專利名稱：自適應(yīng)信道訪問方法
這里披露的內(nèi)容是關(guān)于通信系統(tǒng)的，更具體地說(shuō)，是關(guān)于(但不限于)在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中應(yīng)用的自適應(yīng)信道訪問方法。
多重訪問通信系統(tǒng)用于提供由多個(gè)通信終端對(duì)有限的通信資源(例如一個(gè)信道)的訪問，以便在一個(gè)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)(infrastructure)或網(wǎng)絡(luò)與該終端之間交換通信消息，這里的消息是指各種消息包、數(shù)據(jù)包、消息等。所選擇的訪問方法稱作多重訪問協(xié)議，以滿足一組適當(dāng)?shù)男阅芗s束條件。典型的性能約束條件包括通信資源的使用效率，通信消息延遲，以及其他類似的因素。
通?？梢园讯嘀卦L問協(xié)議看作是屬于兩種類型之一。這兩種類型是爭(zhēng)用型和非爭(zhēng)用型。非爭(zhēng)用型協(xié)議設(shè)計(jì)成允許一個(gè)希望發(fā)送一包消息的終端獨(dú)自使用一個(gè)通信資源或者說(shuō)信道。這類協(xié)議的一個(gè)實(shí)例是時(shí)分多址(TDMA)，這里通信資源或信道被分成多個(gè)時(shí)間幀，這些時(shí)間帕又進(jìn)一步分成多個(gè)時(shí)隙，每個(gè)終端被指定獨(dú)自使用每個(gè)時(shí)幀中的一個(gè)或多個(gè)時(shí)隙。
這類協(xié)議對(duì)于那些不經(jīng)常發(fā)出或產(chǎn)生消息的終端而言是低效率的，因?yàn)樵诖蠖鄶?shù)時(shí)間里所分配的時(shí)隙是閑置的或者說(shuō)沒有被任何人使用。這類協(xié)議能適用的實(shí)際終端數(shù)量也受到等待分配時(shí)隙所造成的延遲的限制。這種等待時(shí)間通常隨著被分配時(shí)隙的終端數(shù)的增加而成比例地增大。
爭(zhēng)用協(xié)議的特點(diǎn)是各終端彼此之間積極主動(dòng)地競(jìng)爭(zhēng)以便得到對(duì)通信資源或信道的訪問。時(shí)隙ALOHA協(xié)議是這類協(xié)議的一個(gè)實(shí)例。在時(shí)隙ALOHA協(xié)議中，通信資源或信道被分成多個(gè)時(shí)隙。一個(gè)希望發(fā)送一個(gè)消息包的終端可以在下一個(gè)時(shí)隙中傳送，但要注意不要在時(shí)隙的邊界外進(jìn)行傳送。如果在這同一個(gè)時(shí)隙中沒有其他終端也在傳送，則認(rèn)為這個(gè)消息包傳送成功了。請(qǐng)注意，其他因素(如通信信道噪聲)也會(huì)最終造成消息傳送失敗，但這些其他因素與這個(gè)訪問協(xié)議無(wú)關(guān)。然而，如果一個(gè)或多個(gè)其他終端在這同一時(shí)隙中也傳送了消息包，那么所有的傳送(不計(jì)俘獲效應(yīng)或其他效應(yīng))都會(huì)由于碰撞而失敗。這樣，對(duì)于輕載荷系統(tǒng)爭(zhēng)用協(xié)議一般工作得好，但隨著載荷增加其性能下降，因?yàn)榇藭r(shí)碰撞的可能性也增大了。再有，長(zhǎng)于時(shí)隙持續(xù)時(shí)間的通信消息必須在多個(gè)時(shí)隙中發(fā)送，并且在每個(gè)所用時(shí)隙中都會(huì)受到碰撞。
作為爭(zhēng)用協(xié)議一個(gè)子類的預(yù)訂(reservation)協(xié)議也是眾所周知的。預(yù)訂協(xié)議試圖把爭(zhēng)用協(xié)議和非爭(zhēng)用協(xié)議的某些方面結(jié)合起來(lái)，從而對(duì)更廣泛的通信系統(tǒng)狀況提供改善了的通信性能。一個(gè)典型的預(yù)訂協(xié)議把一個(gè)通信資源或信道分成一系列固定大小的時(shí)幀，再進(jìn)一步分成一系列時(shí)隙。這些時(shí)隙有兩類預(yù)訂時(shí)隙和數(shù)據(jù)時(shí)隙，在每個(gè)時(shí)幀中每種時(shí)隙的個(gè)數(shù)是變化的。預(yù)訂時(shí)隙往往顯著地小于數(shù)據(jù)時(shí)隙，而且通常集中在每個(gè)時(shí)幀的開始。
希望訪問通信資源或信道的一個(gè)終端爭(zhēng)用或者說(shuō)按純ALOHA方式在預(yù)訂時(shí)隙之一中隨機(jī)地傳送，其目的是預(yù)訂一個(gè)相關(guān)的數(shù)據(jù)時(shí)隙。如果該單元成功地避免了碰撞或爭(zhēng)用成功，也就是說(shuō)只有這一個(gè)單元在一給定的預(yù)訂時(shí)隙傳送了一個(gè)預(yù)訂請(qǐng)求，那么它便被允許獨(dú)自訪問其后在該時(shí)幀中出現(xiàn)的被指定或者說(shuō)伴隨的數(shù)據(jù)時(shí)隙。預(yù)訂協(xié)議改善了效率，利用這種協(xié)議使多個(gè)競(jìng)爭(zhēng)終端可以利用一個(gè)通信資源或信道，特別是當(dāng)預(yù)訂請(qǐng)求顯著短于平均消息長(zhǎng)度時(shí)更是如此，盡管如此，這些方法仍存在一些缺陷。
