专利名称：随机存取几个用户之间共享的资源的方法
技术领域：
本发明涉及一种随机存取几个用户之间共享的资源的方法。更具体地说，本发明涉及一种阿洛哈式的存取方法，最好是离散阿洛哈式(也叫做分时片阿洛哈系统)的存取方法。
当几个用户共享同一个资源(例如局域网，射频带或卫星频带，帧)时，需要在最适合各用户传输要求的条件下给各用户制定存取资源的规则。可以如共享的存取方法有两大系列挂号式的存取方法，其中资源成了根据各用户的需要事先分派的对象；和随机存取法，其中各用户可以无需事先与其他用户商量按自己的愿望进行传输，存取上的矛盾事后处理。
图1举例说明了几个按随机存取法给系统S传送数据包的用户U1,U2…Un之间共享一个传输信道(RACH)的一个系统的一个例子。系统收到数据包时，检验数据包的完整性(例如采用检错法)并在控制信道(cc)上回寄肯定性的确认。
图2示出了用户Ui和系统S之间对话的简化时序图。用户Ui在时刻ti发送数据包。系统S收到数据包时检验数据的完整性，然后回寄肯定性的确认。用户Ui在发送之后在时间TACK收到所述确认。另一方面，若在时刻t3发送的数据包因与另一用户发送的数据包冲突因而经系统S检测为处于已遭破坏的状态，用户就会在时间TACK终了时检测不到确认的回应，从而在时间TRetransmit之后再发送数据包。
此外，还有其它能检测传输完整性的方法，其中特别是CSMA/CD法(利用冲突检测进行载波检测多路访问)不需要在控制信道上确认。按照这种方法，用户在传输之前要先侦听所共享的信道，并在传输过程中继续侦听。若有冲突发生，数据包的传送就流产，以后再试图重新发送。这种方法相反需要给各用户配备干扰检测电路。
众所周知随机存取共享资源的方法有阿洛哈协议。
按照第一版叫做纯随机阿洛哈的方法，各用户随心所欲在任何传输时刻进行传输。图3示出了按此协议进行传输的程序。任何两个用户Ui和Uj发送的数据包重叠时，冲突(c)就发生了，于是相应时延TRi和TRj之后再发送有关的数据包。为避免冲突重复发生从而反复处在阻塞的情况(这种现象叫做动态持续状态)，选取随不同用户而异的传输时延。更确切地说，各用户可利用自己的随机变量来提供这个时延，这些随机变量取得使其产生不同的效果。
在第二版叫做离散阿洛哈的方法中，定期重复传输间隔(时间片)，用户只要遵守传输间隔就可以随心所欲进行传输。共享资源的用户必须要使他们的发送时刻协调一致。实践证明，这种约束可以提高传输容量使其达到纯随机阿洛哈的协议的两倍。图4举例说明了离散阿洛哈协议的传输程序。两用户在同一时间间隔期间发送时就在信道RACH上发生冲突了。接着，冲突结束，稍后必须再发送冲突过的数据包。和先前情况一样，传输时延由效果不同的随机变量提供，目的在于减少动态持续现象。
随机变量还必须在(K*Trec)的离散值，其中K是总数，Trec是传输间隔为使重发与某一时间间隔一致的重复时间。
图5是用户按阿洛哈协议访问共享资源的操作流程图。从流程的空闲状态50开始，用户定期测试是否要传输数据包51。若情况如此，第一随机变量就给传输时刻TTransmit(在离散阿洛哈的情况下)提供(K*Trec)的值52。用户在时刻TTransmit在共享信道上发送数据包并等待确认53。若对方接收这个数据包，用户就恢复其空闲状态。否则，推断出发生了冲突54，于是第二随机变量也在离散阿洛哈的情况下给时延TRetransmit提供(K*Trec)54，在该段时间终了时重新试图再发送56。
随机存取共享资源的政策可以沿挂号线加以组织，而且以不同的理由这样做。
首先，可能用户发送时必须进行并行操作。在某些情况下，举例说当用户用其收/发资源在网络或其它存取网上测定参数时，这些操作不包括对共享信道的存取，或者必要时不包括读取控制信道上的确认。接着预定用户不得访问共享资源的时间范围，为的是腾出这个时间给优选任务用。若访问是按离散阿洛哈协议进行的，则预定时间范围可以是传输间隔。
此外，还有这样的可能，即用户有为暂时或永久预订部分资源辩护的传输要求。有这种权利的用户这时就可以在预定时间范围内存取资源，其他户则不能使用这些范围。
