專利名稱：用于多站網(wǎng)的自適應(yīng)隨機存取協(xié)議和動態(tài)檢索樹擴展分解的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明與1996年10月22日遞交的序列號為08/734,909的美國專利申請和1996年10月22日遞交的序列號為08/734,908的美國專利申請中公開的發(fā)明有關(guān)。
本發(fā)明涉及用于一個其中多站共享一個共用通信信道入口的通信系統(tǒng)的協(xié)議和動態(tài)檢索樹擴展過程。
通信系統(tǒng)一般包括多個通過一個共用通信信道相互連接的站。例如，在一個共用天線電視(CATV)系統(tǒng)中，一個起始端通過一條電纜與多個用戶站連接。該電纜支持從起始端至用戶站的下行通信，和從用戶站至起始端的上行通信。在起始端與用戶站之間傳遞的數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)幀中發(fā)送。因此，當(dāng)起始端與一個用戶站通信時，起始端向用戶站發(fā)送下行數(shù)據(jù)幀，當(dāng)一個用戶站與起始端通信時，用戶站向起始端發(fā)送上行數(shù)據(jù)幀。
在這種CATV系統(tǒng)中，起始端和用戶站必須以某種方式分享電纜的資源。例如，一般把下行和上行通信分配到不同的頻率范圍。在低分割分配中，下行通信被分配到54MHz與750MHz之間及更高的頻率范圍，而上行通信被分配到42MHz以下的頻率范圍。在中分割分配中，下行通信被分配到162MHz及以上的頻率范圍，而上行通信被分配到5至100MHz之間的頻率范圍。在高分割分配中，下行通信被分配到234MHz及以上的頻率范圍，而上行通信被分配到5MHz和174MHz之間的頻率范圍。
此外，各用戶站也必須以某種方式分享電纜的資源。在時分多址(TDMA)CATV系統(tǒng)中，各用戶站一般通過在唯一分配的和互不重疊的時間周期中發(fā)送數(shù)據(jù)分享電纜。在頻分多址(FDMA)CATV系統(tǒng)中，通過把可用的上行頻帶寬度分割為多個窄頻道并且為每個用戶站分配其自身唯一對應(yīng)的窄頻帶，使各用戶站分享電纜。在碼分多址(CDMA)CATV系統(tǒng)中，各用戶站通過把它們的數(shù)據(jù)消息乘以對應(yīng)的分配碼字然后發(fā)送其結(jié)果的方式分享電纜。
將每個用戶站分配給一個唯一的時隙的TDMA系統(tǒng)避免了各用戶站發(fā)送的數(shù)據(jù)的碰撞，但限制了從用戶站到起始端的數(shù)據(jù)通過量。因為分配給用戶站的頻帶數(shù)量是有限的，因此為每個用戶站分配其自身唯一對應(yīng)的窄頻帶的FDMA系統(tǒng)同樣限制了數(shù)據(jù)通過量。同樣，由于可以分配給用戶站的碼字的數(shù)量是有限的，CDMA系統(tǒng)限制了通信電纜的數(shù)據(jù)通過量。
為了提高用戶站向CATV系統(tǒng)的起始端發(fā)送的數(shù)據(jù)的通過量，已知可以把支持從用戶站向起始端通信的上行數(shù)據(jù)幀分割為多個小時隙和數(shù)據(jù)時隙。有數(shù)據(jù)向起始端發(fā)送的那些用戶站需要在當(dāng)前上行數(shù)據(jù)幀(即，在離散時間n的上行數(shù)據(jù)幀)的一個小時隙中插入一個預(yù)留請求。這個預(yù)留請求要求起始端在一個后續(xù)上行數(shù)據(jù)幀(例如，在離散時間n+1的上行數(shù)據(jù)幀)中預(yù)留供那些用戶站使用的數(shù)據(jù)時隙。
由于被這種當(dāng)前系統(tǒng)使用的上行數(shù)據(jù)幀中的小時隙數(shù)量是有限的，因此用戶站之間對存取有限數(shù)量的小時隙的爭用導(dǎo)致了預(yù)留請求之間的頻繁碰撞(即，爭用)。但是，希望至少有一些預(yù)留請求將成功地由用戶站發(fā)送到起始端，而不會在任何給定的上行數(shù)據(jù)幀中發(fā)生碰撞。因此，一般認(rèn)為最終所有的用戶站都將能夠在為此目的預(yù)留的數(shù)據(jù)時隙中向起始端發(fā)送它們的數(shù)據(jù)。也是由于這種系統(tǒng)中的小時隙的數(shù)量是有限的和固定的，因而在這種系統(tǒng)中的通過量受到相應(yīng)的限制。
也已經(jīng)知道通過允許用戶站爭用上行數(shù)據(jù)幀中相同的頻率、時間或碼字時隙，和使用一種樹算法來消除任何產(chǎn)生的碰撞的方法來提高用戶站向起始端發(fā)送的數(shù)據(jù)通過量。當(dāng)兩個或更多的用戶站在一個上行數(shù)據(jù)幀的相同的時隙或相同的多個時隙中發(fā)送數(shù)據(jù)時產(chǎn)生碰撞。當(dāng)起始端檢測到這種碰撞時，起始端開始一個樹算法，該樹算法對于第二層爭用為其中存在碰撞的先行上行數(shù)據(jù)幀中的每個爭用時隙在下一個上行數(shù)據(jù)幀中分配預(yù)定數(shù)量的擴展時隙。也就是說，樹算法把其中存在碰撞的每個爭用時隙擴展到預(yù)定數(shù)量的擴展時隙。
響應(yīng)起始端進(jìn)行的這種擴展，每個用戶站確定它是否在一個其中存在碰撞的時隙進(jìn)行了發(fā)送。每個確定了它在一個存在碰撞的爭用時隙中進(jìn)行了發(fā)送的用戶站隨機地在下一個上行數(shù)據(jù)幀中選擇一個對應(yīng)于它在其中發(fā)送了數(shù)據(jù)的先行上行數(shù)據(jù)幀的爭用時隙的擴展時隙。然后，這些用戶站在對應(yīng)的隨機選擇的擴展時隙中再次發(fā)送它們的數(shù)據(jù)。如果起始端再次檢測到碰撞，那么樹算法對于第三層爭用為其中存在碰撞的先行上行數(shù)據(jù)幀中的每個時隙在下一個數(shù)據(jù)幀中分配預(yù)定數(shù)量擴展時隙。爭用中的用戶站像前面一樣作出響應(yīng)。以這種方式，解決了爭用。
本發(fā)明涉及將一種在需要時動態(tài)地改變一個上行數(shù)據(jù)幀中的小時隙的數(shù)量的協(xié)議的特征與一種用于當(dāng)在一個上行數(shù)據(jù)幀的同一時隙中兩個或更多的站碰撞時解決爭用的動態(tài)樹算法的特征結(jié)合在一起的系統(tǒng)。IEEE(電氣和電子工程師學(xué)會(美國))正在制訂有關(guān)于這樣一種系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)(802.14)。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，一個站包括一個接收裝置，一個傳輸參數(shù)產(chǎn)生裝置，和一個發(fā)射裝置。該接收裝置接收一個具有一個范圍參數(shù)R和一個參數(shù)MAP的下行數(shù)據(jù)幀。參數(shù)MAP定義了多個新的消息小時隙NMS，多個由一個動態(tài)檢索樹擴展過程擴展的擴展小時隙EMS，和多個在下一個上行數(shù)據(jù)幀中的數(shù)據(jù)時隙DS。傳輸參數(shù)產(chǎn)生裝置產(chǎn)生一個傳輸參數(shù)N。傳輸參數(shù)N受范圍參數(shù)R的約束。發(fā)射裝置(i)如果傳輸參數(shù)N對應(yīng)于新的消息小時隙，則在下一個上行數(shù)據(jù)幀的一個新的消息小時隙中發(fā)送一個預(yù)留請求，(ii)如果該站已經(jīng)在一個先行上行數(shù)據(jù)幀中的并且在下一個上行數(shù)據(jù)幀中被擴展的小時隙中發(fā)送了一個預(yù)留請求，則在下一個上行數(shù)據(jù)幀的一個擴展小時隙中再次發(fā)送一個預(yù)留請求，和(iii)如果有為該站預(yù)留的一個數(shù)據(jù)時隙的話，那么在該數(shù)據(jù)時隙中發(fā)送數(shù)據(jù)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一個用于通過一種通信媒質(zhì)在上行數(shù)據(jù)消息的時隙中發(fā)送數(shù)據(jù)的站包括一個接收裝置，第一和第二時隙選擇裝置，和一個插入裝置。該接收裝置接收一個下行數(shù)據(jù)消息。該下行數(shù)據(jù)消息包括一個時隙參數(shù)。時隙參數(shù)指出可以在其中發(fā)送預(yù)留請求的新的消息時隙以及擴展時隙。該擴展時隙由一個動態(tài)檢索樹擴展過程產(chǎn)生。第一時隙選擇裝置選擇一個擴展時隙。第二時隙選擇裝置在至少一個偽隨機的基礎(chǔ)上選擇一個新的消息時隙。插入裝置把一個以前發(fā)送過的預(yù)留請求插入一個選定的指定的將來上行消息的擴展時隙中，并把一個新的預(yù)留請求插入到一個選定的將來上行消息的新的消息時隙中。
根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，一種在上行數(shù)據(jù)消息的時隙中發(fā)送數(shù)據(jù)的方法包括以下步驟a)接收一個下行數(shù)據(jù)消息，其中該下行數(shù)據(jù)消息包括一個范圍參數(shù)R和一個時隙參數(shù)，其中該時隙參數(shù)指出其中可以發(fā)送預(yù)留請求的新的消息時隙NS和擴展時隙ES，并且其中該擴展時隙ES由一個動態(tài)檢索樹擴展過程產(chǎn)生；b)選擇一個擴展時隙；c)根據(jù)范圍參數(shù)R選擇一個新的消息時隙；d)在選定的一個擴展時隙中插入一個先行發(fā)送過的預(yù)留請求；和e)在選定的一個新的消息時隙中插入一個新的預(yù)留請求。
根據(jù)本發(fā)明的再一個方面，一個用于通過一種通信媒質(zhì)發(fā)射和接收數(shù)據(jù)的站包括一個時隙擴展裝置，一個時隙參數(shù)確定裝置，一個范圍參數(shù)確定裝置，和一個插入裝置。該時隙擴展裝置根據(jù)一個動態(tài)檢索樹擴展過程把該站接收到的一個數(shù)據(jù)消息中的并且經(jīng)歷了碰撞的小時隙擴展為擴展時隙。時隙參數(shù)確定裝置確定一個用于一個將來上行數(shù)據(jù)消息的時隙參數(shù)。該時隙參數(shù)指出(i)可以在其中向該站發(fā)送新的預(yù)留請求的新的消息時隙，和(ii)擴展時隙。范圍參數(shù)確定裝置確定一個將來上行數(shù)據(jù)消息的范圍參數(shù)R。范圍參數(shù)R是根據(jù)一個通信媒質(zhì)的負(fù)載確定的。插入裝置把時隙參數(shù)和范圍參數(shù)R插入用于通過通信媒質(zhì)通信的一個下行數(shù)據(jù)消息中。