希望訪問信道的通信單元或終端首先必須等待“預(yù)訂時(shí)隙”。如果當(dāng)前沒有被發(fā)送的消息，則表明若在隨機(jī)訪問方式下便不會(huì)發(fā)生這個(gè)延遲。再有，在終端通過隨機(jī)訪問成功地訪問了預(yù)訂時(shí)隙之時(shí)和它收到對(duì)其預(yù)訂請(qǐng)求的確認(rèn)之時(shí)二者之間存在延遲。
此外，即使采用預(yù)訂協(xié)議，在一些情況下所有終端還必須爭(zhēng)搶上行或進(jìn)入信道。為在這方面進(jìn)一步改進(jìn)， 已提出和使用了各種爭(zhēng)用管理算法。特別是，載波偵聽多路存取(Carrier SenseMultiple Access，CSMA)是一種爭(zhēng)用管理方法，在這種方法中試圖訪問信道的終端必須首先確認(rèn)在請(qǐng)求訪問之前信道是閑置的，即不忙的。在終端不能看見(即不能監(jiān)視)它們要爭(zhēng)用的信道的情況下(例如很多無(wú)線通信系統(tǒng)中便是如此)，經(jīng)常使用一種稱作數(shù)字偵聽多路存取(Digital Sense Multiple Access，DSMA)的技術(shù)。在這一作法中，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)監(jiān)視爭(zhēng)搶信道者，并向下行或外出信道的終端發(fā)出與信道狀態(tài)有關(guān)的信息，例如“忙”或“閑”的信息。請(qǐng)注意，為了使這些協(xié)議是有效的，必須有某種方法向終端回送關(guān)于訪問請(qǐng)求成功與否的信息。
已知的對(duì)訪問協(xié)議的另一種修飾是一種爭(zhēng)用管理機(jī)制，它包括一個(gè)具有帶固定上界的的正態(tài)分布的隨機(jī)時(shí)間延遲。這個(gè)隨機(jī)延遲是在多個(gè)終端將以虛擬確定性爭(zhēng)用信道的條件下在試圖訪問之前初始化的。隨機(jī)時(shí)間延遲的上界是給定通信系統(tǒng)中對(duì)所有終端的一個(gè)設(shè)計(jì)常數(shù)。一個(gè)爭(zhēng)搶終端查尋信道空閑指示，并在一隨機(jī)時(shí)問段之后傳送一個(gè)消息包或訪問請(qǐng)求包；或者是另一種情況， 即看到的是信道忙指示，于是在再次查尋之前要等待一個(gè)隨機(jī)時(shí)間段。換句話說(shuō)，在傳送之前等待一段隨機(jī)時(shí)間，從而減小與另一終端的傳送發(fā)生碰撞的可能性。
盡管在某些情況下隨況隨機(jī)延遲是一種有效的爭(zhēng)用管理機(jī)制或處理過程，但當(dāng)信道在重載荷或輕載荷時(shí)，以及在當(dāng)今系統(tǒng)中遇到的諸如載荷變異(differentiation)或管理等其他多種情況下，隨機(jī)延遲會(huì)失效的。如果遇到這種情況，則結(jié)果可能是次佳地或是低效率地使用信道，或者造成各次傳送之間的長(zhǎng)時(shí)間延遲。例如，如果在一給定系統(tǒng)中終端數(shù)下降，則爭(zhēng)用信道的終端可能會(huì)等待不必要的長(zhǎng)時(shí)間之后才能傳送。由于終端數(shù)量已經(jīng)減少了，傳送碰撞的概率也已減小了。然而，終端將繼續(xù)等待由固定的設(shè)計(jì)常數(shù)所控制的隨機(jī)時(shí)間，從而不允許有效地利用信道資源。另一方面，如果用戶數(shù)量顯著增大，則在終端爭(zhēng)用信道訪問時(shí)會(huì)更頻繁地發(fā)生傳送碰撞。除非各終端所用的概率值是這樣的值， 即選擇不同的概率值使得沒有可以避免的碰撞，否則該系統(tǒng)便不是在最有效的水平上運(yùn)行。
因此，需要有一種自適應(yīng)信道訪問技術(shù)，它將能夠有效地利用通信資源。
在所述權(quán)利要求書中將具體提出本發(fā)明的那些相信是新的特點(diǎn)。然而，參照附圖會(huì)最好地理解本發(fā)明及其其他優(yōu)點(diǎn)。這里，

圖1是一個(gè)無(wú)線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的方框圖，該系統(tǒng)適于利用根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。
圖2是在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)最佳方法實(shí)施例中適用的一種消息表達(dá)方式。
圖3是根據(jù)本發(fā)明促進(jìn)自適應(yīng)信道訪問的最佳方法流程圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的自適應(yīng)信道訪問最佳方法流程圖。
一般地說(shuō)，本發(fā)明涉及在通信系統(tǒng)中獲取信道的方法，特別是可自適應(yīng)的信道訪問或企圖；另一方面也是要提供數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中自適應(yīng)地便利于信道獲取的方法。所考慮的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)包括基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)(如基站和網(wǎng)絡(luò)控制器及類似單元)，它們被配置和構(gòu)造成能與多個(gè)終端(如無(wú)線調(diào)制解調(diào)器、帶有無(wú)線連接或類似連接方式的便攜式或可移動(dòng)式數(shù)據(jù)終端或計(jì)算機(jī))通過一信道進(jìn)行通信。