СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПОТОКАМИ ДАННЫХ В СЕТИ С ЯЧЕИСТОЙ ТОПОЛОГИЕЙ Российский патент 2010 года по МПК H04L12/56 

Описание

Область техники, к которой относится изобретение

Раскрытие может относиться к сетям с ячеистой топологией. В частности, раскрытие может относиться к способу и устройству для управления потоками данных в сети с ячеистой топологией.

Уровень техники

За последние годы повысился спрос на широко распространенный доступ к услугам высокоскоростной передачи данных. Телекоммуникационная промышленность ответила на повышение спроса предложением множества продуктов и услуг радиосвязи. С целью сделать эти продукты и услуги взаимодействующими институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (IEEE) издал ряд стандартов беспроводной локальной вычислительной сети (WLAN), таких как IEEE 802.11. Продукты и услуги, соответствующие этим стандартам, зачастую передаются по радиосети согласно конфигурации «беспроводная точка - много точек». В одной конфигурации отдельные радиотехнические устройства (например, станции) могут обмениваться информацией непосредственно с точкой доступа в сеть Интернет, с каждым из радиотехнических устройств, совместно использующих доступную полосу пропускания.

Другая конфигурация может являться сетью с ячеистой топологией. Сеть с ячеистой топологией может являться распределенной сетью, включающей в себя множество беспроводных узлов. Каждый узел может работать в качестве ретранслятора, допускающего прием информационных потоков, передачу транспортных потоков (TS), а также ретрансляцию транспортных потоков (TS) на следующий узел. Транспортный поток (TS) может переходить с узла-источника на узел-адресат посредством «скачка» с узла на узел. Алгоритмы маршрутизации транспортных потоков (TS) могут гарантировать, что транспортные потоки (TS) эффективно маршрутизированы с их узла-источника на их узел-адресат. Алгоритмы маршрутизации транспортных потоков (TS) могут динамически адаптироваться к изменениям в сети с ячеистой топологией, а также могут предоставить сети с ячеистой топологией возможность быть более эффективной и отказоустойчивой. Например, в случае, если узел слишком занят для обработки транспортного потока (TS), или узел вышел из сети с ячеистой топологией, то алгоритм маршрутизации транспортных потоков (TS) может маршрутизировать транспортный поток (TS) узлу-адресату через другие узлы в сети.

Узел-адресат может являться порталом сети с ячеистой топологией. Транспортный поток (TS), прибывший в портал сети с ячеистой топологией, может быть декодирован и переформатирован для повторной передачи по другим проводным или потенциально беспроводным сетям, таким как сеть Интернет. Информационный поток, берущий начало в узле сети с ячеистой топологией и проходящий до портала сети с ячеистой топологией, может быть назван восходящим информационным потоком. Информационный поток, берущий начало в портале сети с ячеистой топологией и проходящий до узла-адресата, может быть назван нисходящим информационным потоком. Узел, находящийся на расстоянии одного скачка от портала сети с ячеистой топологией, может быть назван узлом 1-го ранга. Подобным образом узел, который требует, по меньшей мере, два скачка для достижения портала сети с ячеистой топологией, может быть назван узлом 2-го ранга. В целом, узел, требующий n скачков для достижения портала сети с ячеистой топологией, называется узлом n-го ранга.

Большой процент информационных потоков сети с ячеистой топологией могут являться восходящими и нисходящими потоками, которые берут начало и завершаются в порталах сети с ячеистой топологией. Восходящие информационные потоки могут «скакать» с узлов старшего ранга на узлы младшего ранга перед отправлением с портала сети с ячеистой топологией. Нисходящие потоки могут скакать с узлов младшего ранга на узлы старшего ранга перед достижением узла-адресата. Таким образом, узлы младшего ранга поддерживают информационные потоки узлов старшего ранга. В целом, узлы 1-го ранга имеют больше информационных потоков по сравнению с узлами 2-го ранга. Подобным образом узлы 2-го ранга имеют больше информационных потоков по сравнению с узлами старшего ранга, такого как 3, 4, 5 и т.д. Соседние узлы могут быть определены как узлы, удаленные на один скачок от опорного узла.