根據(jù)本發(fā)明的再一個方面，一個用于通過一種通信媒質(zhì)發(fā)射和接收數(shù)據(jù)的站包括一個時隙擴展裝置，一個時隙參數(shù)確定裝置，一個范圍參數(shù)確定裝置，和一個插入裝置。該時隙擴展裝置根據(jù)一個固定檢索樹擴展過程將該站接收到的數(shù)據(jù)消息中的、并且經(jīng)歷了碰撞的小時隙擴展為擴展小時隙EMS。該時隙參數(shù)確定裝置確定一個定義一個將來上行數(shù)據(jù)消息的時隙參數(shù)。該時隙參數(shù)指出(i)在其中可以把新的預(yù)留請求發(fā)送到該站的新的消息小時隙NMS，(ii)在其中可以向該站再次發(fā)送舊的預(yù)留請求的擴展小時隙EMS，和(iii)在其中可以向該站發(fā)送數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)時隙DS。該范圍參數(shù)確定裝置確定一個可以在確定是否能夠向該站發(fā)送新的預(yù)留請求中使用的范圍參數(shù)R。該插入裝置在用于通過通信媒質(zhì)通信的一個下行數(shù)據(jù)消息中插入時隙參數(shù)和范圍參數(shù)R。
根據(jù)本發(fā)明的再一個方面，一個站包括一個接收裝置和一個發(fā)射裝置。該接收裝置接收第一和第二下行消息。該第一下行消息定義了一個具有新的消息時隙，擴展時隙，和數(shù)據(jù)時隙的第一上行消息。該第二下行消息定義了一個具有新的消息時隙和一個確定是否該站可以在一個該第二上行消息的新的消息時隙中發(fā)送一個預(yù)留請求的地址。該發(fā)射裝置響應(yīng)該第一下行消息，并(i)如果該站確定可以這樣做，在該第一上行消息的一個新的消息時隙中發(fā)送一個預(yù)留請求，(ii)如果該站已經(jīng)在一個先行的上行消息中的、并且在該第一上行消息中被擴展了的時隙中發(fā)送過一個預(yù)留請求，那么在該第一上行消息的一個擴展時隙中再次發(fā)送一個預(yù)留請求，和(iii)如果有為該站預(yù)留的一個數(shù)據(jù)時隙的話，那么在該數(shù)據(jù)時隙中發(fā)送數(shù)據(jù)。該發(fā)射裝置響應(yīng)第二下行消息并且如果第二下行消息中的地址對應(yīng)于該站的地址那么在第二上行消息的一個新的消息時隙中發(fā)送一個預(yù)留請求。
根據(jù)本發(fā)明的再一個方面，一個站包括一個接收裝置，一個傳輸參數(shù)產(chǎn)生裝置，和一個發(fā)射裝置。該接收裝置接收一個具有一個爭用范圍參數(shù)R的下行數(shù)據(jù)幀。該爭用范圍參數(shù)R具有至少兩個可能的優(yōu)先等級值中的一個。該傳輸參數(shù)產(chǎn)生裝置根據(jù)該站發(fā)送的數(shù)據(jù)的優(yōu)先等級產(chǎn)生一個傳輸參數(shù)RN。傳輸參數(shù)RN受爭用范圍參數(shù)R的約束。如果該傳輸參數(shù)RN對應(yīng)于下一個上行數(shù)據(jù)幀中的時隙，并且如果該預(yù)留請求與對應(yīng)于該傳輸參數(shù)RN的數(shù)據(jù)有關(guān)的話，該發(fā)射裝置在下一個上行數(shù)據(jù)幀的一個時隙中發(fā)送一個預(yù)留請求。
通過以下結(jié)合附圖的本發(fā)明的詳細(xì)說明可以對本發(fā)明的這些和其它優(yōu)點有更為清楚的了解，其中

圖1是一個包括一個以電纜連接于多個用戶站的起始端的CATV系統(tǒng)的示意圖，該系統(tǒng)是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的通信系統(tǒng)的例子；圖2示出在其中起始端向圖1的用戶站進(jìn)行發(fā)送的一個下行數(shù)據(jù)幀；圖3示出在其中用戶站向圖1的起始端進(jìn)行發(fā)送的一個上行數(shù)據(jù)幀；圖4A示出根據(jù)一種動態(tài)擴展檢索樹擴展算法的上行數(shù)據(jù)幀F(xiàn)1-F7中的小時隙的例子；圖4B示出根據(jù)一種固定擴展檢索樹擴展算法的上行數(shù)據(jù)幀F(xiàn)1-F7中的小時隙的例子；圖5示出上行數(shù)據(jù)幀的一種時隙格式；圖6A和6B顯示了在本發(fā)明的一個實施例中的由圖1的起始端執(zhí)行的程序；圖7-10是在解釋圖6A和6B的程序中使用的曲線圖；圖11A和11B顯示了在本發(fā)明的實施例中圖1的每個用戶站執(zhí)行的程序。
圖1示出一個包括一個起始端12，多個用戶站141-14n和一個連接在起始端12和用戶站141-14n之間的電纜16的CATV系統(tǒng)10。根據(jù)本發(fā)明，起始端12可以是安裝有一個能夠編程以支持通過電纜16下行通信的處理器的常用硬件設(shè)計的。同樣，根據(jù)本發(fā)明，用戶站141-14n可以是每個安裝有一個能夠編程以支持通過電纜16上行通信的處理器的常用硬件設(shè)計的。
根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)用戶站141-14n有數(shù)據(jù)通過電纜16向起始端12傳送時，這些用戶站首先進(jìn)行預(yù)留請求。在進(jìn)行預(yù)留請求中，由于小時隙從用戶站141-14n向起始端12攜帶預(yù)留請求，用戶站141-14n對上行數(shù)據(jù)幀中有限的但是動態(tài)可變數(shù)量的小時隙相互爭用。對于那些被起始端12成功地接收到的預(yù)留請求(即，在不存在碰撞的小時隙中被起始端12接收的)，起始端12通過從起始端12向成功的用戶站141-14n發(fā)送的一個確認(rèn)來確認(rèn)該預(yù)留請求。因此，上行數(shù)據(jù)幀被分割成多個時隙S，這些時隙S中的一些或大多數(shù)被再劃分成多個小時隙MS，使得所有爭用和預(yù)留活動發(fā)生在上行數(shù)據(jù)幀的小時隙中，并且所有數(shù)據(jù)傳輸發(fā)生在時隙S的未再劃分的數(shù)據(jù)時隙DS中。
起始端12規(guī)定小時隙MS和數(shù)據(jù)時隙DS在下行數(shù)據(jù)幀中的排列。用戶站141-14n利用這種規(guī)定的排列和某些其它參數(shù)以便作出是否它們可以在一個后續(xù)的上行數(shù)據(jù)幀中發(fā)送預(yù)留請求和數(shù)據(jù)的決定。因此，用戶站141-14n爭用上行信道的帶寬。一個成功的預(yù)留請求導(dǎo)致起始端12根據(jù)可用性為每個發(fā)送了成功的預(yù)留請求的用戶站預(yù)留一個或更多的數(shù)據(jù)時隙。任何一個用戶站可以使用的預(yù)留數(shù)據(jù)時隙的數(shù)量取決于進(jìn)行了成功的預(yù)留請求的用戶站的數(shù)量。
上行和下行數(shù)據(jù)幀的大小可以是相等的，可以是固定的，并且可以定義為，例如具有至少等于起始端處理時間與電纜16往返行程傳輸時延的和的大小。
圖2中示出了一個示例性的下行數(shù)據(jù)幀。每個這樣的下行數(shù)據(jù)幀有四個部分。第一部分包含一個范圍參數(shù)R。當(dāng)爭用中的用戶站具有非先行發(fā)送的預(yù)留請求要發(fā)送時，用戶站141-14n可以利用范圍參數(shù)R爭用新的消息小時隙。
下行數(shù)據(jù)幀的第二部分包含一個時隙參數(shù)MAP。時隙參數(shù)MAP定義下一個上行數(shù)據(jù)幀的哪些時隙是(i)用戶站141-14n用于發(fā)送新的預(yù)留請求(即，還沒有被先行發(fā)送過的預(yù)留請求)的新的消息小時隙(NMS)，(ii)用戶站141-14n用于發(fā)送先行發(fā)送過的并且與來自其它用戶站的預(yù)留請求碰撞過的預(yù)留請求擴展小時隙(EMS)，和(iii)預(yù)留給用戶站141-14n，使得用戶站141-14n能夠發(fā)送數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)時隙(DS)。例如，時隙參數(shù)MAP可以是定義下一個上行數(shù)據(jù)幀中的每個新的消息小時隙，每個擴展小時隙，和每個數(shù)據(jù)時隙的位置的映象。映象可以使這些新的消息小時隙，擴展小時隙和數(shù)據(jù)時隙被分散到整個上行數(shù)據(jù)幀中。用戶站141-14n讀取映象，以便確定上行數(shù)據(jù)幀中的哪些時隙是新的消息小時隙，上行數(shù)據(jù)幀中的哪些時隙是擴展小時隙，和上行數(shù)據(jù)幀中的哪些時隙是數(shù)據(jù)時隙。
作為選擇，時隙參數(shù)MAP可以僅是劃分上行數(shù)據(jù)幀中的時隙的，新的消息小時隙、擴展小時隙和數(shù)據(jù)時隙之間的邊界。在這種情況下，新的消息小時隙、擴展小時隙和數(shù)據(jù)時隙被相互隔離。
此外，可以給包含在下一個上行數(shù)據(jù)幀中的小時隙賦值RQ#(即，一個RQ數(shù))。因此，可以為包含在下一個上行數(shù)據(jù)幀中的并且用戶站141-14n要用來發(fā)送新的預(yù)留請求(即，還沒有被先行發(fā)送過的預(yù)留請求)的新的消息小時隙賦值RQ#＝0。因而，一個具有一個未被先行發(fā)送過的預(yù)留請求要發(fā)送的用戶站可以在一個被賦予0的RQ數(shù)的小時隙中發(fā)送未被先行發(fā)送過的預(yù)留請求。
可以把一個不為0的RQ數(shù)賦予(i)用戶站141-14n用于再次發(fā)送在一個先行的上行數(shù)據(jù)幀中與來自其它用戶站的預(yù)留請求發(fā)生過碰撞的預(yù)留請求的擴展小時隙，和(ii)擴展小時隙對應(yīng)的先行上行數(shù)據(jù)幀的爭用小時隙。例如，如果先行上行數(shù)據(jù)幀n的小時隙16，27，33和45中發(fā)生了碰撞，起始端12在時隙參數(shù)MAP中指出先行小時隙16對應(yīng)于一個4的RQ數(shù)，并且起始端12將為4的RQ數(shù)賦予在下一個上行數(shù)據(jù)幀n+1中的并且先行小時隙16被擴展到擴展小時隙。同樣，(i)起始端12在時隙參數(shù)MAP中指出先行小時隙27對應(yīng)于一個3的RQ數(shù)，并且起始端12將為3的RQ數(shù)賦予在下一個上行數(shù)據(jù)幀n+1中的并且先行小時隙27被擴展到擴展小時隙，(ii)起始端12在時隙參數(shù)MAP中指出先行小時隙33對應(yīng)于為2的RQ數(shù)，并且起始端12將一個2的RQ數(shù)賦予在下一個上行數(shù)據(jù)幀n+1中的并且先行小時隙33被擴展到擴展小時隙，(iii)起始端12在時隙參數(shù)MAP中指出先行小時隙45對應(yīng)于一個1的RQ數(shù)，并且起始端12將為1的RQ數(shù)賦予在下一個上行數(shù)據(jù)幀n+1中的并且先行小時隙45被擴展到擴展小時隙。