該信道最好是無(wú)線電波信道，但也可以是有線信道，如同軸介質(zhì)或類似介質(zhì)。可自適應(yīng)信道訪問的最佳方法實(shí)施例是在一個(gè)終端實(shí)現(xiàn)的，包括步驟確定一個(gè)訪問優(yōu)先級(jí)值，它對(duì)應(yīng)于一個(gè)用戶(如在終端的操作員或應(yīng)用軟件)選定的服務(wù)類別或終端數(shù)；肯定何時(shí)該信道是可以得到的；然后執(zhí)行一個(gè)適應(yīng)于該訪問優(yōu)先級(jí)值的信道訪問程序。另一個(gè)實(shí)施例是針對(duì)類似目的的一種方法，包括的步驟是從一組訪問值中選出訪問優(yōu)先級(jí)值，以此確定一個(gè)訪問優(yōu)先級(jí)值；肯定何時(shí)該信道是可以得到的；以及用對(duì)應(yīng)于該訪問優(yōu)先級(jí)值的一個(gè)概率值初始化一個(gè)信道訪問請(qǐng)求。
可以根據(jù)例如從基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)得到的訪問信息導(dǎo)出訪問優(yōu)先級(jí)值。這些訪問信息諸如對(duì)應(yīng)于多個(gè)服務(wù)等級(jí)或類別，對(duì)應(yīng)于登記要求服務(wù)的終端數(shù)目的信息。對(duì)應(yīng)于信道載荷因子的信息、對(duì)應(yīng)于系統(tǒng)管理參數(shù)(例如信道優(yōu)先級(jí)或其變化)的信息、或者其他類似的信息。在使用這些信息時(shí)，或者單獨(dú)使用或者組合起來(lái)使用。此外，訪問優(yōu)先級(jí)值可以是單獨(dú)對(duì)該終端所能得到的信息的函數(shù)，這些信息諸如試圖訪問信道的次數(shù)、終端優(yōu)先級(jí)、信道優(yōu)先級(jí)變化、以及其他類似信息。訪問優(yōu)先級(jí)值的最終和最主要的用途是根據(jù)合理公知的技術(shù)和處理程序(例如時(shí)隙DSMA等)確定一個(gè)概率，用以制約試圖進(jìn)行的信道訪問。
另一個(gè)類似的方法實(shí)施例在類似的設(shè)置環(huán)境中運(yùn)行并由基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種便于終端實(shí)現(xiàn)可自適應(yīng)信道訪問的方法包括確定一個(gè)對(duì)應(yīng)于一組服務(wù)類別或等級(jí)或者終端數(shù)目的系統(tǒng)優(yōu)先級(jí)；發(fā)出一個(gè)消息，以提供相應(yīng)于該系統(tǒng)優(yōu)先級(jí)的訪問信息。這個(gè)訪問信息包括或者對(duì)應(yīng)于例如信道狀態(tài)(例如忙/閑)、登記要求服務(wù)的終端數(shù)、信道載荷因子、以及系統(tǒng)管理參數(shù)(例如信道優(yōu)先級(jí)或其變化)。應(yīng)該指出，任何信息都可以組合應(yīng)用以導(dǎo)出一個(gè)適當(dāng)?shù)脑L問概率，例如根據(jù)一個(gè)取決于系統(tǒng)特性和實(shí)驗(yàn)確定值的概率來(lái)制約試圖進(jìn)行的訪問。
參考附圖可更充分地描述本發(fā)明。圖1描述了一個(gè)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)(100)。該數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)(100)包括消息源(115)，例如公共交換電話或數(shù)據(jù)網(wǎng)，它與一基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)(101)相連?；A(chǔ)結(jié)構(gòu)(101)的最佳構(gòu)成包括一個(gè)與天線111相連的收發(fā)信機(jī)或基站，通過一個(gè)信道(109)(例如無(wú)線電信道)接收和發(fā)送無(wú)線電信號(hào)。無(wú)線電信號(hào)由天線(113)發(fā)送或接收，天線(113)與數(shù)據(jù)終端(103)或終端相連。數(shù)據(jù)終端(103)運(yùn)行過程中除通過信號(hào)(109)建立和保持與基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)(101)的鏈接外，還接收無(wú)線電信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)消息和進(jìn)行相反的過程。
應(yīng)該指出，盡管圖1只描繪了一個(gè)信道、一個(gè)數(shù)據(jù)終端和一個(gè)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)天線或基站，但一個(gè)實(shí)際系統(tǒng)可以對(duì)每一種設(shè)備都包括許多個(gè)。通常，數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)(100)要以高透明度方式(對(duì)終端用戶而言)對(duì)特定的終端發(fā)/收特定的消息。雖然圖1描繪的是所希望的無(wú)線或無(wú)線電數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，但本發(fā)明預(yù)期在有線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中具有同樣的可用性。此外，本發(fā)明預(yù)期可用于不論數(shù)據(jù)終端取何種特定形式的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。
