專利名稱：一種雙向網(wǎng)絡通訊系統(tǒng)及其實現(xiàn)方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種網(wǎng)絡通訊系統(tǒng)。特別是一種在雙向網(wǎng)絡通訊系統(tǒng)及其實現(xiàn)方法。
背景技術：
隨著信息時代的來臨，人們對于網(wǎng)絡通訊帶寬的要求越來越高。目前世界各國已經(jīng)鋪設了各種雙向網(wǎng)絡，例如有線電視網(wǎng)已經(jīng)覆蓋了大量的人口，對有線電視網(wǎng)進行數(shù)字化和雙向改造來為用戶提供廉價和寬帶的通訊網(wǎng)絡是目前最有吸引力的寬帶技術之一。在雙向網(wǎng)絡通訊過程中的一個必須解決的問題就是如何對大量的用戶進行帶寬分配。目前主要采用的帶寬分配算法包括1.載波偵聽/沖突檢測多路復用技術(CSMA/CD)。在載波偵聽/沖突檢測多路復用技術中，每個用戶在需要發(fā)送數(shù)據(jù)時直接將數(shù)據(jù)發(fā)送出去，同時對網(wǎng)絡進行偵聽，如果發(fā)現(xiàn)發(fā)生了沖突則延遲一個隨機的時間，然后重新進行發(fā)送。這種技術的主要優(yōu)點是簡單，它已經(jīng)在以太網(wǎng)中得到了廣泛的應用。然而，由于沖突的數(shù)據(jù)要重新發(fā)送，這樣會對數(shù)據(jù)產(chǎn)生延遲，無法保證網(wǎng)絡的服務質(zhì)量(QoS)。另外，當網(wǎng)絡很擁擠時，重發(fā)的數(shù)據(jù)會和新的數(shù)據(jù)產(chǎn)生更多的沖突，從而導致系統(tǒng)不穩(wěn)定甚至崩潰。
2.載波偵聽/沖突避免多路復用技術(CSMA/CA)。在載波偵聽/沖突避免多路復用技術中，發(fā)送端在需要發(fā)送數(shù)據(jù)之前首先要對網(wǎng)絡進行偵聽，如果網(wǎng)絡沒有被占用則隨機延遲一段時間之后再進行偵聽，如果網(wǎng)絡仍然沒有被占用則發(fā)送數(shù)據(jù)。發(fā)送數(shù)據(jù)之后發(fā)送端需要等待接收端的回復，如果發(fā)送端沒有收到接收端的回復表示網(wǎng)絡發(fā)生了沖突，發(fā)送端要在一個隨機的延遲之后重新發(fā)送數(shù)據(jù)。這種技術能夠減小沖突發(fā)生的幾率，目前主要應用于多種無線網(wǎng)中。載波偵聽/沖突避免多路復用技術的主要缺點在于網(wǎng)絡的利用率不高，采用載波偵聽/沖突避免多路復用技術的網(wǎng)絡吞吐量比采用載波偵聽/沖突檢測多路復用技術的小得多，很多帶寬資源被浪費。另外，載波偵聽/沖突避免多路復用技術并不能徹底避免沖突，沖突數(shù)據(jù)的重發(fā)會導致延遲過大，影響服務質(zhì)量。同時在網(wǎng)絡擁擠時沖突還會引起系統(tǒng)的不穩(wěn)定。
3.分組預定多路復用技術(PRMA)。分組預定多路復用技術是對載波偵聽/沖突避免多路復用技術的一種改進。在此技術中，客戶端不是直接發(fā)送數(shù)據(jù)而是向服務器發(fā)出帶寬申請，由服務器為客戶端的數(shù)據(jù)傳輸分配空間。當有數(shù)據(jù)需要發(fā)送時，客戶端通過一個控制信道對服務器發(fā)出申請。服務器在收到申請之后對網(wǎng)絡中空閑的時隙(time slot)進行分配，并將結(jié)果通知客戶端。如果客戶端收到了服務器的回復，則通過所分配的時隙發(fā)送數(shù)據(jù)，否則客戶端將等待一個隨機的延遲，然后重新發(fā)送申請。