因此，如果一個用戶站已經(jīng)在先行上行數(shù)據(jù)幀n的小時隙16中發(fā)送了一個預(yù)留請求，這個用戶站檢測到先行上行數(shù)據(jù)幀n的小時隙16被賦予一個4的RQ數(shù)，并將在一個被賦予4的RQ數(shù)和在下一個上行數(shù)據(jù)幀n+1中的擴展小時隙中再次發(fā)送該預(yù)留請求。應(yīng)當(dāng)注意，最大RQ數(shù)是由經(jīng)歷碰撞的小時隙的數(shù)量確定的。在上述例子中，四個小時隙(即，小時隙16，27，33和45)經(jīng)歷了碰撞，因此最大RQ數(shù)是4。
下行數(shù)據(jù)幀的第三部分專用于對用戶站141-14n在一個先行上行數(shù)據(jù)幀中向起始端12成功發(fā)送的預(yù)留請求進(jìn)行確認(rèn)。每個確認(rèn)字段(ACK)可以包括，例如，(i)一個站ID，它是被給予確認(rèn)的用戶站的地址，和(ii)預(yù)留給由站ID標(biāo)識的用戶站的并且該標(biāo)識的用戶站可以在其中向起始端12發(fā)送數(shù)據(jù)的一個或多個數(shù)據(jù)時隙。
下行數(shù)據(jù)幀的第四部分包含起始端12可以用來向用戶站141-14n發(fā)送其它數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)時隙。
圖3中示出了一個上行數(shù)據(jù)幀的例子。在該上行信道中，用戶站141-14n使用先行下行數(shù)據(jù)幀的時隙參數(shù)MAP，以便確定下一個上行數(shù)據(jù)幀的定界。上行數(shù)據(jù)幀包含多個時隙。如圖3中所示，一個時隙可以被再劃分為多個新的消息小時隙NMS，一個時隙可以被再劃分為多個擴展小時隙EMS，或一個時隙可以不被再劃分(或部分劃分)和被用作一個數(shù)據(jù)時隙DS。新的消息小時隙NMS，擴展小時隙EMS和數(shù)據(jù)時隙DS的混合是由起始端12定義的，并且依賴負(fù)載條件而變化。因此，小時隙的數(shù)量依賴于碰撞的程度和在起始端12的預(yù)留請求隊列DQ中的預(yù)留請求的數(shù)量動態(tài)地改變。一個時隙可以被再劃分為一個固定數(shù)量m的新的消息小時隙NMS和/或擴展小時隙EMS。
當(dāng)兩個或更多的來自對應(yīng)用戶站的預(yù)留請求在一個上行數(shù)據(jù)幀的一個新的消息小時隙中或一個擴展小時隙中碰撞時，這個新的消息小時隙或擴展小時隙在一個后續(xù)上行數(shù)據(jù)幀中被擴展為多個擴展小時隙。圖4A示出了一個用于擴展其中發(fā)生碰撞的新的消息小時隙和/或擴展小時隙的動態(tài)檢索樹擴展過程。當(dāng)在一個先行上行數(shù)據(jù)幀中沒有碰撞時，在下一個上行數(shù)據(jù)幀中的所有小時隙都是新的消息小時隙，并且允許用戶站141-14n爭用這些新的消息小時隙中的任何一個。當(dāng)隨后發(fā)生碰撞時，系統(tǒng)進(jìn)入第一層爭用。因此，當(dāng)新的消息小時隙中存在碰撞時發(fā)生第一層爭用。圖4A中的上行數(shù)據(jù)幀F(xiàn)1顯示了一個第一層爭用。其中沒有發(fā)生碰撞的新的消息小時隙標(biāo)為NC，其中發(fā)生碰撞的新的小時隙標(biāo)為C，其后面跟隨著一個下標(biāo)字母以區(qū)分這些新的消息小時隙。
因此，起始端12用一個擴展系數(shù)E(例如，可以是6)擴展在第一層爭用期間其中發(fā)生碰撞的每個新的消息小時隙。擴展系數(shù)E的這個值取決于上行數(shù)據(jù)幀F(xiàn)1的新的消息小時隙中的碰撞數(shù)量。因此，起始端12把其中發(fā)生碰撞的每個新的消息小時隙擴展為第二層爭用的六個對應(yīng)的擴展小時隙。當(dāng)在擴展小時隙中存在碰撞時發(fā)生第二層爭用。例如，新的消息小時隙Ca被擴展為六個擴展小時隙，其結(jié)果是在第二層爭用中所有這六個擴展小時隙都不包含碰撞。同樣，小時隙Cb被擴展為六個擴展小時隙，結(jié)果是在第二層爭用中這六個擴展小時隙中的一個(Cb1)包含碰撞，而這六個擴展小時隙的其它五個不包含碰撞。
應(yīng)當(dāng)注意，由于在一個上行數(shù)據(jù)幀中的小時隙的數(shù)量是有限的，所以可能出現(xiàn)并不是所有第一層爭用的小時隙都能擴展到同一個下一個上行數(shù)據(jù)幀中的情況。因此，例如，來自上行數(shù)據(jù)幀F(xiàn)1的小時隙Cf被擴展為在一個上行數(shù)據(jù)幀F(xiàn)3中而不是在上行數(shù)據(jù)幀F(xiàn)2中用于第二層爭用的六個擴展小時隙。這六個擴展小時隙中的一個(Cf1)包含碰撞，而這六個擴展小時隙的其它五個不包含碰撞。
還應(yīng)當(dāng)注意，一個上行數(shù)據(jù)幀可以包含不同爭用層的擴展小時隙。例如，來自代表第一層爭用的上行數(shù)據(jù)幀F(xiàn)1的小時隙Cg被擴展為上行數(shù)據(jù)幀F(xiàn)3中的六個擴展小時隙，而來自代表第二爭用層的上行數(shù)據(jù)幀F(xiàn)2的小時隙Cb1被擴展為也是在上行數(shù)據(jù)幀F(xiàn)3中的三個擴展小時隙。
作為另一個例子，圖4B示出了一種可以用于擴展其中發(fā)生碰撞的新的消息小時隙和/或擴展小時隙的固定檢索樹擴展過程。當(dāng)在一個先行上行數(shù)據(jù)幀中沒有碰撞時，下一個上行數(shù)據(jù)幀中的所有小時隙都是新的消息小時隙，并且允許用戶站141-14n爭用這些新的消息小時隙中的任何一個。當(dāng)隨后發(fā)生碰撞時，系統(tǒng)進(jìn)入第一層爭用。在圖4B中的上行數(shù)據(jù)幀F(xiàn)1示出一個第一層爭用。其中沒有發(fā)生碰撞小時隙標(biāo)為NC，而其中發(fā)生碰撞的小時隙標(biāo)為C，其后面跟隨著一個下標(biāo)字母以區(qū)分這些小時隙。
因此，起始端12用一個擴展系數(shù)E(在圖4B的例子中是3)擴展其中發(fā)生碰撞的每個小時隙。至少部分地根據(jù)擴展系數(shù)E產(chǎn)生時隙參數(shù)MAP。這種擴展的結(jié)果是，起始端12把其中發(fā)生碰撞的每個小時隙擴展為三個用于第二層爭用的對應(yīng)的擴展小時隙。例如，小時隙Ca被擴展為下一個上行數(shù)據(jù)幀F(xiàn)2中的三個擴展小時隙，小時隙Cb被擴展為下一個上行數(shù)據(jù)幀F(xiàn)2中的三個擴展小時隙，小時隙Cc被擴展為下一個上行數(shù)據(jù)幀F(xiàn)2的三個擴展小時隙，等等。在圖4B中上行數(shù)據(jù)幀F(xiàn)2也包括標(biāo)為NC的新的消息小時隙，并且可以包括數(shù)據(jù)時隙(未示出)。
因此，如上行數(shù)據(jù)幀F(xiàn)2所示，可能產(chǎn)生一個第二層爭用。例如，由小時隙Ca擴展的三個擴展小時隙中的一個不包含碰撞，這三個擴展小時隙的其它兩個(Ca1和Ca2)包含碰撞。同樣，由小時隙Cb擴展的三個擴展小時隙中的一個不包含碰撞，而這三個分解時隙中的其它兩個(Cb1和Cb2)包含碰撞。
接著，起始端12把其中發(fā)生碰撞的第二層爭用的每個小時隙擴展為用于第三層爭用的三個對應(yīng)的擴展小時隙。例如，擴展小時隙Cb1被擴展為用于第三爭用層的三個擴展小時隙，其結(jié)果是這三個擴展小時隙中的兩個不包含碰撞，而這三個擴展小時隙中其余的一個(Cb11)包含碰撞。
圖4A示出起始端12設(shè)定的擴展系數(shù)E可以在爭用層之間變化。因此，如果碰撞數(shù)量在第二層爭用中顯著減少時，對于第二層爭用可以減小E的值。圖4B示出一種固定檢索樹擴展過程。
圖5示出了由一個用戶站插入一個小時隙或一個數(shù)據(jù)時隙中的數(shù)據(jù)。這個數(shù)據(jù)包括一個源地址，一個控制字段，一個有效負(fù)載，和差錯檢驗數(shù)據(jù)。源地址是發(fā)送中的用戶站的地址?？刂谱侄沃赋鲇脩粽景l(fā)送的消息的類型(例如，預(yù)留請求或數(shù)據(jù))。有效負(fù)載字段，在一個預(yù)留請求消息的情況下，包含用戶站請求預(yù)留的數(shù)據(jù)時隙的數(shù)量，或是在一個數(shù)據(jù)消息的情況下，包含由用戶站發(fā)送的數(shù)據(jù)。CRC字段包含差錯檢驗信息在確定(i)用于下一個上行數(shù)據(jù)幀的新的消息小時隙NMS的數(shù)量，(ii)用于下一個上行數(shù)據(jù)幀的擴展小時隙EMS的數(shù)量，(iii)擴展系數(shù)E，和(iv)用戶站141-14n用于確定它們是否可以在新的消息小時隙中發(fā)送預(yù)留請求的范圍參R數(shù)中，起始端12執(zhí)行一個在圖6A和6B中示出的程序100。
每次起始端12接收到一個上行數(shù)據(jù)幀就進(jìn)入程序100。當(dāng)進(jìn)入程序100時，方框102接收一個上行數(shù)據(jù)幀，并且方框104把這個數(shù)據(jù)幀中的任何預(yù)留請求存儲在當(dāng)前時間n的一個預(yù)留請求隊列DQ中。方框104還存儲空的新消息小時隙的數(shù)量，空擴展小時隙的數(shù)量，碰撞新的消息小時隙的數(shù)量(即，其中預(yù)留請求碰撞的新的消息小時隙)，碰撞擴展小時隙的數(shù)量(即其中預(yù)留碰撞的擴展小時隙)，成功的新的消息小時隙的數(shù)量(即，包含單獨一個預(yù)留請求的新的消息小時隙)，和/或成功的擴展小時隙的數(shù)量(即，包含單獨一個預(yù)留請求的擴展小時隙)。