現(xiàn)在參考圖2中的適用于一個(gè)最佳實(shí)施例的消息表示方法，圖中描繪了一條消息(200)。在該實(shí)施例中，特別是可從Motorola公司得到的無(wú)線電數(shù)據(jù)鏈絡(luò)訪問程序(RD-LAP)系統(tǒng)，消息(200)類似于RD-LAP內(nèi)部的SYNC消息，并包含各種其他的系統(tǒng)參數(shù)。消息(200)將不時(shí)地廣播出去，如在每幀的起始，但也可以在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)向一個(gè)或多個(gè)終端無(wú)其他信息要送的時(shí)候，在下行鏈路(或者說(shuō)從基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)到終端)而不是在上行鏈路(或者說(shuō)從終端到信道基礎(chǔ)結(jié)構(gòu))部分，以類似的或不同的形式向外廣播這一消息。所有終端將接收這一消息，該消息的內(nèi)容允許每個(gè)終端作出各種配置決定從而有助于系統(tǒng)的進(jìn)一步操作。其他的系統(tǒng)參數(shù)包含各種信息(如版本號(hào))，這些參數(shù)所取的形式依賴于具體系統(tǒng)，而且一般是眾所周知的，故不屬于本申請(qǐng)披露內(nèi)容的范圍，也不再進(jìn)一步討論。
然而，除其他數(shù)據(jù)外，該消息還包括一個(gè)信道狀態(tài)位(213)，特別是一個(gè)忙/閑位(最好在下行線路信道上的全部或幾乎全部消息中都能包含這一位)，以及一個(gè)系統(tǒng)優(yōu)先級(jí)(215)。終端使用忙/閑位按下文討論的目的確定信道當(dāng)前是忙還是閑。系統(tǒng)優(yōu)先級(jí)進(jìn)一步包括訪問信息，該信息相應(yīng)于系統(tǒng)上登錄的終端數(shù)(201)、系統(tǒng)指定的訪問優(yōu)先級(jí)值或服務(wù)等級(jí)(203)、信道載荷因子(205)、系統(tǒng)管理參數(shù)(207)、信道優(yōu)先級(jí)(209)信道訪問等級(jí)(211)、或類似信息，根據(jù)環(huán)境條件的控制可單獨(dú)使用或組合使用。
在導(dǎo)出訪問優(yōu)先級(jí)值時(shí)，登錄終端的數(shù)目是有用的，因?yàn)殡S著終端(103)數(shù)目的增加，在試圖進(jìn)行信道訪問時(shí)發(fā)生碰撞的概率也隨之增大。所以當(dāng)終端(103)數(shù)目(由登錄終端數(shù)信息(201)反映出來(lái))增加時(shí)可以減小訪問優(yōu)先級(jí)值。另一方面，所考慮的系統(tǒng)中這一信息段(201)包括一個(gè)關(guān)于登錄或附著于一個(gè)具體系統(tǒng)的終端數(shù)的信息矢量。這個(gè)矢量是一系列概率或優(yōu)先級(jí)值，這些值對(duì)應(yīng)于例如具有給定優(yōu)先級(jí)的當(dāng)前登錄或附著于該系統(tǒng)的終端數(shù)。此外，希望發(fā)出緊急消息的公共安全用戶會(huì)在矢量中選擇提供訪問信道的最大概率或保證的值，而較低優(yōu)先級(jí)終端將被限定在較低優(yōu)先級(jí)值。
服務(wù)等級(jí)(203)由基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)(101)指定，并由基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)通過信道的下行鏈路部分發(fā)送或廣播給終端。這個(gè)服務(wù)等級(jí)(203)或其相關(guān)部分可以由終端(103)簡(jiǎn)單地接受為訪問優(yōu)先級(jí)值，或者根據(jù)其他參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)修正。可以預(yù)期這個(gè)等級(jí)按照與終端(103)數(shù)目成反比的關(guān)系變化。本申請(qǐng)進(jìn)一步考慮到，服務(wù)等級(jí)(203)將是一個(gè)由優(yōu)先級(jí)值或一組服務(wù)等級(jí)構(gòu)成的矢量，包括第一、第二、或更多的服務(wù)等級(jí)，它們相應(yīng)于一個(gè)由系統(tǒng)導(dǎo)出的優(yōu)先級(jí)數(shù)。終端的用戶可根據(jù)不同情況進(jìn)行選擇，使選擇的優(yōu)先級(jí)數(shù)對(duì)應(yīng)于消息的緊急程度、或用戶希望支付較高的服務(wù)等級(jí)或較低的服務(wù)等級(jí)、或試圖訪問的失敗次數(shù)等，或者根據(jù)終端優(yōu)先級(jí)來(lái)選擇優(yōu)先級(jí)數(shù)。在這種情況下，一個(gè)用戶不管是否受到他的特定終端優(yōu)先級(jí)的限制，都能夠按照用戶(包括用戶的應(yīng)用軟件)所確定的緊急程度或重要性，以較高的服務(wù)等級(jí)發(fā)送一條消息，雖然有可能付費(fèi)不同。