通過發(fā)送帶寬申請，分組預定多路復用技術能夠極大地降低沖突的幾率，并保證通訊的服務質(zhì)量。分組預定多路復用技術已經(jīng)在移動數(shù)據(jù)通訊和有線電視業(yè)務數(shù)字接口規(guī)范(DOCSIS)得到了應用。然而，分組預定多路復用技術無法避免申請之間的沖突，沖突的申請需要重發(fā)，這會導致數(shù)據(jù)發(fā)送的延遲。同時，在網(wǎng)絡很擁擠的時候，重發(fā)的申請和新的申請會產(chǎn)生更多的沖突，可能會導致系統(tǒng)不穩(wěn)定甚至崩潰。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對上述問題提供一種雙向網(wǎng)絡通訊系統(tǒng)及其實現(xiàn)方法，以徹底消除數(shù)據(jù)傳輸過程中的沖突，克服上述帶寬分配方法的不足。
本發(fā)明所述的雙向網(wǎng)絡通訊系統(tǒng)包括一個用來為多個客戶端分配帶寬及提供網(wǎng)絡連接服務的服務器，多個用來為客戶提供信息傳輸和顯示等服務的客戶端以及為所述服務器和客戶端提供通信路徑的傳輸網(wǎng)絡。服務器和客戶端均與傳輸網(wǎng)絡相連接(見附圖1)。
本發(fā)明所述的雙向網(wǎng)絡通訊系統(tǒng)中的傳輸網(wǎng)絡可以分為用于從客戶端向服務器發(fā)送信息的上行信道，用于從服務器向客戶端發(fā)送信息的下行信道。還可以包含用于傳輸廣播信號的廣播信道。上行信道、下行信道和廣播信道可以是同一條線路上按照頻率的不同劃分出來的三個部分(見附圖2)，也可以是物理上隔離的三條線路。
本發(fā)明所述的雙向網(wǎng)絡通訊系統(tǒng)中的上行信道可以按照載波頻率劃分成一條用于傳輸客戶端的帶寬申請的上行控制頻道和多條用于傳輸客戶端發(fā)送的數(shù)據(jù)的上行數(shù)據(jù)頻道。
本發(fā)明所述的雙向網(wǎng)絡通訊系統(tǒng)中的下行信道可以按照載波頻率劃分成一條用于傳輸服務器對客戶端發(fā)送的控制命令的下行控制頻道和多條用于傳輸服務器向客戶端發(fā)送的數(shù)據(jù)的下行數(shù)據(jù)頻道。
本發(fā)明所述的雙向網(wǎng)絡通訊系統(tǒng)中的上行控制頻道包含多個重復的時鐘周期，每個周期包含多個時隙，每個時隙與下行控制頻道中的一個時隙對應，用于傳輸相應客戶端向服務器發(fā)送的帶寬申請。
本發(fā)明所述的雙向網(wǎng)絡通訊系統(tǒng)中的下行控制頻道包含多個重復的時鐘周期，每個時鐘周期以一個時鐘脈沖為開始，每個時鐘周期中包含多個時隙，每個時隙對應于一個客戶端，用于傳輸服務器向該客戶端發(fā)送的控制命令(見附圖4)。
本發(fā)明所述的雙向網(wǎng)絡通訊方法包括兩部分，客戶端向服務器發(fā)送數(shù)據(jù)的方法和服務器向客戶端發(fā)送數(shù)據(jù)的方法?？蛻舳讼蚍掌靼l(fā)送數(shù)據(jù)的方法主要包括以下步驟(見附圖7)1.當客戶端需要發(fā)送數(shù)據(jù)時，它首先根據(jù)下行控制頻道所傳輸?shù)幕鶞蕰r鐘校準本地時鐘，然后等待分配給它的時隙。
2.客戶端在上行控制信道通過分配給它的時隙向服務器發(fā)送帶寬申請。
3.服務器收到客戶端的帶寬申請之后，對帶寬的使用情況進行分析并根據(jù)各客戶端的需求進行帶寬分配，并將結(jié)果傳送給客戶端。