Сеть с ячеистой топологией, в которой узлы младшего ранга поддерживают восходящие и нисходящие информационные потоки от узлов старшего ранга, зачастую может приводить к образованию скопления потоков в узлах сети с ячеистой топологией, находящихся вблизи порталов сети с ячеистой топологией. Множество факторов приводят к скоплению потоков, включая в себя, в числе прочего, слишком частые попытки соседних узлов получить доступ к передающей среде канала связи, выполнение соседними узлами передачи на малых скоростях передачи данных, по сравнению с оптимальной, на физическом уровне доступа, выполнение соседними узлами передачи пакетов, что время от времени превышает согласованную пропускную способность доступа, а также плохие условия радиосвязи между узлом сети с ячеистой топологией и приемными узлами, приводящие к меньшей пропускной способности, по сравнению с ожидаемой.

Сущность изобретения

Согласно аспектам настоящего раскрытия каждый узел сети с ячеистой топологией может управлять отдельными потоками трафика. Перед приемом потока трафика приемный узел сети с ячеистой топологией может принять описание (спецификацию) трафика от передающего узла сети с ячеистой топологией. Спецификация трафика может включать в себя параметры, такие как, в числе прочего, скорость потока (FR) и предельное значение задержки (DB) для потока трафика, но не ограничивается этим. Передающий узел сети с ячеистой топологией может оценить достижимую пропускную способность (TPUT) управления доступом к среде передачи (MAC), а также может передать оцененную TPUT MAC приемному узлу сети с ячеистой топологией. На основании, по меньшей мере, частично принятой информации FR, DB и TPUT приемный узел сети с ячеистой топологией может вычислить желательную длительность благоприятной возможности передачи (TxOP), а также желательную частоту доступа (обращений) для передающего узла сети с ячеистой топологией. Это вычисление также может быть основано, по меньшей мере, частично на других параметрах. Приемный узел сети с ячеистой топологией может назначить и передать параметры доступа с одновременным использованием канала связи передающему узлу сети с ячеистой топологией. Приемный узел сети с ячеистой топологией может измерить достигнутую TPUT, и, если определено, что достигнутая TPUT меньше оцененной TPUT, то узел сети с ячеистой топологией может увеличить длительность TxOP. Приемный узел сети с ячеистой топологией также может измерить частоту обращений. Если определено, что частота обращений больше желательной частоты обращений, то узел сети с ячеистой топологией может установить параметры доступа для сокращения частоты обращений.

Способ управления потоком данных включает в себя этапы, на которых принимают скорость потока данных от узла сети с ячеистой топологией, измеряют характеристику канала данных, принятых от узла сети с ячеистой топологией, определяют желательную скорость передачи, на основании, по меньшей мере, частично параметров канала, и определяют длительность возможной передачи для достижения скорости потока на желательной скорости передачи.

Краткое описание чертежей

Заявленный объект подробно выделен и явно заявлен в заключительной части описания. Однако такой объект может быть понят посредством ссылки на следующее подробное описание, изложенное совместно с сопроводительными чертежами, на которых изображено следующее.

Фиг.1 изображает сеть с ячеистой топологией согласно одному или нескольким аспектам.

Фиг.2 изображает схему последовательности операций контроля допуска для восходящих и нисходящих информационных потоков между двумя изображенными на Фиг.1 узлами сети с ячеистой топологией согласно одному или нескольким аспектам.

Фиг.3 изображает временные диаграммы, иллюстрирующие управление доступом с одновременным использованием многотерминального канала связи в узле сети с ячеистой топологией, согласно одному или нескольким аспектам.

Фиг.4 изображает схему последовательности операций, иллюстрирующую MAC в узле сети с ячеистой топологией, согласно одному или нескольким аспектам.

Фиг.5 изображает блок-схему устройства, выполненного с возможностью управления скоростью потока данных, согласно одному или нескольким аспектам.

Подробное описание

Далее, со ссылкой на чертежи, будут описаны способы и устройство, которые осуществляют варианты осуществления различных особенностей раскрытия. Чертежи и связанные описания предусмотрены для иллюстрации одного или нескольких аспектов раскрытия, а не для ограничения объема раскрытия. Ссылочные номера, повторно используемые во всех чертежах, предназначены для указания аналогии между элементами, на которые они ссылаются. Кроме того, первая цифра каждого ссылочного номера указывает чертеж, на котором элемент появился впервые.