此后，方框106確定CATV系統(tǒng)10是否處于穩(wěn)態(tài)。當(dāng)CATV系統(tǒng)10處于穩(wěn)態(tài)時，存儲在當(dāng)前離散時間n的預(yù)留請求隊列DQ中的預(yù)留請求的數(shù)量DQ(n)大于方框102剛剛接收的數(shù)據(jù)幀中的數(shù)據(jù)時隙的數(shù)量DS(n)，但是小于數(shù)據(jù)時隙DS(n)乘以常數(shù)α這一數(shù)量。例如，常數(shù)α可以是1.6。剛剛接收到的上行數(shù)據(jù)幀在這里被指定為上行數(shù)據(jù)幀n，并且是在離散時間n接收到的。如果系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)，方框108根據(jù)下面的等式確定要分配給下一個上行數(shù)據(jù)幀n+1的小時隙MS的數(shù)量MS(n+1)=M=Ske+1m----(1)]]>其中S是在一個數(shù)據(jù)幀中的時隙的總數(shù)，m是一個時隙可以被再劃分成的小時隙的數(shù)量，e是2.718281828...，MS(n+1)用于下一個上行數(shù)據(jù)幀的小時隙的數(shù)量，k是由預(yù)留請求預(yù)留的數(shù)據(jù)時隙的平均數(shù)，M是小時隙的穩(wěn)態(tài)數(shù)。由于整個一個時隙被用作一個數(shù)據(jù)時隙，因此在下一個上行數(shù)據(jù)幀n+1中的數(shù)據(jù)時隙的數(shù)量由下面的等式給出DS(n+1)=S-MS(n+1)m.]]>如果方框106確定CATV系統(tǒng)10不處于穩(wěn)態(tài)，方框110確定在離散時間n起始端12的預(yù)留請求隊列DQ中的預(yù)留請求的數(shù)量DQ(n)是否小于剛剛接收到的上行數(shù)據(jù)幀中的數(shù)據(jù)時隙的數(shù)量DS(n)。如果是這樣，方框112根據(jù)下面的等式確定要分配給下一個上行數(shù)據(jù)幀n+1的小時隙MS的數(shù)量MS(n+1)＝m(S-DQ(n))(2)其中DQ(n)是在時間n起始端12的預(yù)留請求隊列DQ中的預(yù)留請求的數(shù)量DQ(n)。因而，在下一個上行數(shù)據(jù)幀n+1中的數(shù)據(jù)時隙的數(shù)量DS(n+1)被設(shè)定為DQ(n)。
如果方框106確定CATV系統(tǒng)10不處于穩(wěn)態(tài)，并且如果方框110確定在離散時間n起始端12的預(yù)留請求隊列DQ中的預(yù)留請求的數(shù)量DQ(n)不小于在剛剛接收到的上行數(shù)據(jù)幀中的數(shù)據(jù)時隙的數(shù)量DS(n)，那么方框114根據(jù)下面的等式確定要分配給下一個上行數(shù)據(jù)幀n+1的小時隙的數(shù)量MSMS(n+1)=M-mDQ(n)-αDS(n)6----(3)]]>其中DS(n)是在剛剛接收到的上行數(shù)據(jù)幀中的預(yù)留數(shù)據(jù)時隙的數(shù)量。因此，在下一個上行數(shù)據(jù)幀n+1中的數(shù)據(jù)時隙的數(shù)量DS(n+1)由下式給出DS(n+1)=S-MS(n+1)m]]>如同以下將要說明的那樣，小時隙MS(n+1)將被劃分在新的消息小時隙和/或擴展小時隙之間。
方框116分析由方框102接收的上行數(shù)據(jù)幀，以便確定其中哪些非空新的消息小時隙中包含非爭用預(yù)留請求。這些新的小時隙包含僅來自一個用戶站的預(yù)留請求。方框116設(shè)定一個等于這些小時隙數(shù)量的參數(shù)SUCN。方框116也分析由方框102接收的上行數(shù)據(jù)幀，以便確定其中哪些非空擴展小時隙中包含非爭用預(yù)留請求。這些擴展小時隙包含僅來自一個用戶站的預(yù)留請求。方框116設(shè)定一個等于這些小時隙數(shù)量的參數(shù)SUCE。如果需要，方框116可以給第一層爭用之后的每一層爭用確定一個參數(shù)SUCE，使得參數(shù)SUCE1適合于第二層爭用，參數(shù)SUCE2適合于第三層爭用，等等。
方框118分析接收到的上行數(shù)據(jù)幀以確定其中哪些非空新的消息小時隙中包含爭用預(yù)留請求。這些新的消息小時隙包含來自一個以上用戶站的預(yù)留請求。方框118設(shè)定一個等于這些新的消息小時隙數(shù)量的參數(shù)COLN。方框118也分析接收到的上行數(shù)據(jù)幀，以便確定其中哪些非空擴展小時隙包含爭用預(yù)留請求。這些擴展小時隙包含來自一個以上用戶站的預(yù)留請求。方框118設(shè)定一個等于這些擴展小時隙的數(shù)量的參數(shù)COLE。如果需要，方框118可以為第一層爭用之后的每一層爭用確定一個參數(shù)COLE，使得參數(shù)COLE1適合于第二層爭用，參數(shù)COLE2適合于第三層爭用，等等。
方框120選擇是否根據(jù)參數(shù)SUC計算有效站的數(shù)量，N。如果選擇計算，方框122從下面的等式確定有效站的數(shù)量NSUC=MSNMS-1(MS-1MS)N----(4)]]>其中N是有效站的數(shù)量，MS是在剛剛接收到的上行數(shù)據(jù)幀中的小時隙的總數(shù)，SUC是由方框116確定的其中沒有發(fā)生碰撞的非空小時隙的數(shù)量。方框120可以為每一個爭用層確定有效站的數(shù)量，使得可以從參數(shù)SUCN確定有效站的數(shù)量NN，從參數(shù)SUCE1確定有效站的數(shù)量NE1，從參數(shù)SUCE2確定有效站的數(shù)量NE2，等等。
作為選擇，方框122可以根據(jù)圖7中所示的曲線圖從存儲在起始端12的存儲器中的查閱表確定于等式查閱表確定有效站數(shù)量N。這個曲線對應(yīng)于等式(4)。這個曲線圖的垂直軸是輸入軸。由方框104確定的參數(shù)從存儲在起始端12的存儲器中的有效站數(shù)量N。這個曲線圖相應(yīng)SUC沿垂直軸輸入。水平軸是輸出軸，沿水平軸可以確定作為輸入垂直軸的函數(shù)的有效站的數(shù)量N。當(dāng)使用圖7的曲線圖時，由于每一個沿垂直軸輸入的值沿水平軸有兩個輸出值，因而產(chǎn)生了不確定性。使用圖8中所示的碰撞曲線可以解決這種不確定性。以下將更詳細(xì)地解釋圖8的曲線。
在另一方面，如果方框120選擇不根據(jù)參數(shù)SUC計算有效站的數(shù)量，那么方框124從下面的等式確定有效站的數(shù)量NCOL=MS-MSNMS-1(MS-1N)N-MS(MS-1MS)N----(5)]]>其中N是有效站的數(shù)量，MS是剛剛接收到的上行數(shù)據(jù)幀中的小時隙的總數(shù)，COL是方框118確定的在剛剛接收到的上行數(shù)據(jù)幀中的并且其中發(fā)生碰撞的小時隙的數(shù)量。方框124可以為每一爭用層確定一個有效站數(shù)量N，使得可以從參數(shù)COLN確定有效站數(shù)量NN，從參數(shù)COLE1確定有效站數(shù)量NE1，從參數(shù)COLE2確定有效站數(shù)量NE2，等等。
作為選擇，可以根據(jù)圖8中所示的曲線圖從存儲在起始端12的存儲器中的查閱表確定有效站的數(shù)量N。這個曲線圖對應(yīng)于等式(5)。這個曲線圖的垂直軸是輸入軸。方框118確定的參數(shù)COL沿垂直軸輸入。水平軸是輸出軸，沿水平軸可以確定作為垂直軸的函數(shù)的有效站的數(shù)量N。
方框120也可以根據(jù)用戶設(shè)定的標(biāo)記或根據(jù)其它標(biāo)準(zhǔn)作出它自己的決定。
應(yīng)當(dāng)明白，可以安排CATV系統(tǒng)10僅從等式(4)確定有效站的數(shù)量N。如果這樣，方框122必須使用碰撞參數(shù)COL和方框124，以便解決上述的不確定性。作為選擇，可以安排CATV系統(tǒng)10僅從等式(5)確定有效站的數(shù)量N，在這種情況下，沒有不確定性需要解決。如果是這樣，可以取消方框116，120和122。作為另一種選擇，可以從參數(shù)SUC和參數(shù)COL的組合確定有效站的數(shù)量N。
方框126使用有效站數(shù)量N，以便根據(jù)存儲在起始端12的存儲器中并且與圖9中所示曲線一致的查閱表確定擴展參數(shù)E。這個曲線圖的水平軸是輸入軸。由上述方法之一確定的有效站的數(shù)量N沿水平軸輸入。垂直軸是輸出軸，沿垂直軸確定作為水平軸的函數(shù)的擴展參數(shù)E。因此，對第一層爭用根據(jù)有效站數(shù)量NN確定出一個擴展系數(shù)EN，對于第二層爭用根據(jù)有效站數(shù)量NE1確定出一個擴展系數(shù)EE1，對于第三層爭用根據(jù)有效站數(shù)量NE2確定出一個擴展系數(shù)EE2，等等。
作為選擇，方框126可以根據(jù)存儲在起始端12的存儲器中并且與圖10中所示曲線一致的查閱表確定擴展參數(shù)E。這個曲線圖的水平軸是輸入軸。由方框118確定的參數(shù)COL沿水平軸輸入。垂直軸是輸出軸，沿垂直軸確定作為水平軸的函數(shù)的擴展參數(shù)E。
應(yīng)當(dāng)理解，方框116-126對每一層爭用把擴展系數(shù)E確定為一個動態(tài)可變的擴展系數(shù)，就象結(jié)合圖4所做的說明那樣。
方框128把在下一個上行數(shù)據(jù)幀n+1中的擴展小時隙的數(shù)量確定為EMS(n+1)，并把下一個上行數(shù)據(jù)幀n+1中的新的消息小時隙的數(shù)量確定為NMS(n+1)。方框128通過根據(jù)對應(yīng)的擴展系數(shù)E擴展其中發(fā)生碰撞的上行數(shù)據(jù)幀n中的新的消息小時隙和擴展小時隙確定一個初始參數(shù)EMSi(n+1)。即，方框128利用擴展系數(shù)EN擴展其中發(fā)生碰撞(如果有的話)的上行數(shù)據(jù)幀n中的新的小時隙，方框128利用擴展系數(shù)EE1擴展其中發(fā)生碰撞的(如果有的話)上行數(shù)據(jù)幀n中的第一層擴展小時隙，方框128利用擴展系數(shù)EE2擴展其中發(fā)生碰撞的(如果有的話)上行數(shù)據(jù)幀n中的第二層擴展小時隙，等等。所有這些擴展小時隙相加以產(chǎn)生初始參數(shù)EMSi(n+1)。然后，方框128從方框106-114確定的要分配給下一個上行數(shù)據(jù)幀n+1的小時隙的數(shù)量MS中減去該初始參數(shù)EMSi(n+1)。如果該結(jié)果小于NMSmin(其可以設(shè)定為0，4或任何其它數(shù))，方框128設(shè)定EMS(n+1)等于MS-NMSmin，和設(shè)定NMS(n+1)等于NMSmin，其中MS是由方框106-144確定的。如果該結(jié)果不小于NMSmin，那么方框128設(shè)定EMS(n+1)等于EMSi(n+1)，并設(shè)定NMS(n+1)等于MS-EMSi(n+1)。以這種方式，一個上行數(shù)據(jù)幀包含不少于EMSmin小新的消息小時隙。