4.如果在上行數(shù)據(jù)頻道和下行數(shù)據(jù)頻道有足夠的空閑時隙，服務器可以分配客戶端所需要的帶寬，客戶端根據(jù)所分配的時隙通過上行數(shù)據(jù)頻道發(fā)送數(shù)據(jù)并通過下行數(shù)據(jù)頻道接收服務器的反饋。全部數(shù)據(jù)發(fā)送完畢之后，客戶端通知服務器釋放所分配的帶寬。
5.如果服務器無法為客戶端分配足夠的帶寬，客戶端必須決定是否重發(fā)(根據(jù)設定或者詢問用戶)，如果重發(fā)，則客戶端等待一段時間之后重新向服務器發(fā)送帶寬申請，否則，客戶端放棄發(fā)送并丟棄數(shù)據(jù)。
服務器向客戶端發(fā)送數(shù)據(jù)的方法主要包括以下步驟(見附圖8)1.服務器為數(shù)據(jù)分配帶寬，并在下行控制頻道向客戶端發(fā)送發(fā)送數(shù)據(jù)命令。
2.客戶端通過上行控制頻道對服務器發(fā)送過來的命令進行回復。
3.如果客戶端可以接收數(shù)據(jù)，服務器通過下行數(shù)據(jù)頻道向客戶端發(fā)送數(shù)據(jù)，并通過上行數(shù)據(jù)頻道接收客戶發(fā)送的反饋。所有數(shù)據(jù)發(fā)送完畢之后，服務器釋放所分配的帶寬。
4.如果客戶端忙，服務器可以等待一段時間之后重新發(fā)送發(fā)送數(shù)據(jù)命令，也可以放棄需要發(fā)送的數(shù)據(jù)。
本發(fā)明所述的雙向網(wǎng)絡通訊方法中的帶寬分配可以用頻道和時隙的任意組合來實現(xiàn)(見附圖5)。所發(fā)送的信息還可以用頻道、時隙和編碼組成的三維函數(shù)進行編碼(見附圖6)。
本發(fā)明的主要優(yōu)點包括1.徹底消除沖突的可能性，減少數(shù)據(jù)發(fā)送過程中的延遲，保證服務質(zhì)量并提高系統(tǒng)的可靠性。
2.可以根據(jù)客戶的需要分配帶寬，提高帶寬的利用率。
3.分配給客戶的帶寬可以是頻道和時隙的任意組合，這一方面可以提高帶寬分配的靈活性，并提高帶寬的利用效率，另一方面則可以增加竊聽的難度，提高通訊的安全性。
4.為了進一步提高通訊的安全性，也可以通過由頻道、時隙和編碼組成的三維曲線對所發(fā)送的信號進行編碼。


下面根據(jù)附圖來詳細說明本發(fā)明。
圖1是本發(fā)明所述的雙向網(wǎng)絡通訊系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明所述的傳輸網(wǎng)絡頻道分配示意圖。
圖3是本發(fā)明所述的雙向網(wǎng)絡通訊時序示意圖。
圖4是本發(fā)明所述的上行控制頻道和下行控制頻道分配示意圖。
圖5是本發(fā)明所述的帶寬分配方案的一個例子。
圖6是本發(fā)明所述的帶寬分配方案的另一個例子。
圖7是本發(fā)明所述的客戶端發(fā)送數(shù)據(jù)的流程示意圖。
圖8是本發(fā)明所述的服務器發(fā)送數(shù)據(jù)的流程示意圖。
具體實施例方式
圖1顯示了本發(fā)明所述的雙向網(wǎng)絡通訊系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)。本發(fā)明所述的雙向網(wǎng)絡通訊系統(tǒng)包括服務器1、傳輸網(wǎng)絡2、多個客戶端3a、3b和3c。服務器1用于為客戶端3a、3b和3c提供網(wǎng)絡連接服務，包括上行和下行數(shù)據(jù)的帶寬分配、傳輸控制和路由計算等等。傳輸網(wǎng)絡2可以是同軸電纜、雙絞線、電話線、光纖、無線網(wǎng)絡或者微波連接等等，它主要為服務器1和客戶端3a、3b和3c之間提供網(wǎng)絡連接。