Фиг.1 изображает сеть 100 с ячеистой топологией согласно варианту осуществления. Сеть 100 с ячеистой топологией может включать в себя один или несколько порталов сети с ячеистой топологией, например два портала 102 и 104 сети с ячеистой топологией, соединенных с сетью 106 Интернет. Порталы 102 и 104 сети с ячеистой топологией могут принимать транспортные потоки (TS) от узлов 108, 110, 112, 114 и 116 сети с ячеистой топологией. В аспекте узлы 108, 110, 112, 114 и 116 сети с ячеистой топологией удалены на один скачок от портала сети с ячеистой топологией и имеют 1-й ранг. Узлы 108, 110, 112, 114 и 116 сети с ячеистой топологией могут принимать транспортные потоки (TS) от узлов 118, 120, 121, 122, 124, 126, 128, 130, 132 и 134 сети с ячеистой топологией. Узлы 118, 120, 121, 122, 124, 126, 128, 130, 132 и 134 сети с ячеистой топологией не могут передавать транспортные потоки (TS) порталам 102 и 104 сети с ячеистой топологией, находящимся в менее двух скачков, и, следовательно, как полагают, имеют 2-й ранг. Узлы 120, 122, 124 и 134 сети с ячеистой топологией могут принимать транспортные потоки (TS) от узлов 136, 138, 140, 142 и 143 сети с ячеистой топологией. После того, как три скачка станут минимальным количеством скачков, необходимых для передачи транспортных потоков (TS) от узлов 136, 138, 140, 142 и 143 сети с ячеистой топологией до портала сети с ячеистой топологией, узлам может быть присвоен 3-й ранг.

Транспортные потоки (TS) в сети 100 с ячеистой топологией могут включать в себя, например, восходящие информационные потоки 144 и нисходящие информационные потоки 146. Восходящие информационные потоки 144 могут включать в себя транспортные потоки (TS), которые направлены к порталу сети с ячеистой топологией. Нисходящие информационные потоки 146 могут включать в себя транспортные потоки (TS), которые направлены от портала сети с ячеистой топологией. Восходящие информационные потоки и нисходящие информационные потоки могут иметь одинаковый или подобный маршрут между узлами. Например, восходящий информационный поток от узла 140 сети с ячеистой топологией до портала 102 сети с ячеистой топологией может перескочить с узла 140 сети с ячеистой топологией на узел 134 сети с ячеистой топологией, на узел 108 сети с ячеистой топологией, на портал 102 сети с ячеистой топологией. Нисходящий информационный поток от портала 102 сети с ячеистой топологией до узла 140 сети с ячеистой топологией также может перескочить с портала 102 сети с ячеистой топологией, на узел 108 сети с ячеистой топологией, на узел 134 сети с ячеистой топологией, на узел 140 сети с ячеистой топологией.

Восходящие и нисходящие информационные потоки также могут иметь разные маршруты. Например, восходящий информационный поток от узла 140 сети с ячеистой топологией до портала 102 сети с ячеистой топологией может перескочить с узла 140 сети с ячеистой топологией на узлы 134 сети с ячеистой топологией, на узел 108 сети с ячеистой топологией, на портал 102 сети с ячеистой топологией. Нисходящий информационный поток от портала 102 сети с ячеистой топологией до узла 140 сети с ячеистой топологией может перескочить с портала 102 сети с ячеистой топологией на узел 110 сети с ячеистой топологией, на узел 114 сети с ячеистой топологией, на узел 134 сети с ячеистой топологией, на узел 140 сети с ячеистой топологией. В этом примере описан скачок с узла 110 сети с ячеистой топологией 1-го ранга на узел 114 сети с ячеистой топологией 1-го ранга.

Информационные потоки в сети 100 с ячеистой топологией могут являться динамическими и адаптируемыми. Топология информационных потоков может быть определена посредством алгоритмов маршрутизации информационных потоков. Маршрут восходящих и нисходящих информационных потоков может включать в себя скачки на узлы сети с ячеистой топологией одного ранга. Алгоритмы маршрутизации информационных потоков могут формировать восходящие маршруты, включающие в себя скачки на узлы сети с ячеистой топологией старшего и младшего рангов. Подобным образом алгоритмы маршрутизации информационных потоков могут формировать нисходящие маршруты, включающие в себя скачки на узлы сети с ячеистой топологией старшего и младшего рангов. После формирования маршрута допуск к каждому узлу сети с ячеистой топологией по маршруту может быть отдельно согласован между передающим узлом сети с ячеистой топологией и приемным узлом сети с ячеистой топологией.