信道載荷因子(205)是數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)(100)的信道上無(wú)線電傳輸繁忙程度的指示。信道載荷因子與系統(tǒng)登錄終端數(shù)(201)的區(qū)別在于可能有若干個(gè)終端登錄到數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)上，但這些終端中有許多并沒有試圖訪問信道。
系統(tǒng)管理參數(shù)(207)有一位或多位，可以由基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)選擇設(shè)置，用于指示各種系統(tǒng)環(huán)境，在這些不同環(huán)境中終端可以有不同的表現(xiàn)。這些參數(shù)指示這樣一些事件，如系統(tǒng)的忙時(shí)間段(在此期間希望各終端改變它們的訪問優(yōu)先級(jí)值)或者一個(gè)新的或不同的信道開始活躍(active)起來(lái)，從而有大量登錄或試圖訪問的風(fēng)險(xiǎn)。這個(gè)參數(shù)的其他實(shí)例包括根據(jù)載荷掩蔽算法(Ioadshedding algorithm)而設(shè)置的參數(shù)值，該算法把大量終端指向一個(gè)新的信道，并且造成對(duì)那個(gè)信道訪問請(qǐng)求的超載荷，或者它可以指示在一些系統(tǒng)上出現(xiàn)的系統(tǒng)范圍的緊急狀態(tài)(例如在國(guó)家緊急事件中可能遇到的狀態(tài))以及由此提出的增大或減小某些用戶的訪問機(jī)會(huì)或概率的要求。
基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)(101)也可以發(fā)出一個(gè)信道訪問等級(jí)(311)，以便為系統(tǒng)設(shè)置一個(gè)閾值或?yàn)橐恍┨囟ㄐ诺?109)設(shè)置閾值。這個(gè)值允許基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)為終端設(shè)置一個(gè)不管其他環(huán)境如何都允許訪問該信道的優(yōu)先級(jí)極小值。這樣，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)能以這一指示值直接使較高優(yōu)先級(jí)用戶(例如公共安全)或終端的優(yōu)先級(jí)放在較低優(yōu)先級(jí)終端(例如派送比薩餅)的前面。
信道優(yōu)先等級(jí)(309)是終端(103)確定訪問優(yōu)先級(jí)值時(shí)所使用的一個(gè)值。信道優(yōu)先等級(jí)是作為消息(300)中的訪問信息的一部分由基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)發(fā)送的2位值，用于替代嚴(yán)厲的訪問規(guī)則，從而對(duì)于其終端優(yōu)先級(jí)值或授權(quán)等級(jí)低于信道優(yōu)先級(jí)的給定終端，只是不鼓勵(lì)它的訪問企圖而不是拒絕服務(wù)。
盡管圖2描繪了上面討論的各個(gè)參數(shù)，但在實(shí)際系統(tǒng)中不大可能需要傳送這些信息的全部?jī)?nèi)容。事實(shí)上，一個(gè)優(yōu)選的系統(tǒng)將讓基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)利用該基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)所能利用的信息產(chǎn)生一個(gè)單一的信息矢量，例如服務(wù)等級(jí)(203)信息，并把它傳送或廣播給各終端。然后各終端根據(jù)它們各自的終端優(yōu)先級(jí)從這個(gè)矢量中選擇適當(dāng)?shù)脑兀? 用只對(duì)終端可用的信息(如所希望的服務(wù)等級(jí)或試圖進(jìn)行訪問的次數(shù))去修正這個(gè)值，并將修正結(jié)果用作它們各自的訪問優(yōu)先級(jí)值。
參考圖3的流程圖，將描述一種在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中實(shí)用的最佳方法實(shí)施例，用以實(shí)現(xiàn)終端的可自適應(yīng)信道訪問。信道訪問或信道獲取是指允許終端(103)被基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)(103)承認(rèn)為系統(tǒng)的有效用戶并允許該終端利用信道(109)傳送數(shù)據(jù)消息的任何一種機(jī)制。一般情況下，圖3所示過程適用于根據(jù)公知技術(shù)執(zhí)行適于提供那類功能的適當(dāng)操作軟件的任何通用控制器中。這類控制器的實(shí)例可以是基于Motorola MC 68300系列處理器加上MC 56000數(shù)字信號(hào)處理器構(gòu)成的。