客戶端3a、3b和3c是客戶的接入節(jié)點，客戶的數(shù)據(jù)從客戶端3通過傳輸網(wǎng)絡2和服務器1傳輸?shù)綄＞W(wǎng)4和互聯(lián)網(wǎng)5，來自專網(wǎng)4和互聯(lián)網(wǎng)5的數(shù)據(jù)則通過服務器1和傳輸網(wǎng)絡2傳輸?shù)娇蛻舳?a、3b和3c并輸出給客戶。專網(wǎng)4提供了雙向網(wǎng)絡通訊系統(tǒng)和其他雙向網(wǎng)絡通訊系統(tǒng)(圖中未顯示)之間的內(nèi)部連接?；ヂ?lián)網(wǎng)5則提供雙向網(wǎng)絡通訊系統(tǒng)與其他計算機和網(wǎng)站(圖中未顯示)之間的網(wǎng)絡連接。
圖2顯示了傳輸網(wǎng)絡2的組成結(jié)構(gòu)。傳輸網(wǎng)絡2可以分為上行信道6、下行信道7和廣播信道8三個部分。在圖2中這三個信道是通過載波頻率進行劃分的，它們也可以是物理上分開的不同線路。上行信道6用于傳輸客戶端3a、3b和3c向服務器1發(fā)送的數(shù)據(jù)，其中包括一個上行控制頻道以傳輸客戶端3a、3b和3c的帶寬申請，和多個上行數(shù)據(jù)頻道以傳輸客戶端3a、3b和3c發(fā)送的數(shù)據(jù)。下行信道7用于傳輸服務器1向客戶端3a、3b和3c發(fā)送的數(shù)據(jù)，其中包括一個下行控制頻道以傳輸服務器1發(fā)送的客戶端控制命令，和多個下行頻道以傳輸服務器1發(fā)送的數(shù)據(jù)。廣播信道8用于以廣播的形式向所有客戶端傳輸數(shù)據(jù)，如模擬或數(shù)字電視節(jié)目、音樂以及信息廣播等。廣播信號也可以通過下行信道7來傳輸。
圖3顯示了本發(fā)明所述雙向網(wǎng)絡通訊系統(tǒng)中的信息傳輸時序圖。該時序圖包含兩個部分客戶端3a發(fā)送數(shù)據(jù)給服務器1和服務器1發(fā)送數(shù)據(jù)給客戶端3a。客戶端3a要發(fā)送數(shù)據(jù)時，它首先根據(jù)下行控制頻道9所傳輸?shù)臅r鐘脈沖校準時鐘，然后在上行控制頻道12通過當前時鐘周期中分配給它的時隙向服務器1發(fā)送帶寬申請。服務器1在下行控制頻道13的下一個時鐘周期分配給客戶端3a的時隙對客戶端3a的帶寬申請進行應答。如果服務器1能夠為客戶端3a分配足夠的時隙，應答包含每個時鐘周期中分配的時隙的具體位置和時鐘周期的個數(shù)；如果服務器1無法為客戶端3a分配足夠的時隙，則拒絕客戶端3a的發(fā)送申請。如果客戶端3a得到了所需要的帶寬，它將根據(jù)所分配的時隙在上行數(shù)據(jù)頻道中發(fā)送數(shù)據(jù)，服務器將在下行數(shù)據(jù)頻道中對客戶端3a發(fā)送的數(shù)據(jù)進行回應。如果服務器1拒絕了客戶端3a的帶寬申請，客戶端3a需要決定是否重新發(fā)送，如果需要重發(fā)，客戶端3a將在下一個時鐘周期再次發(fā)送帶寬申請。如果不需要重發(fā)，則丟棄該數(shù)據(jù)。
服務器1發(fā)送數(shù)據(jù)時，它首先計算網(wǎng)絡中的空閑時隙并根據(jù)該數(shù)據(jù)的需要分配一些時隙，然后再當前時鐘周期通過下行控制頻道9的特定時隙向客戶端3a發(fā)送發(fā)送數(shù)據(jù)命令?？蛻舳?a在下一個時鐘周期的相應時隙通過上行控制頻道12向服務器1發(fā)送回應。如果回應是可以發(fā)送，服務器1通過所分配的時隙向客戶端發(fā)送數(shù)據(jù)。如果沒有回應或者回應是拒絕接收，服務器需要決定是否重新發(fā)送。如果需要重發(fā)，服務器1將在下一個時鐘周期再次發(fā)送發(fā)送數(shù)據(jù)命令。如果不需要重發(fā)，它將丟棄該數(shù)據(jù)。