在上述两种预订资源的情况下，所有资源的用户都事先知道自己不能存取的范围。然而，这些预定范围扰乱了随机存取工作，尤其是扰乱了动态持续状态的决定。的确，即使所预定的范围密度较小，通过对随机变量取样得出的收/发时刻也会可能反复减少到这些范围内。这时可以引诱用户偏离通过随面值取样得出的数值。然而，这可能会引起存取资源的统计性质以不可控制的形式变化的偏差，特别是再也保证不了系统能迅速脱离反复冲突状况。
本发明的目的是设法在预定时间范围的随机存取的情况下检验系统的业务量和决定系统的动态持续状态。
这个目的是通过临时修改给效果相同但变化较大的随机变量提供传输重发时刻的随机变量达到的。
这里有这样的好处，即当数据包的传输时刻进入预定的时间范围时就确定违反了挂号规定。
阿洛哈协议的好处是它是个离散阿洛哈协议，所预定的时间范围是传输间隔。
通过阅读下面结合附图对实施例所作的说明可以更清楚了解本发明的上述和其它特点。
附图中
图1是随机存取几个用户之间共享的一个资源的系统的示意图；图2是图1系统的传输时序图；图3是纯随机阿洛哈协议的传输程序；图4是离散阿洛哈协议的传输程序；图5是阿洛哈式协议的用户操作流程图；图6是采用本发明的随机存取法的传输程序；图7是采用本发明的随机存取法的操作流程图。
这里我们将再次假设资源由几个用户共享，如图1所示和上面已说明的那样。用户对资源的存取是按随机方式并以数据包的形式进行的。这里让既定的用户预订某些时间范围，预订的理由或者出于用户需要在这些时间范围期间履行特殊任务(例如测量网络)，或者出享有特权的户预订过一部分资源。预订可以是临时性的，也可以是决定性的，但假设各用户都事先知道(或再次通过系统知道)他不能存取资源的期间的程序。
图6示出了在时间范围预定的情况下用按本发明修改过的离散阿洛哈协议进行传输的程序的一个例子。用户Ui应考虑的预定范围以Ri线标出在(M)标出的范围期间，用户Ui必须履行优先应执行的任务，在(x)标出的范围期间，有特权的用户禁止存取资源。Ui线表示用户Ui想传输数据包的企图。Uj线表示用户Uj传送的数据包，ACK线表示控制系统在控制信道上回寄的确认。用户Ui所执行的任务在Ti线上示出。(T)标出的时间间隔相当于没有冲突的传输，(c)相当于有冲突的传输，(M)相当于优先任务。
数据包要传送出去时，用户Ui分派给它其第一随机变量提供的传输时刻TTransmit。这时可以有两种选择若所分派的时刻与预定情况兼容，数据包就在这个时刻发送；若相反所分派的时间或者由于处在预定范围(X或M)内或者由于在执行优先任务(M)过程中可能会收到相应的确认而违犯预约规定，则数据包不能在所分派的时刻传送。接下去，按照本发明，将(第一)随机变量临时转变成同效果，变化较大的随机变量。效果没变化确保系统对性能的控制，较大变化可以达到再也不违犯预约规定的传送时刻。修改后的随机值提供了再次加以测试的新传输时刻。若新的时刻又违犯规定，则重复修改频。
按照一个有益的实施例，修改是通过加上平衡而又合乎既定法则(对离散阿洛哈是离散，对纯随机阿洛哈是连续的)的随机变量进行的。
再谈谈图6的实例，U1的第一随机变量由于业已提供传输数据包用的t16值，且由于此时刻违犯预约(优先任务(M))的规定，因而修改随机变量并取新的样本。得出的新时刻又以同样的原因违犯了预约规定，因而重复前一步骤。得出的时刻t19则不违犯预约规定，因而在此时刻传输数据包。
当数据(可能在第一随机变量如上述那样修改之后)在符合预约规定的传输时刻发送出去时，还是会遇到冲突的。冲突由用户在例如某一定时间Tack收不到确认时检测出来。数据包若处于冲突状态，需要在第一次传输之后的时间TRetransmit终了时再次传送，时延TRetransmit由第二随机变量提供。如此得出的重发时刻必须经过测试看其是否符合预约规定。若符合规定，就将数据包在所得出的这个时刻再传输出去，否则按照本发明就转入临时将第二随机变量改为效果相同、变化较大的随机变量的步骤。如上面说过的那样，若新的时刻又违犯规定，则重复修改步骤。修改可以通过加上既平衡又符合一定法则(离散阿洛哈时为离散，纯随机阿洛哈时为连续)的随机变量按同样的方式进行。这样，各用户保留如系统初始设定的不变的TRetransmit平均值。具体地说，不同用户的平均值仍然不同，这样减少了动态持续状态。
