖10顯示了用來攜帶有效負載或數(shù)據(jù)的信息幀(I-幀)。圖11顯示了監(jiān)控幀(S-幀)。監(jiān)控幀的目的是用來控制錯誤和溢出。圖12顯示了一個無號幀(U-幀)。無號幀用來設(shè)置和斷開線路，并不包含確認(rèn)信息。這些幀由唯一的低速信道編碼來區(qū)別。
圖10是信息幀180的原理圖。信息幀180顯示了不同參數(shù)傳輸用的時序。信息幀180被概括地分為低速信道182和高速信道184。首先傳輸?shù)退傩诺?82，然后是高速信道184。低速信道182包含一個位組合186，用來指示幀的類型。對于信息幀180該位組合186為‘1010’。在位組合186之后傳輸消息序列號188。下一個傳輸幀序列號190。然后傳輸一個待接收的號碼序列N(R)192和一個待傳送的號碼序列N(S)194。N(R)192和N(S)194由自動請求重發(fā)(ARQ)系統(tǒng)使用。然后傳輸一個附加位196。下一個傳輸查詢/結(jié)束位(P/F)198。該位指示是否需要強制性確認(rèn)。幀長度200和消息路由指示符202作為低速信道182的結(jié)束。高速信道184包含消息有效負載204(段)。
圖11是無號幀210的原理圖。無號幀210包括低速信道182和高速信道184。指示無號幀的位組合186為‘1011110110’。后面跟著的是命令-響應(yīng)域212。然后是查詢/結(jié)束位198，幀長度200和消息路由標(biāo)識符202。在無號幀中高速信道184通常是空的。
圖12是監(jiān)控幀220的原理圖。監(jiān)控幀220包括低速信道182和高速信道184。指示監(jiān)控幀的位組合186為‘1011111001’。后面跟著的是接收到的號碼序列N(R)192。然后傳輸命令-響應(yīng)域212。后面是查詢/結(jié)束位198，幀長度200和消息路由標(biāo)識符202。圖10-12的幀結(jié)構(gòu)允許數(shù)據(jù)鏈路控制方法有效地工作，而且它們對于數(shù)據(jù)鏈路控制方法的任何特點都是很關(guān)鍵的。
圖13是能夠使用上述數(shù)據(jù)鏈路控制方法的電纜通信系統(tǒng)240的原理圖。通信系統(tǒng)240連接到本地數(shù)字交換242。本地數(shù)字交換242是公用電話交換網(wǎng)系統(tǒng)(PSTN)的一部分。連接到本地數(shù)字交換上的是電纜控制單元(CCU)244。CCU244具有一個存儲器(機器可讀的存儲介質(zhì))246，用來存儲機器可讀的數(shù)據(jù)。存儲器可以是ROM，芯片EPROM，硬盤或其它計算機存儲介質(zhì)。正如專家們可以很容易理解的那樣，存儲器將包含指令來執(zhí)行圖1-12描述的方法。CCU244連接到攜帶數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的電纜線路248。電纜存取單元(CAU)250連接到電纜線路248的另一端。CAU250包含一個存儲器252。CAU250對在POTS(普通老式電話業(yè)務(wù))電話254和電纜通信系統(tǒng)240之間傳輸?shù)男盘栠M行翻譯。
圖14是電纜存取單元250的框圖。CAU250具有耦合到電纜線路248的收發(fā)信機260和其它提供給用戶室內(nèi)的電纜服務(wù)。收發(fā)信機260受控于處理器262。處理器262耦合到用戶環(huán)路接口(SLI)263。SLI263把電纜線路248攜帶的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為普通老式電話業(yè)務(wù)(POTS)線路254的模擬格式。處理器262耦合到存儲器(機器可讀的存儲介質(zhì))252。存儲器252包含機器可讀的數(shù)據(jù)，處理器262使用它們來實施這里所描述的方法。在一個實施例中處理器262還連接到接口264。接口264可以操作用來從外部信源接收機器可讀的數(shù)據(jù)。機器可讀的數(shù)據(jù)可以被用來修改存儲器252中的軟件。在一個實施例中，接口264接收一個計算機磁盤(機器可讀的存儲介質(zhì))266。計算機磁盤266包含機器可讀的數(shù)據(jù)，用來在存儲器252上修改軟件。在另一實施例中，存儲器252是一個半導(dǎo)體芯片，并包含用來實施這里描述的方法的軟件指令。這里描述了一個數(shù)據(jù)鏈路控制方法，它能夠區(qū)別新的和重建的通信鏈路。通過能跟蹤剩下消息的分割和重裝消息的方法，它能變得更為方便。適度的掛起和恢復(fù)方法允許設(shè)備知道鏈路正被掛起以及這是一個已恢復(fù)的數(shù)據(jù)鏈路。最后，幀結(jié)構(gòu)或傳輸方法允許設(shè)備有效地通信以達到這些或其它目的。