圖4顯示了上行控制頻道和下行控制頻道的時序分配圖。下行控制頻道9被分為多個時鐘周期，每個時鐘周期以一個時鐘脈沖為起始。每個時鐘周期又分為許多個時隙，每個時隙對應一個客戶端3a、3b或3c，服務器1可以在該時隙向相應的客戶端3a、3b或3c發(fā)送控制命令。上行控制頻道12也分為多個時隙，每個時隙對應于下行控制頻道的一個時隙，客戶端3a、3b或3c可以通過相應的時隙向服務器1發(fā)送帶寬申請。
圖5顯示了本發(fā)明所述的帶寬分配的一種方法。在本發(fā)明中，分配給客戶端3a的帶寬可以是頻道和時隙的任意組合。這一方面可以提高帶寬分配的效率，另一方面也可以使其他人很難竊聽所傳輸?shù)男畔?必須以正確的順序截取多個頻道里發(fā)送的所有時隙)，從而提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴?br> 圖6顯示了本發(fā)明所述帶寬分配的另一種方法。為了進一步提高系統(tǒng)的安全性，數(shù)據(jù)發(fā)送時可以用頻道和時隙所構(gòu)成的三維函數(shù)對所發(fā)送的信息進行編碼。要解碼不但要按照順序截取所有時隙，還要獲得信息的編碼/解碼函數(shù)。這大大提高了竊取信息的難度。
圖7顯示了本發(fā)明所述的客戶端3a發(fā)送數(shù)據(jù)的流程圖。在步驟S1中，客戶端3a根據(jù)下行控制頻道9中的時鐘脈沖校準本地時鐘。在步驟S2中，客戶端3a在當前時鐘周期分配給自己的時隙中通過上行控制頻道12發(fā)送帶寬申請并等待服務器1的回復。在步驟S3中，如果服務器1的為客戶端3a分配了帶寬，則客戶端3a按照所分配的時隙通過上行數(shù)據(jù)頻道11向服務器1發(fā)送數(shù)據(jù)并接收下行數(shù)據(jù)頻道10中所分配時隙中服務器1對數(shù)據(jù)的應答信息(步驟S4)。一切無誤后在步驟S5結(jié)束傳輸并釋放所分配的時隙。如果在步驟S3中服務器1沒有回復，或者服務器1的回復是無法分配帶寬，客戶端3a需要決定是否重發(fā)(步驟S6)。如果需要重發(fā)，客戶端3a將在下一個時鐘周期重新進行步驟S2，否則，客戶端3a將在步驟S7中結(jié)束發(fā)送并丟棄需要發(fā)送的數(shù)據(jù)。
圖8顯示了本發(fā)明所述的服務器1發(fā)送數(shù)據(jù)的方法。在步驟S8中，服務器1根據(jù)當前網(wǎng)絡的狀況和待發(fā)送數(shù)據(jù)的需要計算帶寬分配。在步驟S9中，服務器1在當前時鐘周期客戶端3a對應的時隙中通過下行控制頻道9向客戶端3a發(fā)送發(fā)送數(shù)據(jù)命令并等待下一個時鐘周期相應時隙中客戶端3a通過上行控制頻道12返回的回復，發(fā)送數(shù)據(jù)命令包含所分配帶寬的詳細信息。在步驟S10中，如果客戶端3a回復可以發(fā)送，則服務器1通過下行數(shù)據(jù)頻道10中所分配的時隙向客戶端3a發(fā)送信息，并接收客戶端3a通過上行數(shù)據(jù)頻道11中所分配的時隙向服務器1傳輸?shù)膽鹦畔?步驟S11)。在數(shù)據(jù)傳輸完畢之后，服務器1在步驟S12中結(jié)束傳輸并釋放所分配的帶寬。如果在步驟S10中，客戶端3a沒有對服務器1的發(fā)送數(shù)據(jù)命令進行回復，或者客戶端3a的回復是無法接收數(shù)據(jù)，則服務器1需要決定是否重新發(fā)送(步驟S13)，如果需要重新發(fā)送，服務器1將在下一個時鐘周期再次進行步驟S9發(fā)送發(fā)送數(shù)據(jù)命令給客戶端3a。如果不需要重新發(fā)送，服務器1將丟棄需要發(fā)送的數(shù)據(jù)并釋放所分配的帶寬。