為幫助實(shí)現(xiàn)終端訪問，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)在初始時(shí)在步驟(301)確定在最后一個(gè)單元時(shí)間內(nèi)試圖進(jìn)行訪問的次數(shù)，并把這一信息作為參數(shù)因子送入當(dāng)今技術(shù)中已經(jīng)過討論過的各種算法，例如1)Rivest，R.L.，利用貝葉斯廣播的網(wǎng)絡(luò)控制，IEEE信息論學(xué)報(bào)，卷IT--33，第3期，1987年5月；或2)Bottcher，A.，在具有俘獲的傳輸信道中時(shí)隙Aloha的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性，IEEE無(wú)線通信國(guó)際會(huì)議(ICWC)，1992。使用這些算法，步驟(303)產(chǎn)生相應(yīng)于一組終端類別或一組服務(wù)等級(jí)的訪問信息矢量。如果希望使用一組終端類別，則依據(jù)按比例分配原則，對(duì)所登錄終端按優(yōu)先級(jí)分?jǐn)傇噲D訪問總次數(shù)。這些算法允許導(dǎo)出一個(gè)有效的試圖訪問次數(shù)并進(jìn)一步表明一個(gè)最佳訪問優(yōu)先級(jí)是這個(gè)數(shù)的倒數(shù)。帶有某種任意性而且僅作為舉例，這里舉出等效或有效試圖訪問次數(shù)等于8的情況，其總訪問優(yōu)先級(jí)為其倒數(shù)1即等于0.125，分?jǐn)偨o優(yōu)先級(jí)1至4，則各為0.05，0.03，0.025，0.02。
在步驟(305)，如果登錄終端數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過由步驟(301)得到的試圖訪問次數(shù)，則訪問矢量的每個(gè)元素增大10％。在步驟(307)，如果基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)根據(jù)通過率方法確定信道載荷超過其容量的80％，或者根據(jù)平均消息延遲顯著增大而確定信道載荷超限，則每個(gè)元素都要減小，這正如在當(dāng)今技術(shù)中都能理解的那樣。步驟(301)至(307)的組合所顯示的步驟是確定一個(gè)系統(tǒng)優(yōu)先級(jí)，它相應(yīng)于一組終端類別或服務(wù)等級(jí)以及信道載荷因子。然后，在任何事件中，步驟(309)發(fā)出一個(gè)消息， 包括系統(tǒng)優(yōu)先級(jí)或訪問矢量，以及信道可用性，于是過程結(jié)束。
現(xiàn)在參照?qǐng)D4，將描述一個(gè)在終端實(shí)現(xiàn)的可自適應(yīng)信道訪問最佳方法實(shí)施例。
為了使終端(103)獲得對(duì)信道(109)的訪問，終端(103)遵循圖4描繪的方法。一般情況下，圖4所示過程適用于根據(jù)公知技術(shù)執(zhí)行適于在帶有接收機(jī)的終端或數(shù)據(jù)終端中提供那類功能的適當(dāng)操作軟件的任何通用控制器。這種終端的一個(gè)實(shí)例是可從Motorola公司得到的InfoTACTM數(shù)據(jù)終端，它使用的控制器基于Motorola MC68300系列處理器加上MC56000數(shù)字信號(hào)處理器。
假定在采用圖3、4所示方法之前已經(jīng)滿足任何控制信道訪問的硬性規(guī)則(例如終端優(yōu)先級(jí)等于或大于信道訪問等級(jí))或者這些規(guī)則不適用。終端(103)實(shí)現(xiàn)這個(gè)最佳方法的作法是初始時(shí)在步驟(401)接收一個(gè)消息以提供訪問信息，包括曾結(jié)合圖2所示消息討論過的一個(gè)或多個(gè)值以及來(lái)自圖3的訪問信息矢量。然后，在步驟(403)進(jìn)行確定訪問優(yōu)先級(jí)值。訪問優(yōu)先級(jí)值可以對(duì)應(yīng)于一個(gè)終端類別或優(yōu)先級(jí)、服務(wù)等級(jí)、試圖訪問但未成功的次數(shù)、以及訪問矢量中固有的因子。其后，在步驟(427)，響應(yīng)訪問優(yōu)先級(jí)值，確定何時(shí)和是否能得到信道(109)。如果是，則步驟(405)執(zhí)行一次試圖信道訪問，如果在步驟(411)判定試圖信道訪問成功則結(jié)束過程，如果判定沒有成功則在步驟(401)重新開始這一方法。可以使用幾種方法確定或?qū)С鲈L問優(yōu)先級(jí)值，包括計(jì)算法、查表法、或二者結(jié)合。
步驟(403)中以步驟(415)開始，首先選擇矢量中對(duì)應(yīng)于終端優(yōu)先級(jí)或類別的位置內(nèi)容或元素，最高優(yōu)先級(jí)的終端選擇值最大的元素，依此類推。步驟(417)代表根據(jù)用戶的喜好或應(yīng)用軟件的指示來(lái)選擇服務(wù)等級(jí)。在步驟(419)如果服務(wù)等級(jí)超過終端類別，則在步驟(421)從矢量中選擇下一個(gè)較大元素。在任何事件中，步驟(423)計(jì)算試圖訪問但未成功的次數(shù)，如果該次數(shù)大于2，則在步驟(425)把當(dāng)前從矢量中選擇的元素再增大10％。從步驟(425)得到的這個(gè)值或從步驟(423)得到的元素是導(dǎo)出的訪問優(yōu)先級(jí)值，它對(duì)應(yīng)于終端類別、服務(wù)等級(jí)、試圖訪問(次數(shù))，并根據(jù)試圖訪問次數(shù)矢量、登錄終端數(shù)、和信道載荷因子。