Фиг.2 изображает схему последовательности операций контроля допуска для восходящих и нисходящих информационных потоков между двумя изображенными на Фиг.1 узлами 108 и 134 сети с ячеистой топологией согласно одному или нескольким аспектам. Узел 134 сети с ячеистой топологией может согласовать допуск восходящего информационного потока к узлу 108 сети с ячеистой топологией посредством посылки узлу 108 сети с ячеистой топологией спецификации передачи, включающей в себя скорость потока (FR_134,108) и предельное значение задержки (DB_134,108). FR может являться средней скоростью передачи данных потока данных. FR может быть равна, например, 4 мегабайтам в секунду. DB может являться максимально допустимой задержкой данных. Требования DB могут относиться к требованиям к качеству обслуживания (QoS). Например, вариант применения высококачественного дуплексного речевого канала может испытывать очень маленькую задержку данных, например, порядка 50 миллисекунд. DB для этого варианта применения речевого канала будет очень маленьким. Напротив, другие варианты применения, такие как передача текстовых сообщений, могут испытывать довольно большие задержки данных, порядка нескольких секунд, что может привести к относительно большому DB. Если определено, что узел 108 сети с ячеистой топологией имеет адекватную возможность обработки транспортного потока (TS), то транспортный поток (TS) может быть допущен к узлу 108 сети с ячеистой топологией.

Нисходящие информационные потоки могут быть согласованы подобным образом. Узел 108 сети с ячеистой топологией может согласовать допуск нисходящего информационного потока к узлу 134 сети с ячеистой топологией с помощью посылки узлу 134 сети с ячеистой топологией спецификации передачи, которая может включать в себя скорость потока (FR_108,134) и предельное значение задержки (DB_108,134). Если определено, что узел 134 сети с ячеистой топологией имеет адекватную возможность обработки транспортного потока (TS), то транспортный поток (TS) может быть допущен к узлу 134 сети с ячеистой топологией.

Кроме того, восходящие и нисходящие информационные потоки могут быть согласованы совместно. Узел 134 сети с ячеистой топологией может согласовать допуск восходящего информационного потока и нисходящего информационного потока между узлами 108 сети с ячеистой топологией посредством посылки объединенных FR и DB.

После того предоставления допуска младший уровень MAC и физический уровень доступа (PHY) могут установить канал связи и адаптировать линию связи для оптимизации TPUT линии связи. Также для максимизации TPUT может быть использована технология множества входов и множества выходов (MIMO), контроля скорости в круговом маршруте и другие технологии оптимизации линии связи.

Фиг.3 изображает временные диаграммы, иллюстрирующие управление доступом с одновременным использованием многотерминального канала связи в узле сети с ячеистой топологией согласно одному или нескольким аспектам. Допуском или обращением потока к приемному узлу сети с ячеистой топологией может управлять схема доступа с одновременным использованием многотерминального канала связи. Приемные узлы сети с ячеистой топологией могут управлять доступом к каналу связи с помощью определения параметров доступа к каналу передающим узлам сети с ячеистой топологией. Параметры доступа к каналу могут включать в себя длительность TxOP, минимальный интервал одновременного использования многотерминального канала связи (CW), а также время разрешения конфликтов в межкадровом пространстве (AIFS). Передающие узлы сети с ячеистой топологией могут прослушивать канал связи, и если канал связи становится свободным, то передающие узлы сети с ячеистой топологией могут бездействовать в течение времени ожидания, равного соответственно определенному им времени AIFS, перед передачей транспортного потока (TS) в течение TxOP. В течение времени AIFS бездействующие передающие узлы сети с ячеистой топологией могут продолжать прослушивать канал связи, и если канал связи становится занятым, то передающие узлы сети с ячеистой топологией могут продолжать бездействовать и ожидать до тех пор, пока канал связи не станет вновь свободным. Затем бездействующие передающие узлы сети с ячеистой топологией передачи могут ожидать другой интервал времени, равный соответственно определенному им времени AIFS. Если канал связи был свободен в течение интервала времени, равного его времени AIFS, то передающий узел сети с ячеистой топологией может установить таймер задержки. Отрезок времени, устанавливаемый на таймере задержки, может быть произвольным. Произвольное время может быть определено с помощью числа, полученного из равномерного распределения в течение определенного CW.