本發(fā)明所述的雙向網(wǎng)絡通訊方法可以應用于雙向有線電視網(wǎng)、衛(wèi)星通訊、以及無線通訊等許多領域中，以提高網(wǎng)絡帶寬的利用效率、通訊的安全性以及服務質(zhì)量。
在雙向有線電視網(wǎng)中，有線電視頭端作為服務器為客戶端(機頂盒或電纜數(shù)據(jù)機)提供帶寬分配、傳輸控制和路由計算等網(wǎng)絡服務。傳輸網(wǎng)絡(同軸電纜或光纖)在頭端和客戶端之間提供通信路徑。有線電視主干網(wǎng)在頭端與頭端之間以及頭端與有線電視臺之間提供連接，而互聯(lián)網(wǎng)則負責將頭端連接到其他計算機及網(wǎng)站。傳輸網(wǎng)絡可以按照頻率分為上行信道、下行信道和廣播信道。上行信道按照載波頻率分為一條上行控制頻道和多條上行數(shù)據(jù)頻道，上行控制頻道用于傳輸客戶端的帶寬申請，而上行數(shù)據(jù)頻道用于從客戶端向頭端傳輸數(shù)據(jù)；下行信道按照載波頻率分為一條下行控制頻道和多條下行數(shù)據(jù)頻道，下行控制頻道用于傳輸頭端的控制命令，下行數(shù)據(jù)頻道用于從頭端向客戶端傳輸數(shù)據(jù)；廣播信道用于傳輸對所有客戶端的廣播信號，如模擬和數(shù)字電視節(jié)目等。當客戶端需要發(fā)送數(shù)據(jù)時，它首先通過上行控制頻道中的固定時隙向頭端發(fā)送帶寬申請，頭端在收到帶寬申請之后根據(jù)需要優(yōu)化分配帶寬，然后客戶端根據(jù)頭端所分配的帶寬通過上行數(shù)據(jù)頻道發(fā)送數(shù)據(jù)，最后客戶端結(jié)束發(fā)送而頭端釋放所分配的帶寬。當頭端需要發(fā)送數(shù)據(jù)時，它首先根據(jù)需要分配帶寬，然后通過下行控制頻道向客戶端發(fā)送發(fā)送數(shù)據(jù)命令，得到客戶端許可之后通過下行數(shù)據(jù)頻道發(fā)送數(shù)據(jù)，最后在所有數(shù)據(jù)發(fā)送完畢之后釋放所分配的帶寬。
在衛(wèi)星通訊中，衛(wèi)星作為服務器為客戶端提供網(wǎng)絡服務。傳輸網(wǎng)絡為連接衛(wèi)星和客戶端之間的微波連接，其中按照頻率分為上行信道和下行信道兩部分。當客戶端需要發(fā)送數(shù)據(jù)時，它首先通過上行控制頻道中的固定時隙向衛(wèi)星發(fā)送帶寬申請，衛(wèi)星在收到帶寬申請之后根據(jù)需要優(yōu)化分配帶寬，然后客戶端根據(jù)衛(wèi)星所分配的帶寬通過上行數(shù)據(jù)頻道發(fā)送數(shù)據(jù)，最后客戶端結(jié)束發(fā)送而衛(wèi)星釋放所分配的帶寬。當衛(wèi)星需要發(fā)送數(shù)據(jù)時，它首先根據(jù)需要分配帶寬，然后通過下行控制頻道向客戶端發(fā)送發(fā)送數(shù)據(jù)命令，得到客戶端許可之后通過下行數(shù)據(jù)頻道發(fā)送數(shù)據(jù)，最后在所有數(shù)據(jù)發(fā)送完畢之后釋放所分配的帶寬。