一些百分比修正的精確值將取決于特定終端集合的通信量或消息產(chǎn)生分布圖以及系統(tǒng)操作員所希望的服務(wù)等級(jí)。通常，登錄終端數(shù)是潛在系統(tǒng)載荷的指示，而信道載荷是當(dāng)前實(shí)際載荷的指示。信道載荷應(yīng)是這樣一個(gè)因子，它表明何時(shí)會(huì)觀察到載荷超過最大信道通過量的80％。這能常與平均消息延遲開始顯著增大(如當(dāng)今技術(shù)中清楚理解的那樣)點(diǎn)同步。對(duì)精通本技術(shù)的人們很顯然的事實(shí)是，該最佳實(shí)施例是比較簡(jiǎn)單和直接的，可以以很多方式進(jìn)行修改，例如對(duì)圖3和圖4中大多數(shù)因子進(jìn)行調(diào)整的更復(fù)雜算法。許多值必定要通過試驗(yàn)確定，而且依賴于在給定的一組環(huán)境中各系統(tǒng)性能判據(jù)的相對(duì)重要性。
在任何情況下，由步驟(423)或(425)得到的值最好是訪問優(yōu)先級(jí)值，并在步驟(431)中使用。其后，步驟(427)響應(yīng)這一訪問優(yōu)先級(jí)值，通過測(cè)試信道可用性來(lái)確定何時(shí)信道可用。這種測(cè)試是通過檢驗(yàn)信道狀態(tài)或忙/閑位(215)，或在最希望的純時(shí)隙ALOHA形式中只是通過確認(rèn)存在一個(gè)爭(zhēng)用時(shí)隙來(lái)完成測(cè)試。如果信道可用，則在步驟(429)產(chǎn)生一個(gè)0或1之間的隨機(jī)數(shù)(rn)，并在步驟(431)測(cè)試訪問優(yōu)先級(jí)值是否大于或等于rn。如果不是，該方法返回步驟(427)再進(jìn)行信道可用性檢驗(yàn)。如果訪問優(yōu)先級(jí)值大于rn則步驟(409)執(zhí)行試圖信道訪問。然后，在步驟(411)，如果訪問得到許可，則該方法進(jìn)入步驟(413)的服務(wù)，如果訪問未得到許可，則方法返回步驟(401)。代表步驟(407)的點(diǎn)線表示以對(duì)應(yīng)于訪問優(yōu)先級(jí)值的概率起動(dòng)一次信道訪問請(qǐng)求。
通常，實(shí)踐這種方法的較高優(yōu)先級(jí)終端成功訪問信道的概率高于那些較低優(yōu)先級(jí)的終端，這只是因?yàn)檩^高優(yōu)先級(jí)終端更經(jīng)常地結(jié)束執(zhí)行一個(gè)訪問請(qǐng)求。
這個(gè)隨機(jī)數(shù)把多個(gè)爭(zhēng)用終端的持續(xù)訪問分配到不同的爭(zhēng)用時(shí)隙。這又減小了碰撞的可能性并防止終端在鎖住步驟訪問信道。這一處理過程與以往使用的方法相比有許多優(yōu)點(diǎn)，其中包括管理爭(zhēng)用的更連續(xù)的處理過程優(yōu)于以往方法中使用硬性規(guī)則不允許低于某一優(yōu)先級(jí)的終端訪問。此外，用戶似乎更能接受一種較為連續(xù)地降低他們各自的服務(wù)優(yōu)先級(jí)而不是使用一種硬性規(guī)則完全拒絕對(duì)他們的服務(wù)。由基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)確定影響訪問優(yōu)先級(jí)值的許多特性，使各終端免除了進(jìn)行這種活動(dòng)的負(fù)擔(dān)。以適合于當(dāng)前的或希望的系統(tǒng)運(yùn)行特性的概率試圖進(jìn)行訪問看來(lái)有助于一個(gè)時(shí)隙ALOHA系統(tǒng)。
精通本專業(yè)的人們顯然可以看出，本申請(qǐng)披露的內(nèi)容提供了能響應(yīng)系統(tǒng)載荷多種變化的可自適應(yīng)信道訪問方法的一個(gè)范例，而系統(tǒng)載荷的多種變化使先前使用的爭(zhēng)用管理算法在效率和用戶滿意程度方面成為次佳的。本發(fā)明可以以許多方式進(jìn)行修改，而且除了前面具體提出和描述的最佳形式外還可以提出許多實(shí)施例。因此，欲以所附權(quán)利要求書復(fù)蓋落入本發(fā)明真正精神和范圍的對(duì)本發(fā)明的全部修改。
權(quán)利要求
1.在一個(gè)有基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)通過信道與一組終端進(jìn)行通信的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，在終端實(shí)現(xiàn)的一種可自適應(yīng)信道訪問方法包括下列步驟確定一個(gè)訪問優(yōu)先級(jí)值，該訪問優(yōu)先級(jí)值對(duì)應(yīng)于一個(gè)由用戶選擇的服務(wù)等級(jí)；認(rèn)定何時(shí)信道可用；以及執(zhí)行一個(gè)信道訪問過程，該信道訪問過程適應(yīng)于所述訪問優(yōu)先級(jí)值。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述確定所述訪問優(yōu)先級(jí)值的步驟進(jìn)一步包括下列步驟接收一個(gè)提供訪問信息的消息，所述訪問信息包括第一和第二服務(wù)等級(jí)；以及響應(yīng)所述訪問信息，導(dǎo)出所述訪問優(yōu)先級(jí)值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所述接收消息的步驟還提供與登錄要求服務(wù)的終端數(shù)和信道載荷因子兩者中至少一個(gè)相對(duì)應(yīng)的所述訪問信息。
4.權(quán)利要求1的方法，其中所述確定訪問優(yōu)先級(jí)值的步驟還包括以下各步驟中的至少一個(gè)步驟根據(jù)試圖訪問信道次數(shù)導(dǎo)出所述訪問優(yōu)先級(jí)值的步驟；根據(jù)終端優(yōu)先級(jí)導(dǎo)出所述訪問優(yōu)先級(jí)值的步驟；以及，以對(duì)應(yīng)于所述訪問優(yōu)先級(jí)值的概率試圖訪問信道的步驟。