方框130根據(jù)下面的等式從參數(shù)COL確定范圍參數(shù)RR(n+1)＝max{min{N，R(n)-NMS(n)+e-1e-2COL(n)+NMS(n)e},NMS(n+1)}----(6)]]>其中n指示當(dāng)前幀，n+1指示下一個上行數(shù)據(jù)幀，R(n+1)是下一個上行數(shù)據(jù)幀n+1的范圍參數(shù)，R(n)是剛剛接收到的上行數(shù)據(jù)幀n的范圍參數(shù)，N代表由方框116-124的某種組合確定的有效站數(shù)量NN，NMS(n+1)是由方框128確定的下一個上行數(shù)據(jù)幀n+1中的新的消息小時隙的數(shù)量，NMS(n)是剛剛接收到的上行數(shù)據(jù)幀n中的新的消息小時隙的數(shù)量，COL(n)是方框118根據(jù)剛剛接收到的上行數(shù)據(jù)幀n確定的參數(shù)COL，e是2.718281828...。
方框132確定時隙參數(shù)MAP。如果時隙參數(shù)MAP是新的消息小時隙、擴展小時隙和數(shù)據(jù)時隙的映象，那么方框132依照任何適當(dāng)?shù)囊?guī)則，根據(jù)由方框128確定的NMS(n+1)和EMS(n+1)以及上述的結(jié)合方框106-114確定的DS構(gòu)造映象。作為選擇，方框132可以通過把上行數(shù)據(jù)幀n+1的第一部分分配給NMS(n+1)個新的消息，把上行數(shù)據(jù)幀n+1的下一個部分分配給EMS(n+1)個擴展小時隙，和把上行數(shù)據(jù)幀n+1的剩余部分分配給DS個數(shù)據(jù)時隙確定時隙參數(shù)MAP。如上所述，方框132也分配RQ數(shù)和小時隙標(biāo)記。方框132把時隙參數(shù)MAP，以及作為參數(shù)R的范圍參數(shù)R(n+1)插入到要發(fā)送的下一個下行數(shù)據(jù)幀中。
方框134把任何附加信息插入到下一個下行數(shù)據(jù)幀中并通過電纜16發(fā)送下一個下行數(shù)據(jù)幀。此后，程序100返回方框102等待下一個上行數(shù)據(jù)幀。
每個用戶站141-14n都執(zhí)行圖11A中所示的程序200。當(dāng)進(jìn)入程序200時，方框202使其對應(yīng)的用戶站等待包含，其中包括(inter alia)，范圍參數(shù)R、時隙參數(shù)MAP和確認(rèn)(其包括為該用戶站預(yù)留的數(shù)據(jù)時隙分配)的下一個下行數(shù)據(jù)幀。當(dāng)接收到下一個下行數(shù)據(jù)幀時，方框204從時隙參數(shù)MAP確定其對應(yīng)的用戶站和一個或更多的其它用戶站是否在先行的上行數(shù)據(jù)幀的同一小時隙中發(fā)送了預(yù)留請求，即，其對應(yīng)的用戶站發(fā)送的預(yù)留請求是否與一個或更多的其它用戶站發(fā)送的預(yù)留請求碰撞。方框204可以通過，例如，將在其中它的對應(yīng)的用戶站在先行的上行數(shù)據(jù)幀中發(fā)送了數(shù)據(jù)的小時隙與在時隙參數(shù)MAP中擴展的小時隙比較而作出這種確定(例如，通過確定在先行上行數(shù)據(jù)幀中的并且在其中它的用戶站發(fā)送了一個預(yù)留請求的小時隙是否已經(jīng)在剛剛接收到的下行數(shù)據(jù)幀中被賦予了一個不是0的RQ數(shù))。
如果方框204確定其對應(yīng)的用戶站和一個或更多的其它用戶站在先行上行數(shù)據(jù)幀的同一小時隙中發(fā)送了預(yù)留請求，那么方框206從時隙參數(shù)MAP確定它的對應(yīng)用戶站是否被允許在下一個上行數(shù)據(jù)幀中再次發(fā)送它的先行爭用數(shù)據(jù)。例如，方框206可以通過把賦予在其中它的用戶站發(fā)送過它的先行爭用預(yù)留請求的先行上行數(shù)據(jù)幀的小時隙的RQ數(shù)與賦予下一個上行數(shù)據(jù)幀的小時隙的RQ數(shù)比較而作出它的確定。如果方框206沒有發(fā)現(xiàn)匹配的小時隙，那么方框206確定不允許它再次發(fā)送它的先行爭用預(yù)留請求。另一方面，如果方框206發(fā)現(xiàn)了一個匹配的小時隙，那么方框206確定允許再次發(fā)送它的先行爭用預(yù)留請求。
因此，如果方框206確定允許再次發(fā)送它的先行爭用預(yù)留請求，那么方框208產(chǎn)生一個在賦予其對應(yīng)的用戶站的擴展小時隙范圍之內(nèi)的隨機數(shù)N。也就是說，產(chǎn)生該隨機數(shù)N，使其等于對應(yīng)于在其中對應(yīng)的用戶站在先行上行數(shù)據(jù)幀中發(fā)送過爭用數(shù)據(jù)的小時隙的擴展小時隙中的一個(即，使得該隨機數(shù)N等于具有與賦予其中用戶站(對應(yīng)于方框206)發(fā)送過其爭用預(yù)留請求的先行上行數(shù)據(jù)幀的小時隙的RQ數(shù)相同RQ數(shù)的擴展小時隙中的一個)。然后，方框210在用于傳輸?shù)南乱粋€上行數(shù)據(jù)幀的擴展小時隙N中插入該先行爭用預(yù)留請求。方框212使一個COL標(biāo)記復(fù)位。
應(yīng)當(dāng)注意，如果方框206確定賦予其中其用戶站發(fā)送過其先行爭用預(yù)留請求的先行上行數(shù)據(jù)幀的小時隙的RQ數(shù)大于賦予下一個上行數(shù)據(jù)幀的小時隙的最大RQ數(shù)，方框208產(chǎn)生一個隨機數(shù)N，使得該隨機數(shù)N等于一個在下一個上行數(shù)據(jù)幀中的并且具有賦予它的最大RQ數(shù)的擴展小時隙。接著，方框210在那個擴展小時隙N中插入先行爭用預(yù)留請求。
另一方面，方框206可以確定不允許其對應(yīng)的用戶站在下一個上行數(shù)據(jù)幀中再次發(fā)送其先行爭用預(yù)留請求(即，其對應(yīng)的用戶站已經(jīng)被分配到允許它在其中再次發(fā)送它的先行爭用預(yù)留請求的一個更靠后的上行數(shù)據(jù)幀中)。例如，如果賦予在先行上行數(shù)據(jù)幀中的并且用戶站在其中(對應(yīng)于方框206)發(fā)送過其先行爭用預(yù)留請求的小時隙的RQ數(shù)小于賦予下一個上行數(shù)據(jù)幀的小時隙的最小RQ數(shù)，那么不允許這個用戶站在這下一個上行數(shù)據(jù)幀中再次發(fā)送它的先行爭用預(yù)留請求。在這種情況下，方框214設(shè)定COL標(biāo)記。
如果方框204確定其對應(yīng)的用戶站和一個或更多的其它用戶站沒有在該先行上行數(shù)據(jù)幀的同一小時隙中發(fā)送預(yù)留請求，那么方框216確定是否設(shè)定了COL標(biāo)記。如方框214所示，COL標(biāo)記是在用戶站已經(jīng)不成功地發(fā)送了一個預(yù)留請求但不允許它在下一個上行數(shù)據(jù)幀中再次發(fā)送這個預(yù)留請求時設(shè)定的。因此，在一個后續(xù)過程通過程序200期間，方框216允許方框206確定該用戶站現(xiàn)在是否可以再次發(fā)送它的先行爭用預(yù)留請求。如果設(shè)定了COL標(biāo)記，程序流通向方框206。
如果方框216確定沒有設(shè)定COL標(biāo)記，或是在方框214設(shè)定了COL標(biāo)記之后，或是在方框212使COL標(biāo)記復(fù)位之后，方框218(圖11B)確定對應(yīng)的用戶站是否(i)有數(shù)據(jù)要發(fā)送和(ii)還沒有為這個數(shù)據(jù)先行發(fā)送過一個預(yù)留請求。如果對應(yīng)的用戶站(i)有數(shù)據(jù)要發(fā)送和(ii)還沒有為這個數(shù)據(jù)先行發(fā)送過一個預(yù)留請求，方框220產(chǎn)生一個由包含在剛剛從起始端12接收到的下行數(shù)據(jù)幀中的范圍參數(shù)R建立的范圍之內(nèi)的傳輸參數(shù)RN。由范圍參數(shù)R建立的范圍可以是包括0和R在內(nèi)的0與R之間的范圍，包括1和R在內(nèi)的1與R之間的范圍，或類似的范圍。這個范圍包含所有被賦予0的RQ數(shù)的所有新的消息小時隙。傳輸參數(shù)RN被用于確定是否允許其對應(yīng)的用戶站向起始端12發(fā)送一個新的預(yù)留請求。傳輸參數(shù)RN可以由方框220作為一個隨機數(shù)產(chǎn)生。因此，由于每個用戶站141-14n在由范圍參數(shù)R建立的范圍之內(nèi)產(chǎn)生一個作為隨機值的自身傳輸參數(shù)RN，用戶站141-14n的傳輸可能性沿范圍參數(shù)R限定的范圍的間隔按統(tǒng)計學(xué)分布。
方框222確定由方框220剛剛產(chǎn)生的N的值是否對應(yīng)于由包含在剛剛從起始端12接收到的下行數(shù)據(jù)幀中的時隙參數(shù)MAP定義的新的消息小時隙中的一個。也就是說，如果時隙參數(shù)MAP是一個映象，那么方框222確定N的值是否等于映象中定義的新的消息小時隙中的一個。另一方面，如果時隙參數(shù)MAP包括新的消息小時隙、擴展小時隙和數(shù)據(jù)時隙之間的邊界，那么方框222確定N的值是否落在新的消息小時隙邊界之內(nèi)。如果N的值對應(yīng)于時隙參數(shù)MAP的新的消息部分，那么方框224把一個傳輸預(yù)留請求插入到等于N的值并且在為傳輸回起始端12而組配起來的上行數(shù)據(jù)幀中的新的消息小時隙中。
如果方框222確定N的值不對應(yīng)于時隙參數(shù)MAP的新的消息部分，或如果方框218確定用戶站沒有需要預(yù)留請求的新的數(shù)據(jù)，或在方框224把一個預(yù)留請求插入到具有一個等于N的值的新的消息小時隙中之后，方框226確定剛剛接收到的下行數(shù)據(jù)幀是否有在用戶站可以在其中發(fā)送舊數(shù)據(jù)的下一個上行數(shù)據(jù)幀中是否有預(yù)留的數(shù)據(jù)時隙。舊的數(shù)據(jù)是指已經(jīng)由適當(dāng)?shù)挠脩粽緸槠溥M(jìn)行了成功的先行預(yù)留請求的數(shù)據(jù)，并且起始端12已經(jīng)為該數(shù)據(jù)預(yù)留了一個或更多的數(shù)據(jù)時隙。如果是這樣，方框228把這個舊數(shù)據(jù)插入起始端12為這個用戶站預(yù)留的數(shù)據(jù)時隙中。