在無線通訊中，基站作為服務器為客戶端提供網(wǎng)絡服務。傳輸網(wǎng)絡為連接基站和客戶端之間的無線連接，其中按照頻率分為上行信道和下行信道兩部分。當客戶端需要發(fā)送數(shù)據(jù)時，它首先通過上行控制頻道中的固定時隙向基站發(fā)送帶寬申請，基站在收到帶寬申請之后根據(jù)需要優(yōu)化分配帶寬，然后客戶端根據(jù)基站所分配的帶寬通過上行數(shù)據(jù)頻道發(fā)送數(shù)據(jù)，最后客戶端結(jié)束發(fā)送而基站釋放所分配的帶寬。當基站需要發(fā)送數(shù)據(jù)時，它首先根據(jù)需要分配帶寬，然后通過下行控制頻道向客戶端發(fā)送發(fā)送數(shù)據(jù)命令，得到客戶端許可之后通過下行數(shù)據(jù)頻道發(fā)送數(shù)據(jù)，最后在所有數(shù)據(jù)發(fā)送完畢之后釋放所分配的帶寬。
以上通過具體實施例對本發(fā)明進行了描述，然而，本發(fā)明不限于所描述的具體實施例。本領域技術人員根據(jù)所公開的概念可以很容易地設計出其他類似的實施方案。這些改變和改進不脫離所附權利要求精神和范圍。
權利要求
1.一種雙向網(wǎng)絡通訊系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個用來為多個客戶端分配帶寬及提供網(wǎng)絡連接服務的服務器；多個用來為客戶提供服務的客戶端；為所述服務器和客戶端提供通信路徑的傳輸網(wǎng)絡；所述服務器和客戶端均與傳輸網(wǎng)絡相連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的雙向網(wǎng)絡通訊系統(tǒng)，其特征在于所述傳輸網(wǎng)絡可以分為用于從客戶端向服務器發(fā)送信息的上行信道和用于從服務器向客戶端發(fā)送信息的下行信道。
3.根據(jù)權利要求1所述的雙向網(wǎng)絡通訊系統(tǒng)，其特征在于所述傳輸網(wǎng)絡還可以包含用于傳輸廣播信號的廣播信道。
4.根據(jù)權利要求2和3所述的雙向網(wǎng)絡通訊系統(tǒng)，其特征在于所述上行信道、下行信道和廣播信道既可以是同一條線路上根據(jù)不同載波頻率劃分出來的三個部分，也可以是物理上隔離的三條線路。
5.根據(jù)權利要求2所述的雙向網(wǎng)絡通訊系統(tǒng)，其特征在于所述上行信道可以按照載波頻率劃分成一條用于傳輸客戶端的帶寬申請的上行控制頻道和多條用于傳輸客戶端發(fā)送的數(shù)據(jù)的上行數(shù)據(jù)頻道。
6.根據(jù)權利要求2所述的雙向網(wǎng)絡通訊系統(tǒng)，其特征在于所述下行信道可以按照載波頻率劃分成一條用于傳輸服務器對客戶端發(fā)送的控制命令的下行控制頻道和多條用于傳輸服務器向客戶端發(fā)送的數(shù)據(jù)的下行數(shù)據(jù)頻道。
7.根據(jù)權利要求5所述的雙向網(wǎng)絡通訊系統(tǒng)，其特征在于所述上行控制頻道包含多個重復的時鐘周期，每個時鐘周期包含多個用于傳輸相應客戶端的帶寬申請的時隙，每個時隙與下行控制頻道中的一個時隙對應。
8.根據(jù)權利要求6所述的雙向網(wǎng)絡通訊系統(tǒng)，其特征在于所述下行控制頻道包含多個重復的時鐘周期，每個時鐘周期以一個時鐘脈沖為開始，每個時鐘周期中包含多個用于傳輸服務器發(fā)送的控制命令的時隙，每個時隙對應于一個客戶端。