5.在一個(gè)有基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)通過信道與多個(gè)終端進(jìn)行通信的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的一種有助于終端進(jìn)行可自適應(yīng)信道訪問的方法，該方法包括下列步驟確定系統(tǒng)優(yōu)先級(jí)，所述系統(tǒng)優(yōu)先級(jí)對(duì)應(yīng)于多個(gè)服務(wù)等級(jí)，以及發(fā)送一個(gè)消息，該消息提供對(duì)應(yīng)于所述系統(tǒng)優(yōu)先級(jí)的訪問信息。
6.權(quán)利要求5的方法，其中所述發(fā)送消息步驟還提供與登錄要求服務(wù)的終端數(shù)和信道載荷因子中至少一個(gè)相對(duì)應(yīng)的所述訪問信息。
7.在一個(gè)有基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)通過信道與一組終端進(jìn)行通信的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，在終端實(shí)現(xiàn)的一種可自適應(yīng)信道訪問方法包括下列步驟確定一個(gè)訪問優(yōu)先級(jí)值，訪問優(yōu)先級(jí)值對(duì)應(yīng)于有相似類別的終端數(shù)；認(rèn)定何時(shí)信道可用；以及執(zhí)行一個(gè)信道訪問過程，該信道訪問過程適應(yīng)于所述訪問優(yōu)先級(jí)值。
8.權(quán)利要求7的方法，其中所述確定所述訪問優(yōu)先級(jí)值的步驟進(jìn)一步包括下列步驟接收一個(gè)提供訪問信息的消息，所述訪問信息對(duì)應(yīng)于所述有相似類別的終端數(shù)；以及響應(yīng)所述訪問信息，導(dǎo)出所述訪問優(yōu)先級(jí)值；這里所述接收一個(gè)消息的步驟還提供對(duì)應(yīng)于服務(wù)等級(jí)和信道載因子中至少一個(gè)的所述訪問信息；這里所述確定訪問優(yōu)先級(jí)值的步驟進(jìn)一步包括根據(jù)試圖訪問信道次數(shù)和終端優(yōu)先級(jí)二者當(dāng)中至少一個(gè)來(lái)導(dǎo)出所述訪問優(yōu)先級(jí)值的步驟；以及這里所述執(zhí)行所述信道訪問過程的步驟還包括以對(duì)應(yīng)于所述訪問優(yōu)先級(jí)值的概率試圖進(jìn)行一次信道訪問的步驟。
9.在一個(gè)有基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)通過信道與一組終端進(jìn)行通信的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的一種有助于終端進(jìn)行可自適應(yīng)信道訪問的方法，該方法包括下列步驟確定系統(tǒng)優(yōu)先級(jí)，所述系統(tǒng)優(yōu)先級(jí)對(duì)應(yīng)于一組終端類別，以及發(fā)送一個(gè)消息，該消息提供對(duì)應(yīng)于所述系統(tǒng)優(yōu)先級(jí)的訪問信息。
10.在一個(gè)有基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)通過信道與一組終端進(jìn)行通信的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，在終端實(shí)現(xiàn)的一種可自適應(yīng)信道訪問方法包括下列步驟確定訪問優(yōu)先級(jí)值，作法是從多個(gè)訪問值中選出所述訪問優(yōu)先級(jí)值，認(rèn)定何時(shí)信道可用，以及以對(duì)應(yīng)于所述訪問優(yōu)先級(jí)值的概率起動(dòng)一次信道訪問請(qǐng)求。
全文摘要
在有基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)通過信道與多個(gè)終端進(jìn)行通信的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，一種可自適應(yīng)信道訪問方法包括確定訪問優(yōu)先級(jí)值，該訪問優(yōu)先級(jí)值對(duì)應(yīng)于例如用戶選擇的服務(wù)等級(jí)或一組終端類別；認(rèn)定何時(shí)信道可用；以及執(zhí)行一個(gè)適應(yīng)于該訪問優(yōu)先級(jí)值的信道訪問過程。另一方面，協(xié)助可自適應(yīng)信道訪問的一種方法包括確定一個(gè)系統(tǒng)優(yōu)先級(jí)，該系統(tǒng)優(yōu)先級(jí)對(duì)應(yīng)于例如一組服務(wù)等級(jí)或終端類別；以及發(fā)送一條消息提供對(duì)應(yīng)于系統(tǒng)優(yōu)先級(jí)的訪問信息。
文檔編號(hào)H04L12/50GK1147736SQ96108770
公開日1997年4月16日 申請(qǐng)日期1996年6月25日 優(yōu)先權(quán)日1995年6月28日
發(fā)明者皮埃爾·B·杜蓬特 申請(qǐng)人:摩托羅拉公司