如果方框226確定在下一個上行數(shù)據(jù)幀中還沒有為該用戶站預(yù)留一個數(shù)據(jù)時隙，或是在方框228把舊數(shù)據(jù)插入到一個響應(yīng)一個先行預(yù)留請求而預(yù)留的數(shù)據(jù)時隙中之后，方框230通過電纜16發(fā)送下一個上行數(shù)據(jù)幀的它的部分。此后，程序200返回方框202等待下一個下行數(shù)據(jù)幀。
因此，本發(fā)明把根據(jù)用戶站對上行信道提出的請求數(shù)量適當(dāng)?shù)胤峙湫诺蕾Y源與一種動態(tài)檢索樹擴展過程結(jié)合在一起以解決發(fā)射站之間的爭用。隨著具有向起始端12發(fā)送數(shù)據(jù)的用戶站的數(shù)量增加，在上行數(shù)據(jù)幀中發(fā)生碰撞的機會也增加了。隨著在上行數(shù)據(jù)幀中的碰撞數(shù)量增加，范圍參數(shù)R的值被增大，這將導(dǎo)致用戶站能夠把一個預(yù)留請求插入到一個后續(xù)上行數(shù)據(jù)幀的新的消息小時隙中的可能性減小。此外，隨著具有向起始端12發(fā)送數(shù)據(jù)的用戶站的數(shù)量增加，在起始端12的預(yù)留請求隊列DQ中的預(yù)留請求數(shù)量也增加。隨著預(yù)留請求隊列DQ中的預(yù)留請求數(shù)量的增加，分配給后續(xù)上行數(shù)據(jù)幀的小時隙的數(shù)量減少。
與此類似，隨著具有向起始端12發(fā)送數(shù)據(jù)的用戶站數(shù)量的減少，在上行數(shù)據(jù)幀中發(fā)生碰撞的機會也減少。隨著在上行數(shù)據(jù)幀中的碰撞數(shù)量減少，范圍參數(shù)R的值減小，這將導(dǎo)致用戶站能夠把一個預(yù)留請求插入到一個后續(xù)上行數(shù)據(jù)幀的新的消息小時隙中的可能性增大。此外，隨著具有向起始端12發(fā)送數(shù)據(jù)的用戶站數(shù)量的減少，在起始端12的預(yù)留請求隊列DQ中的預(yù)留請求數(shù)量也減少。隨著預(yù)留請求隊列DQ中的預(yù)留請求數(shù)量的減少，分配給后續(xù)上行數(shù)據(jù)幀的小時隙的數(shù)量增加。
因此，隨著預(yù)留請求的數(shù)量增加時，起始端12減少分配給用戶站的小時隙的數(shù)量，以便減少在上行數(shù)據(jù)幀中用戶站發(fā)送的成功的預(yù)留請求的數(shù)量。隨著上行數(shù)據(jù)幀的小時隙中的碰撞數(shù)量減少，范圍參數(shù)R的值增大，這具有減少允許在分配給后續(xù)上行數(shù)據(jù)幀的新的消息小時隙中發(fā)送預(yù)留請求的用戶站數(shù)量的作用。因此，時隙參數(shù)MAP和范圍參數(shù)R共同作用在CATV系統(tǒng)10適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量。
與此同時，利用動態(tài)樹檢索過程解決了在新的消息小時隙和擴展小時隙中發(fā)生的爭用。因此，爭用減少量提高了，并且把減少爭用所需的重復(fù)次數(shù)減至最少，這減少了數(shù)據(jù)傳輸中的時延。
RQ數(shù)的使用具有一些優(yōu)點。例如，使用一個選擇的組地址或特定的專用地址可以把一個0的RQ數(shù)賦予一組選定的用戶站。以這種方法，可以控制某些選定的用戶站能夠發(fā)送預(yù)留請求的可能性。因此，可以給有限數(shù)量的用戶站賦予0的RQ數(shù)，以提高它們成功地發(fā)送預(yù)留請求的可能性。
作為選擇，可以利用一個選擇的組地址或特定的專用地址為特定類型的用戶站賦予0的RQ數(shù)，以便僅允許那種類型的用戶站能夠成功地發(fā)送預(yù)留請求。因此，在來自其它類型用戶站的業(yè)務(wù)量一般較少時的非峰值負(fù)荷時間中可以讀取儀器。
以上討論了本發(fā)明的某些改進(jìn)。在本發(fā)明技術(shù)領(lǐng)域中的實踐可以對本發(fā)明作出其它的改進(jìn)。例如，如E所述，每個用戶站確定其傳輸參數(shù)RN為一個隨機數(shù)，該隨機數(shù)RN僅被限制在由范圍參數(shù)R建立的范圍之內(nèi)。作為替代，可以由每個用戶站在一個偽隨機基礎(chǔ)上或在任何傾向于把用戶站的傳輸參數(shù)RN分布在整個范圍R的其它基礎(chǔ)上確定傳輸參數(shù)RN。因此，應(yīng)當(dāng)理解傳輸參數(shù)RN的隨機產(chǎn)生不僅包括包括傳輸參數(shù)RN的隨機產(chǎn)生，而且包括傳輸參數(shù)RN的偽隨機產(chǎn)生，以及用類似方法的傳輸參數(shù)RN的產(chǎn)生。
而且，上行數(shù)據(jù)幀和下行數(shù)據(jù)幀的大小在以上被說明為固定的。但是，上行數(shù)據(jù)幀和下行數(shù)據(jù)幀的大小是可以被動態(tài)改變的，使得這些數(shù)據(jù)幀的大小，例如，可以根據(jù)通信業(yè)務(wù)負(fù)荷而變化。
此外，以上描述了用來確定范圍參數(shù)R的專門的過程。作為替代，范圍參數(shù)R可以用其它方式確定。例如，可以把范圍參數(shù)R作為成功參數(shù)SUC的函數(shù)或作為碰撞參數(shù)COL和成功參數(shù)SUC二者的函數(shù)確定。
另外，如上所述，當(dāng)用戶站具有要發(fā)送的數(shù)據(jù)時，用戶站在產(chǎn)生的傳輸參數(shù)RN中使用爭用范圍參數(shù)R，而不管該數(shù)據(jù)的優(yōu)先等級。作為選擇，當(dāng)用戶站具有低優(yōu)先等級的數(shù)據(jù)要發(fā)送時，用戶站可以在產(chǎn)生的一個傳輸參數(shù)RNL中利用爭用范圍參數(shù)RL，和當(dāng)用戶站具有高優(yōu)先等級的數(shù)據(jù)要發(fā)送時，用戶站可以在產(chǎn)生的另一個傳輸參數(shù)RNH中利用一個不同的爭用范圍參數(shù)RH。對應(yīng)于爭用范圍參數(shù)RL的傳輸參數(shù)RNL確定用戶站是否可以發(fā)送低優(yōu)先等級的數(shù)據(jù)，對應(yīng)于爭用范圍參數(shù)RH的傳輸參數(shù)RNH確定用戶站是否可以發(fā)送高優(yōu)先等級的數(shù)據(jù)。因此，當(dāng)用戶站具有高優(yōu)先等級的數(shù)據(jù)要發(fā)送時，可以給予它們更大的成功地發(fā)送預(yù)留請求的機會。
同樣如上所述，電纜16連接在起始端12和用戶站141-14n之間。但是，可以用任何通信媒質(zhì)連接起始端12和用戶站141-14n，例如扭絞線對，光纜，無線傳輸，利用衛(wèi)星，等等。
如上所述，可以從參數(shù)SUC和/或COL確定有效站的數(shù)量N。但是，可以用從在一個先行的上行數(shù)據(jù)幀中的空時隙的數(shù)量(即，參數(shù)EMP)，或用參數(shù)EMP，SUC和/或COL的組合確定有效站數(shù)量N的方法替代。
此外，如上所述，可以為每層爭用再次確定擴展系數(shù)E。作為替代，可以根據(jù)第一層爭用確定擴展系數(shù)E，并可以在其后為后續(xù)的爭用層減去固定的量。
另外，以上是從一種CATV系統(tǒng)的角度說明本發(fā)明的。但是，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明可以用于各種通信系統(tǒng)。
此外，如上所述，如果一個上行數(shù)據(jù)幀要包含小時隙，上行數(shù)據(jù)幀可以擁有的最小數(shù)量的新的消息小時隙是NMSmin。為了容納這個最小數(shù)量的新的消息小時隙，最好是調(diào)節(jié)上行數(shù)據(jù)幀的大小。如果在一個預(yù)定數(shù)量的上行數(shù)據(jù)幀中沒有足夠的擴展小時隙以有效地解決爭用，也必須調(diào)節(jié)上行數(shù)據(jù)幀的大小。
另外，新的消息小時隙的最小數(shù)量NMSmin不必是固定的。作為替代，首先確定擴展小時隙的數(shù)量，然后從小時隙的總數(shù)MS中減去擴展小時隙的數(shù)量。如果這個減法結(jié)果是存在一個可以被指派為一個新的消息小時隙的小時隙，那么把一個時隙再劃分為m份，以產(chǎn)生m+1個新的消息小時隙。與此類似，如果這個減法結(jié)果是有兩個可以被指派為新的消息小時隙的小時隙，那么把一個時隙再劃分為m份，以產(chǎn)生m+2個新的消息小時隙，如果這個減法結(jié)果是有三個可以被指派為新的消息小時隙的小時隙，那么把一個時隙再劃分為m份，以產(chǎn)生m+3個新的消息小時隙，等等?？梢越o這個過程加上一個限制，使得如果減法結(jié)果是有四個可以被指派為新的消息小時隙的小時隙時，僅有四個小時隙被指派為新的消息小時隙。
此外，如上所述，爭用行為發(fā)生在新的消息小時隙(NMS)中和擴展小時隙(EMS)中。但是，爭用行為可以替代地發(fā)生在諸如新的消息時隙(NS)和擴展時隙(ES)這樣的正常時隙中。
而且，如上所述，爭用行為發(fā)生在新的消息小時隙(NMS)中和擴展小時隙(EMS)中。但是，爭用行為可以替代地發(fā)生在諸如新的消息時隙(NS)和擴展時隙(ES)這樣的正常時隙中。在這種情況下，可以根據(jù)下面的等式重寫等式(1)CS(n+1)=M=Ske+1]]>其中CS(n+1)是在一個數(shù)據(jù)幀中的爭用時隙的總數(shù)，CS＝NS+MS，n+1代表下一個上行數(shù)據(jù)幀，e是2.718281828...，k是由預(yù)留請求預(yù)留的數(shù)據(jù)時隙的平均數(shù)，M是爭用時隙的穩(wěn)態(tài)數(shù)；可以根據(jù)下面的等式重寫等式(2)CS(n+1)＝S-DQ(n)其中DQ(n)是在時間n的起始端12的預(yù)留請求隊列DQ中的預(yù)留請求的數(shù)量DQ(n)；等式(3)可以根據(jù)下面的等式重寫CS(n+1)=M-DQ(n)-αDS(n)6]]>其中DS(n)是剛剛接收到的上行數(shù)據(jù)幀中的預(yù)留的數(shù)據(jù)時隙的數(shù)量；等式(4)可以根據(jù)下面的等式重寫SUC=NSNNS-1(NS-1NS)N]]>
其中N是新的有效站的數(shù)量，NS是剛剛接收到的上行數(shù)據(jù)幀中的新的消息時隙的總數(shù)，SUC是其中沒有發(fā)生碰撞的一個上行數(shù)據(jù)幀中的非空新的消息時隙的數(shù)量；和等式(5)可以根據(jù)下面的等式重寫COL=NS-NSNNS-1(NS-1N)N-NS(NS-1NS)N]]>其中N是新的有效站的數(shù)量，NS是剛剛接收到的上行數(shù)據(jù)幀中的新的消息時隙的總數(shù)，COL是在一個剛剛接收到的上行數(shù)據(jù)幀中的并且其中發(fā)生碰撞的新的消息時隙的數(shù)量。因此，除非另有說明，這里所述的時隙包括完整的時隙，部分時隙，小時隙，或類似的時隙。