9.實現(xiàn)如權利要求1所述的雙向網(wǎng)絡通訊系統(tǒng)的方法，其特征在于它包括由客戶端向服務器發(fā)送數(shù)據(jù)的方法和從服務器向客戶端發(fā)送數(shù)據(jù)的方法兩個部分。
10.根據(jù)權利要求9所述的雙向網(wǎng)絡通訊方法，其特征在于所述由客戶端向服務器發(fā)送數(shù)據(jù)的方法包括如下步驟當客戶端需要發(fā)送數(shù)據(jù)時，它首先根據(jù)下行控制頻道所傳輸?shù)幕鶞蕰r鐘校準本地時鐘，然后等待分配給它的時隙；客戶端在上行控制信道通過分配給它的時隙向服務器發(fā)送帶寬申請；服務器收到客戶端的帶寬申請之后，對帶寬的使用情況進行分析并根據(jù)各客戶端的需求進行帶寬分配，并將結(jié)果傳送給客戶端；如果在上行數(shù)據(jù)頻道和下行數(shù)據(jù)頻道有足夠的空閑時隙，服務器可以分配客戶端所需要的帶寬，客戶端根據(jù)所分配的時隙通過上行數(shù)據(jù)頻道發(fā)送數(shù)據(jù)并通過下行數(shù)據(jù)頻道接收服務器的反饋，全部數(shù)據(jù)發(fā)送完畢之后，客戶端通知服務器釋放所分配的帶寬；如果服務器無法為客戶端分配足夠的帶寬，客戶端必須決定是否重發(fā)(根據(jù)設定或者詢問用戶)，如果重發(fā)，則客戶端等待一段時間之后重新發(fā)送帶寬申請，否則，客戶端放棄發(fā)送并丟棄數(shù)據(jù)。
11.根據(jù)權利要求9所述的雙向網(wǎng)絡通訊方法，其特征在于所述由服務器向客戶端發(fā)送數(shù)據(jù)的方法包括如下步驟服務器為數(shù)據(jù)分配帶寬，并通過下行控制頻道向客戶端發(fā)送發(fā)送數(shù)據(jù)命令；客戶端通過上行控制頻道對服務器發(fā)送過來的命令進行回復；如果客戶端可以接收數(shù)據(jù)，服務器通過下行數(shù)據(jù)頻道向客戶端發(fā)送數(shù)據(jù)，并通過上行數(shù)據(jù)頻道接收客戶發(fā)送的反饋，所有數(shù)據(jù)發(fā)送完畢之后，服務器釋放所分配的帶寬；如果客戶端忙，服務器可以等待一段時間之后重新發(fā)送發(fā)送數(shù)據(jù)命令，也可以放棄需要發(fā)送的數(shù)據(jù)。
12.根據(jù)權利要求9所述的雙向網(wǎng)絡通訊方法，其特征在于帶寬分配可以用頻道和時隙的任意組合來實現(xiàn)。
13.根據(jù)權利要求9所述的雙向網(wǎng)絡通訊方法，其特征在于所發(fā)送的信息可以用頻道、時隙和編碼組成的三維函數(shù)進行編碼。
全文摘要
本發(fā)明提供一種雙向網(wǎng)絡通訊系統(tǒng)及其實現(xiàn)方法。該系統(tǒng)包含一臺服務器，多個客戶端以及連接他們的傳輸網(wǎng)絡。傳輸數(shù)據(jù)時，客戶端和服務器首先需要通過上行控制頻道和下行控制頻道進行帶寬分配，然后通過上行數(shù)據(jù)頻道和下行數(shù)據(jù)頻道中所分配的時隙進行數(shù)據(jù)傳輸。采用該方法可以徹底消除數(shù)據(jù)傳輸過程中的沖突，大大提高帶寬分配的效率，減少數(shù)據(jù)傳輸?shù)难舆t并提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴?br> 文檔編號H04B1/66GK1571380SQ03146699
公開日2005年1月26日 申請日期2003年7月14日 優(yōu)先權日2003年7月14日
發(fā)明者孫勇 申請人:孫勇