雖然本發(fā)明這里是結(jié)合特殊實施例來描述的，很明顯，對于專家來說根據(jù)前面的描述很容易有許多替換、修改和變換。相應(yīng)地，在所附的權(quán)利要求中規(guī)定包括所有這些替換、修改和變化。
權(quán)利要求
1.一個數(shù)據(jù)鏈路控制方法，包括的步驟為(a)接收要在通信系統(tǒng)中傳輸?shù)南ⅲ?b)確定消息中消息部分的數(shù)目；以及(c)當(dāng)消息部分的數(shù)目小于或等于預(yù)定的消息部分?jǐn)?shù)目時，把幀長度設(shè)置為等于消息部分的數(shù)目，并且傳輸包含消息的幀。
2.權(quán)利要求1中的方法，其中步驟(a)進一步包括的步驟為(a1)接收一個消息路由標(biāo)識符。
3.權(quán)利要求1中的方法，進一步包括的步驟為(d)當(dāng)消息部分的數(shù)目大于預(yù)定的消息部分?jǐn)?shù)目時，給幀分配一個消息序列號；(e)給包含一個消息中第一段消息部分的幀分配一個第一幀序列號；以及(f)傳輸包含第一幀序列號的幀。
4.權(quán)利要求3中的方法，其中步驟(e)進一步包括的步驟為(e1)設(shè)置一個附加位。
5.權(quán)利要求3中的方法，進一步包括的步驟為(g)給包含一個消息中下一段消息部分的幀分配下一個幀序列號；(h)傳輸包含下一段消息部分的幀；以及(i)重復(fù)步驟(g)和(h)，直到傳輸達到消息部分的數(shù)目。
6.權(quán)利要求5中的方法，其中步驟(g)進一步包括的步驟為(g1)確定下一段消息部分中消息部分的數(shù)目；以及(g2)把幀長度設(shè)置為等于消息部分的數(shù)目。
7.權(quán)利要求5中的方法，其中步驟(g)進一步包括的步驟為(g1)確定下一段消息部分是否為最后一段；(g2)當(dāng)下一段消息部分不是最后一段時，設(shè)置一個附加位；以及(g3)當(dāng)下一段消息部分是最后一段時，不設(shè)置一個附加位。
8.一個數(shù)據(jù)鏈路控制方法，包括的步驟為(a)接收一幀；(b)確定該幀是否為信息幀；(c)當(dāng)該幀是信息幀時，讀取消息序列號和幀序列號；(d)確定該幀序列號是否大于前一幀序列號；以及(e)當(dāng)該幀序列號大于前一幀序列號時，從幀中把消息有效負載加到前一幀有效負載上。
9.權(quán)利要求8中的方法，進一步包括的步驟為(f)當(dāng)該幀序列號不大于前一幀序列號時，傳輸一個否定確認(rèn)。
10.權(quán)利要求8中的方法，進一步包括的步驟為(f)確定是否在幀中設(shè)置了一個附加位；以及(g)當(dāng)未設(shè)置附加位時，組裝一個消息。
全文摘要
一個數(shù)據(jù)鏈路控制方法,包括在一個用于在電纜通信系統(tǒng)中傳輸?shù)南?30)。該方法確定消息(30)中的八位比特組的數(shù)目。當(dāng)八位比特組的數(shù)目小于或等于預(yù)定的八位比特組的數(shù)目時,該方法把幀長度(44)設(shè)置為等于八位比特組的數(shù)目,并傳輸一個包含消息(30)的幀(180)。當(dāng)八位比特組的數(shù)目大于預(yù)定的數(shù)目時,消息(30)被分割(32—42),每一段關(guān)于其它段按順序標(biāo)識。當(dāng)消息的傳輸在完成之前被阻斷時,該方法提供適度的通信恢復(fù)。
文檔編號H04L12/54GK1180467SQ96192989
公開日1998年4月29日 申請日期1996年12月21日 優(yōu)先權(quán)日1996年12月21日
發(fā)明者理查德·J·克里甘, 卡米利·道奇爾, 拉克爾·鮑曼, 斯科特·楚, 庫爾特·斯坦恩布萊納, 戴維·英格哈姆 申請人:摩托羅拉公司