因此，本發(fā)明的描述僅是為了說明，和告訴熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員實施本發(fā)明的最佳模式的目的?？梢詫ζ浼?xì)節(jié)進(jìn)行實質(zhì)上的改變而不脫離本發(fā)明的精神，并且預(yù)留在權(quán)利要求范圍內(nèi)的所有改進(jìn)的獨有使用權(quán)。
權(quán)利要求
1.一個站包括用于接收具有一個范圍參數(shù)R和一個參數(shù)MAP的下行數(shù)據(jù)幀的接收裝置，其中參數(shù)MAP定義了在下一個上行數(shù)據(jù)幀中多個新的消息小時隙NMS，多個由一個動態(tài)檢索樹擴展過程擴展的擴展小時隙EMS，和多個數(shù)據(jù)時隙DS；用于產(chǎn)生一個傳輸參數(shù)RN的傳輸參數(shù)產(chǎn)生裝置，其中傳輸參數(shù)RN受范圍參數(shù)R的約束；和用于如果傳輸參數(shù)RN對應(yīng)于新的消息小時隙時在下一個上行數(shù)據(jù)幀中的一個新的消息小時隙中發(fā)送一個預(yù)留請求，用于如果該站已經(jīng)在一個先行上行數(shù)據(jù)幀中的并且在下一個上行數(shù)據(jù)幀中被擴展的小時隙中發(fā)送過一個預(yù)留請求時，在下一個上行數(shù)據(jù)幀的一個擴展小時隙中再次發(fā)送一個預(yù)留請求，和用于在為該站預(yù)留的一個數(shù)據(jù)幀中，如果有的話，發(fā)送數(shù)據(jù)的發(fā)射裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的站，其中下一個上行數(shù)據(jù)幀具有S個時隙，其中一個時隙被劃分為m個小時隙，和其中S＝(NMS+EMS)/m+DS。
3.如權(quán)利要求1所述的站，其中如果傳輸參數(shù)RN對應(yīng)于一個新的消息小時隙發(fā)射裝置發(fā)送一個預(yù)留請求，并且如果傳輸參數(shù)RN不對應(yīng)于范圍參數(shù)R發(fā)射裝置放棄發(fā)送一個預(yù)留請求。
4.如權(quán)利要求1所述的站，其中傳輸參數(shù)RN是一個隨機數(shù)。
5.如權(quán)利要求1所述的站，其中EMS基于有效站的數(shù)量。
6.如權(quán)利要求1所述的站，其中EMS是一個固定的數(shù)。
7.如權(quán)利要求5所述的站，其中有效站的數(shù)量由下面的等式確定SUC=(MSL)(NMSL-1)(MSL-1MSL)N]]>其中N是有效站的數(shù)量，MSL是在先行上行數(shù)據(jù)幀的一個爭用層中的小時隙的總數(shù)，SUC是在其中沒有發(fā)生碰撞的先行上行數(shù)據(jù)幀的爭用層中的非空小時隙的數(shù)量。
8.如權(quán)利要求5所述的站，其中有效站的數(shù)量是從一般對應(yīng)于下面的等式的一個查閱表確定的SUC=(MSL)(NMSL-1)(MSL-1MSL)N]]>其中N是有效站的數(shù)量，MS是在先行上行數(shù)據(jù)幀的一個爭用層中的小時隙的總數(shù)，SUC是在其中沒有發(fā)生碰撞的先行上行數(shù)據(jù)幀的爭用層中的非空小時隙的數(shù)量。
9.如權(quán)利要求5所述的站，其中有效站的數(shù)量由下面的等式確定COL=MSL-(MSL)(NMSL-1)(MSL-1N)N-(MSL)(MSL-1MSL)N]]>其中N是有效站的數(shù)量，MS是在先行上行數(shù)據(jù)幀的一個爭用層中的小時隙的總數(shù)，COL是在剛剛接收到的并且其中發(fā)生碰撞的先行上行數(shù)據(jù)幀的爭用層中的小時隙的數(shù)量。
10.如權(quán)利要求5所述的站，其中有效站的數(shù)量是從一般對應(yīng)于下面的等式的一個查閱表確定的COL=MSL-(MSL)(NMSL-1)(MSL-1N)N-(MSL)(MSL-1MSL)N]]>其中N是有效站的數(shù)量，MS是在先行上行數(shù)據(jù)幀的一個爭用層中的小時隙的總數(shù)，COL是在剛剛接收到的并且其中發(fā)生碰撞的先行上行數(shù)據(jù)幀的爭用層中的小時隙的數(shù)量。
11.如權(quán)利要求1所述的站，其中EMS基于其中發(fā)生碰撞的一個上行數(shù)據(jù)消息中的小時隙的數(shù)量。
12.如權(quán)利要求1所述的站，其中EMS基于其中沒有發(fā)生碰撞的一個上行數(shù)據(jù)消息中的非空小時隙的數(shù)量。
13.如權(quán)利要求1所述的站，其中發(fā)射裝置包括用于隨機地選擇一個擴展小時隙的裝置；和用于在隨機選擇的擴展小時隙中插入預(yù)留請求的裝置。
14.如權(quán)利要求13所述的站，其中EMS基于其中發(fā)生碰撞的先行上行數(shù)據(jù)消息中的小時隙的數(shù)量。
15.如權(quán)利要求13所述的站，其中EMS基于其中沒有發(fā)生碰撞的先行上行數(shù)據(jù)消息中的非空小時隙的數(shù)量。
16.如權(quán)利要求1所述的站，其中下一個上行數(shù)據(jù)幀具有MS(n+1)個小時隙，和其中MS(n+1)＝NMS+EMS。
17.如權(quán)利要求16所述的站，其中如果DS(n)＜DQ(n)＜αDS(n)，MS(n+1)=M=Ske+1m]]>其中MS是在離散時間n+1的一個數(shù)據(jù)幀中的并且對應(yīng)于參數(shù)MAP的小時隙的數(shù)量，DS(n)是在離散時間n的一個數(shù)據(jù)幀中的數(shù)據(jù)時隙的數(shù)量，DQ(n)是在離散時間n等待處理的預(yù)留請求的數(shù)量，α是常數(shù)，M是在穩(wěn)態(tài)的小時隙的數(shù)量，S是在一個數(shù)據(jù)幀中的時隙的數(shù)量，k是對應(yīng)于由預(yù)留請求預(yù)留的數(shù)據(jù)時隙的一個平均數(shù)的數(shù)，m是一個數(shù)據(jù)幀的一個時隙可以被再劃分的小時隙的數(shù)量；如果DQ(n)＜DS(n)，MS(n+1)＝m(S-DQ(n))；和，如果DQ(n)＞αDS(n)，MS(n+1)=M-mDQ(n)-αDS(n)6.]]>
18.一個用于通過一種通信媒質(zhì)在上行數(shù)據(jù)消息的時隙中發(fā)送數(shù)據(jù)的站包括a)用于接收一個下行數(shù)據(jù)消息的接收裝置，其中下行數(shù)據(jù)消息包括一個時隙參數(shù)，其中時隙參數(shù)指示在其中預(yù)留請求可以被發(fā)送的新的消息時隙和擴展時隙，和其中擴展時隙由一個動態(tài)檢索樹擴展過程產(chǎn)生；b)用于選擇一個擴展時隙的第一時隙選擇裝置；c)用于在至少一個偽隨機基礎(chǔ)上選擇一個新的消息時隙的第二時隙選擇裝置；d)用于把一個先行發(fā)送過的預(yù)留請求插入選定的一個指定的將來上行消息的擴展時隙中，和用于把一個新的預(yù)留請求插入一個將來上行消息的一個新的消息時隙中的插入裝置。
19.如權(quán)利要求18所述的站，其中一個上行數(shù)據(jù)消息具有S個時隙，其中S取決于NS和ES，其中NS表示在該上行數(shù)據(jù)消息中的新的消息時隙的數(shù)量，和其中ES表示在該上行數(shù)據(jù)消息中的擴展時隙的數(shù)量。
20.如權(quán)利要求19所述的站，其中ES基于有效站的數(shù)量。
21.如權(quán)利要求19所述的站，其中ES是固定數(shù)。
22.如權(quán)利要求20所述的站，其中有效站的數(shù)量是由下面的等式確定的SUC=(CSL)(NCSL-1)(CSL-1CSL)N]]>其中N是有效站的數(shù)量，CS是在一個先行上行數(shù)據(jù)消息的一個爭用層中的爭用時隙的總數(shù)，SUC是其中沒有發(fā)生碰撞的先行上行數(shù)據(jù)幀的爭用層中的非空時隙的數(shù)量。
23.如權(quán)利要求20所述的站，其中有效站的數(shù)量是從一個一般對應(yīng)于下面的等式的查閱表確定的SUC=(CSL)(NCSL-1)(CSL-1CSL)N]]>其中N是有效站的數(shù)量，CS是在一個先行上行數(shù)據(jù)消息的一個爭用層中的爭用時隙的總數(shù)，SUC是其中沒有發(fā)生碰撞的先行上行數(shù)據(jù)幀的爭用層中的非空時隙的數(shù)量。
24.如權(quán)利要求20所述的站，其中有效站的數(shù)量是由下面的等式確定的COL=CSL-(CSL)(NCSL-1)(CSL-1N)N-(CSL)(CSL-1CSL)N]]>其中N是有效站的數(shù)量，CS是在一個先行上行數(shù)據(jù)消息的一個爭用層中的爭用時隙的總數(shù)，COL是在剛剛接收到的并且其中發(fā)生碰撞的先行上行數(shù)據(jù)幀的爭用層中的時隙的數(shù)量。
25.如權(quán)利要求20所述的站，其中有效站的數(shù)量是從一個一般對應(yīng)于下面的等式的查閱表確定的COL=CSL-(CSL)(NCSL-1)(CSL-1N)N-(CSL)(CSL-1CSL)N]]>其中N是有效站的數(shù)量，CS是在一個先行上行數(shù)據(jù)消息的一個爭用層中的爭用時隙的總數(shù)，COL是在剛剛接收到的并且其中發(fā)生碰撞的先行上行數(shù)據(jù)幀的爭用層中的時隙數(shù)量。
26.如權(quán)利要求19所述的站，其中ES基于其中發(fā)生碰撞的一個上行數(shù)據(jù)消息中的時隙的數(shù)量。
27.如權(quán)利要求19所述的站，其中ES基于其中沒有發(fā)生碰撞的一個上行數(shù)據(jù)消息中的非空時隙的數(shù)量。
28.如權(quán)利要求18所述的站，其中擴展時隙基于有效站的數(shù)量。
29.如權(quán)利要求28所述的站，其擴展時隙基于其中發(fā)生碰撞的先行上行數(shù)據(jù)消息中的時隙的數(shù)量。
30.如權(quán)利要求28所述的站，其中擴展時隙基于其中沒有發(fā)生碰撞的先行上行數(shù)據(jù)消息中的非空時隙的數(shù)量。
31.如權(quán)利要求18所述的站，其中下行數(shù)據(jù)幀包含一個范圍參數(shù)R，其中插入裝置產(chǎn)生一個受范圍參數(shù)R約束的傳輸參數(shù)RN，和其中如果傳輸參數(shù)RN對應(yīng)于一個新的消息時隙R，插入裝置把一個預(yù)留請求插入一個新的消息時隙中。