再谈谈图6的实例，在t6传送的数据包遇到冲突，因而由用户Ui的第二随机变量提供第一时延TRetransmit。相应的时刻t11违犯预约(范围(X))规定，于是修改随机变量，重新取样以获得时延值。此时延t13相应的新传输时刻由于可能期望在就优先任务(范围(M))预订的时间t16得到确认而又违犯预规定，因而再修改随机变量。通过此重新取样得出的时延提供符合预约规定的传输时刻t12。
虽然上面是在图6中在离散阿洛哈协议体制下举例说明本发明的方法的，但显然本发明也适用于纯随机阿洛哈协议。
图7的流程图示意示出了用户按本发明方法的操作过程。
从空闲状态700开始，用户定期测试是否应传输数据包701。若应传输数据包，用户的第一随机变量就提供传输时间TRetransmit702。此时刻值经过测试703，以验证其是符合预约规定。在答案是否定的情况下，修改第一随机变量并重新测试所得出的新传输时间TRetransmit是否符合规定704。在相反的情况下，用户在TRetransmit发送在共享资源上的数据包并等待确认705。若收到确认，用户就返回其空闲状态。否则就判断有冲突发生706，于是第二随机变量提供时延TRetransmit。测试相应的重发时刻711看其是否符合预约规定。在否定的情况下，修改第二随机变量712，求出新的时延712。相应的传输时刻又经过兼容测试712。若此时刻兼容，用户就在此时再次发送数据包，然后等待确认713。
在上述说明中，对随机变量的修改是临时性的。经过一定时间之后，这些变量可以恢复到它们初始的规定状态或恢复到一定数据量的样本，目的是确保最少的静止状态。随机变量在一定程序上能按预约规定弹性变化。
权利要求
1．用户按阿洛哈式协议随机存取共享的资源的一种方法，用户传送数据包的时刻由至少一个随机变量提供， 随机变量中某些访问资源的时间范围一直是现行预约的对象，所述方法的特征在于，在所述时刻传输会导致违犯预约规定时临时，将拟订随机变量修改成效果相同变化较大的随机变量。
2．如权利要求1所述的随机存取法，其特征在于，当数据包的传输时刻在所预约的时间范围内时确定违犯预约规定。
3．如权利要求2所述的随机存取法，其特征在于，在预约的时间范围内预期数据包得到确认时也确定为违犯预约规定。
4．如权利要求2或3所述的随机存取法，其特征在于，阿洛哈协议为离散阿洛哈协议，预约的时间范围为传输间隔。
5．如1至4任一权利要求所述的随机存取法，其特征在于，第一随机变量提供第一传输时刻(TTransmit)，当在第一时刻传输会导致违犯预约规定时临时，将第一随机变量修改成效果相同变化更大的随机变量。
6．如权利要求5所述的随机存取法，其特征在于，修改第一随机变量的步骤是给第一随机变量加上一个平衡的随机变量。
7．如权利要求6所述的随机存取法，其特征在于，若第一随机变量提供的传输时刻经修改后违犯预约规定，则重复加平衡随机变量的步骤，直到第一随机变量提供的传输时刻符合预约规定为止。
8．如5至7任一权利要求所述的随机存取法，其特征在于，若在第一时刻传送的数据包处于冲突状态，则第二随机变量(TRetransmit)提供第二传输时刻，当在第二时刻的传输会导致违犯预约规定时，临时将第二随机变量修改成效果相同变化更大的随机变量。
9．如权利要求8所述的随机存取法，其特征在于，修改第二随机变量的步骤是给第二随机变量加上一个平衡随机变量。
10．如权利要求9所述的随机存取法，其特征在于，若第二随机变量提供的传输时刻经修改违犯预约规定，则重复加平衡随机变量的步骤直到第二随机变量提供的传输时刻符合预约规定为止。
11．如以上任一权利要求所述的随机存取法，其特征在于，用户在至少一个预约时间范围进行测量，例如，在留作网络或其它存取网络上的参数测量的时间范围内。
12．如以上任一权利要求所述的随机存取法，其特征在于，用户是个移动站。
全文摘要
几个用户随机存取共享资源的一种方法。本发明涉及用户按阿洛哈式协议随机存取共享的资源的一种方法,用户传送数据包的时刻由起码一个随机变量提供,随机变量中某些访问资源的时间范围直是现行预约的对象。按照本发明,在所述时刻传输会导致违犯预约规定时临时将所述随机变量修改成效果相同变化更大的随机变量。
文档编号H04J3/17GK1304242SQ0012067
公开日2001年7月18日 申请日期2000年12月28日 优先权日1999年12月30日
发明者M·鲁多尔夫, N·沃耶 申请人:三菱电机株式会社