32.如權(quán)利要求31所述的站，其中傳輸參數(shù)RN是一個隨機數(shù)。
33.如權(quán)利要求18所述的站，其中第一時隙選擇裝置隨機地選擇該選定的一個擴展時隙，和其中插入裝置把一個預(yù)留請求插入隨機選定的一個擴展時隙中。
34.如權(quán)利要求18所述的站，其中一個時隙被再劃分成CS個爭用時隙，其中一個上行數(shù)據(jù)消息具有NS個新的消息時隙，其中一個上行數(shù)據(jù)消息具有ES個擴展時隙，和其中CS＝NS+ES。
35.如權(quán)利要求34所述的站，其中如果DS＜DQ＜αDS，CS=M=Ske+1]]>其中S是在一個上行數(shù)據(jù)消息中的時隙的數(shù)量，DS＝S-CS，DQ是在一個預(yù)留請求隊列中等待處理的預(yù)留請求的數(shù)量，α是一個常數(shù)，M是穩(wěn)態(tài)中的時隙的數(shù)量，和k是由預(yù)留請求預(yù)留的數(shù)據(jù)時隙的平均數(shù)；如果DQ＜DSCS＝S-DQ；和，如果DQ＞αDS，CS=M-DQ-αDS6]]>
36.一種在上行數(shù)據(jù)消息的時隙中發(fā)送數(shù)據(jù)的方法包括步驟a)接收一個下行數(shù)據(jù)消息，其中下行數(shù)據(jù)消息包括一個范圍參數(shù)R和一個時隙參數(shù)，其中時隙參數(shù)指示在其中預(yù)留請求可以被發(fā)送的新的消息時隙NS和擴展時隙ES，和其中擴展時隙ES由一個動態(tài)檢索樹擴展過程產(chǎn)生；b)選擇一個擴展時隙；c)根據(jù)范圍參數(shù)R選擇一個新的消息時隙；d)把一個先行發(fā)送過的預(yù)留請求插入到選定的一個擴展時隙中；和e)把一個新的預(yù)留請求插入到一個選定的新的消息時隙中。
37.如權(quán)利要求36所述的方法，其中ES基于有效站的數(shù)量。
38.如權(quán)利要求36所述的方法，其中ES是固定數(shù)。
39.如權(quán)利要求37所述的方法，其中有效站數(shù)量是由下面的等式確定的SUC=(CSL)(NCSL-1)(CSL-1CSL)N]]>其中N是有效站的數(shù)量，CS是在一個特定上行數(shù)據(jù)消息的爭用層中的爭用時隙的總數(shù)，SUC是其中沒有發(fā)生碰撞的特定上行數(shù)據(jù)幀的爭用層中的非空時隙的數(shù)量。
40.如權(quán)利要求37所述的方法，其中有效站的數(shù)量是從一個一般對應(yīng)于下面的等式的查閱表確定的SUC=(CSL)(NCSL-1)(CSL-1CSL)N]]>其中N是有效站的數(shù)量，CS是在一個特定上行數(shù)據(jù)消息的一個爭用層中的時隙的總數(shù)，SUC是其中沒有發(fā)生碰撞的特定上行數(shù)據(jù)幀的爭用層中的非空時隙的數(shù)量。
41.如權(quán)利要求37所述的方法，其中有效站的數(shù)量是由下面的等式確定的COL=CSL-(CSL)(NCSL-1)(CSL-1N)N-(CSL)(CSL-1CSL)N]]>其中N是有效站的數(shù)量，CS是在一個特定上行數(shù)據(jù)消息的一個爭用層中的時隙的總數(shù)，COL是在一個剛剛接收到的并且其中發(fā)生碰撞的特定上行數(shù)據(jù)幀的一個爭用層中的時隙的數(shù)量。
42.如權(quán)利要求37所述的方法，其中有效站的數(shù)量是從一個一般對應(yīng)于下面的等式的查閱表確定的COL=CSL-(CSL)(NCSL-1)(CSL-1N)N-(CSL)(CSL-1CSL)N]]>其中N是有效站的數(shù)量，CS是在一個特定上行數(shù)據(jù)消息的一個爭用層中的時隙的總數(shù)，COL是在一個剛剛接收到的并且其中發(fā)生碰撞的特定上行數(shù)據(jù)幀的爭用層中的時隙的數(shù)量。
43.如權(quán)利要求37所述的方法，其中ES基于其中發(fā)生碰撞的一個上行數(shù)據(jù)消息中的時隙的數(shù)量。
44.如權(quán)利要求37所述的方法，其中ES基于在一個其中沒有發(fā)生碰撞的上行數(shù)據(jù)消息中的非空時隙的數(shù)量。
45.如權(quán)利要求36所述的方法，其中ES基于在其中發(fā)生碰撞的先行上行數(shù)據(jù)消息中的時隙的數(shù)量。
46.如權(quán)利要求36所述的方法，其中ES基于在其中沒有發(fā)生碰撞的先行上行數(shù)據(jù)消息中的非空時隙的數(shù)量。
47.如權(quán)利要求36所述的方法，其中步驟c)包括步驟產(chǎn)生一個受范圍參數(shù)R約束的傳輸參數(shù)RN；和如果N落在范圍參數(shù)R內(nèi)，選擇新的消息時隙N。
48.如權(quán)利要求47所述的方法，其中傳輸參數(shù)RN是一個隨機數(shù)。
49.如權(quán)利要求37所述的方法，其中步驟b)包括隨機地選擇該選定的一個擴展時隙的步驟。
50.一種用于通過一種通信媒質(zhì)發(fā)射和接收數(shù)據(jù)的站包括a)用于根據(jù)一個動態(tài)檢索樹擴展過程把在該站接收的一個數(shù)據(jù)消息中的并且經(jīng)歷了碰撞的時隙擴展為擴展時隙的時隙擴展裝置；b)用于確定一個用于一個將來上行數(shù)據(jù)消息的時隙參數(shù)的時隙參數(shù)確定裝置，其中該時隙參數(shù)指示(i)在其中可以把新的預(yù)留請求發(fā)送到該站的新的消息時隙，和(ii)擴展時隙；c)用于確定一個用于一個將來上行數(shù)據(jù)消息的范圍參數(shù)R的范圍參數(shù)確定裝置，其中該范圍參數(shù)R是根據(jù)一種通信媒質(zhì)的負(fù)載確定的；和d)用于把時隙參數(shù)和范圍參數(shù)R插入到一個用于通過通信媒質(zhì)通信的下行數(shù)據(jù)消息中的插入裝置。
51.如權(quán)利要求50所述的站，其中時隙擴展裝置根據(jù)有效站的數(shù)量擴展時隙。
52.如權(quán)利要求50所述的站，其中時隙擴展裝置擴展到固定的時隙。
53.如權(quán)利要求51所述的站，其中時隙擴展裝置由下面的等式確定有效站的數(shù)量SUC=(CSL)(NCSL-1)(CSL-1CSL)N]]>其中N是有效站的數(shù)量，CS是在一個爭用層中的新的消息時隙和擴展時隙的總數(shù)，SUC是對應(yīng)于該爭用層的非空時隙的數(shù)量。
54.如權(quán)利要求51所述的站，其中時隙擴展裝置是從一個一般對應(yīng)于下面的等式的查閱表確定有效站的數(shù)量的SUC=(CSL)(NCSL-1)(CSL-1CSL)N]]>其中N是有效站的數(shù)量，CS是在一個爭用層中的消息時隙和擴展時隙的總數(shù)，SUC是對應(yīng)于該爭用層的非空時隙的數(shù)量。
55.如權(quán)利要求51所述的站，其中時隙擴展裝置是由下面的等式確定有效站的數(shù)量的COL=CSL-(CSL)(NCSL-1)(CSL-1N)N-(CSL)(CSL-1CSL)N]]>其中N是有效站的數(shù)量，CS是在一個爭用層中的消息時隙和擴展時隙的總數(shù)，COL是在爭用層中其中發(fā)生碰撞的時隙的數(shù)量。
56.如權(quán)利要求51所述的站，其中時隙擴展裝置是從一個一般對應(yīng)于下面的等式的查閱表確定有效站的數(shù)量的COL=CSL-(CSL)(NCSL-1)(CSL-1N)N-(CSL)(CSL-1CSL)N]]>其中N是有效站的數(shù)量，CS是在一個爭用層中的消息時隙和擴展時隙的總數(shù)，COL是在爭用層中其中發(fā)生碰撞的時隙的數(shù)量。
57.如權(quán)利要求51所述的站，其中時隙擴展裝置根據(jù)其中發(fā)生碰撞的時隙的數(shù)量擴展時隙。
58.如權(quán)利要求51所述的站，其中時隙擴展裝置根據(jù)其中沒有發(fā)生碰撞的非空時隙的數(shù)量擴展時隙。
59.如權(quán)利要求50所述的站，其中時隙擴展裝置根據(jù)其中發(fā)生碰撞的時隙的數(shù)量擴展時隙。
60.如權(quán)利要求50所述的站，其中時隙擴展裝置根據(jù)其中沒有發(fā)生碰撞的非空時隙的數(shù)量擴展時隙。
61.如權(quán)利要求50所述的站，其中范圍參數(shù)確定裝置根據(jù)下面的等式確定范圍參數(shù)RR(n+1)＝min{N，max{NMS(n+1)，R(n)-NMS(n)+e-1e-2COL(n)+NMS(n)e}}]]>其中n指示剛剛由該站接收到的一個當(dāng)前幀，n+1指示要被該站接收的下一個上行數(shù)據(jù)幀，R(n+1)是用于下一個上行數(shù)據(jù)幀n+1的一個范圍參數(shù)，R(n)是用于剛剛接收到的上行數(shù)據(jù)幀n的一個范圍參數(shù)，N代表其它有效站的數(shù)量，NMS(n+1)是在下一個上行數(shù)據(jù)幀n+1中的新的消息時隙的數(shù)量，NMS(n)是在剛剛接收到的上行數(shù)據(jù)幀n中的新的消息時隙的數(shù)量，COL(n)是基于剛剛接收到的上行數(shù)據(jù)幀n的一個參數(shù)COL，e是2.718281828...。
全文摘要
一種通信系統(tǒng)具有多個在一個有多個時隙的數(shù)據(jù)幀中傳送數(shù)據(jù)的站,其中多個時隙是新的消息小時隙NMS,擴展小時隙EMS和數(shù)據(jù)時隙DS。參數(shù)MAP定義了在一個上行數(shù)據(jù)幀中的新的消息小時隙,擴展小時隙和數(shù)據(jù)時隙。主站向多個從屬站發(fā)送范圍參數(shù)R和參數(shù)MAP。每個從屬站獨立地確定一個隨機傳輸參數(shù)RN。每個從屬站向主站(i)如果它的隨機傳輸參數(shù)RN對應(yīng)于參數(shù)MAP,在一個新的消息小時隙中發(fā)送一個新的預(yù)留請求,(ii)如果被分配到參數(shù)MAP中的一個擴展小時隙,在一個擴展小時隙中發(fā)送一個舊的預(yù)留請求,和(iii)如果被主站分配一個數(shù)據(jù)時隙,在數(shù)據(jù)時隙中發(fā)送數(shù)據(jù)。
文檔編號H04N7/173GK1194513SQ9712571
公開日1998年9月30日 申請日期1997年12月26日 優(yōu)先權(quán)日1996年12月27日
發(fā)明者理查德W·齊塔, 夏勁松 申請人:Lg電子株式會社