На Фиг.3 изображены три возможных результата управления доступом с одновременным использованием многотерминального канала связи. Первый результат может иметь место быть в тех случаях, если узел сети с ячеистой топологией успешно допускается к управлению доступом, когда канал связи становится свободным. Временная шкала начинается с узла сети с ячеистой топологией, прослушивающего занятый 302 канал связи. В то время как канал связи занят 302, передатчик узла сети с ячеистой топологией может бездействовать. Если канал связи становится свободным, то передатчик узла сети с ячеистой топологией может продолжать бездействовать в течение интервала времени, равного времени 304 AIFS. Во время бездействия узел сети с ячеистой топологией может продолжать прослушивать канал связи. По истечении времени 304 AIFS узел сети с ячеистой топологией может произвольно выбрать интервал 306 времени отсрочки, например, с помощью выбора интервала из равномерного распределения 305 между 0 и минимальным CW_min 307, а затем удваивать CW_min каждый раз при отсутствии пакета до тех пор, пока он не достигнет максимального CW_max 309. Интервал времени задержки определяется с помощью умножения выбранного интервала 306 отсрочки на интервал времени, как определено в стандарте IEEE 802.1, который может частично определить, по меньшей мере, длину интервала отсрочки. Передатчик узла сети с ячеистой топологией может продолжать бездействовать до тех пор, пока таймер отсрочки отсчитывает интервал времени, равный интервалу отсрочки. Во время бездействия узел сети с ячеистой топологией может продолжать прослушивать канал связи. По истечении интервала 306 времени отсрочки передатчик может иметь TxOP 308, в течение которой передающий узел сети с ячеистой топологией может передавать информацию (например, транспортные потоки (TS)) приемному узлу сети с ячеистой топологией. По истечении ТxOP передатчик узла сети с ячеистой топологией может снова бездействовать, а также может начать ожидать время 304 AIFS, повторно начиная процесс доступа с одновременным использованием многотерминального канала связи.

Другой возможный результат управления доступом с одновременным использованием многотерминального канала связи может иметь место быть в тех случаях, когда в течение времени AIFS 314 вмешивается другой узел сети с ячеистой топологией. Временная шкала начинается с узла сети с ячеистой топологией, прослушивающего занятый 312 канал связи. Если канал связи становится свободным, то передатчик узла сети с ячеистой топологией может бездействовать, а также может продолжать бездействовать в течение интервала времени, равного времени 314 AIFS. В течение времени 314 AIFS другой узел сети с ячеистой топологией с меньшим временем AIFS может начать передачу, и канал связи снова может стать занятым 316. Передатчик узла сети с ячеистой топологией может продолжать бездействовать, ожидая пока канал связи вновь станет свободным. Если канал связи становится свободным, то узел сети с ячеистой топологией может ожидать другое время 318 AIFS перед выбором интервала времени 320 отсрочки, а затем инициировать счетчик интервала отсрочки.

Другой возможный результат управления доступом с одновременным использованием многотерминального канала связи может иметь место быть в тех случаях, когда в течение интервала времени 326 отсрочки вмешивается другой узел сети с ячеистой топологией. Временная шкала начинается с узла сети с ячеистой топологией, прослушивающего канал связи, в то время как канал занят 322. В это время передатчик узла сети с ячеистой топологией может бездействовать. Если канал связи становится свободным, передатчик узла сети с ячеистой топологией может продолжать бездействовать в течение интервала времени, равного времени 324 AIFS. Во время бездействия узел сети с ячеистой топологией может продолжать прослушивать канал связи. По истечении времени 324 AIFS узел сети с ячеистой топологией может произвольно выбрать интервал 326 времени отсрочки, например, с помощью выбора интервала из равномерного распределения 305 между 0 и минимальным CW_min 307, а затем удваивать CW_min каждый раз при отсутствии пакета до тех пор, пока он не достигнет максимального CW_max 309. Интервал времени задержки определяется с помощью умножения выбранного интервала 326 отсрочки на интервал времени, как определено в стандарте IEEE 802.1, который может частично определить, по меньшей мере, длину интервала отсрочки. Передатчик узла сети с ячеистой топологией может продолжать бездействовать до тех пор, пока таймер отсрочки отсчитывает интервал времени, равный интервалу 326 отсрочки. Во время бездействия узел сети с ячеистой топологией может продолжать прослушивать канал связи. Во время работы счетчика отсрочки другой узел сети с ячеистой топологией может начать передачу, и канал связи вновь может стать занятым 328. Если это произойдет, то счетчик задержки может быть остановлен. Если канал связи становится свободным, то передатчик узла сети с ячеистой топологией может продолжать бездействовать, а также может ожидать в течение периода времени, равного времени 330 AIFS. По истечении времени 330 AIFS счетчик отсрочки может начать новый отсчет с точки останова, вместо отсчета с начала.

FR может быть отрегулирована с помощью установки длительности TxOP, CW_min и времени AIFS. Большая TxOP может разрешить передающему узлу сети с ячеистой топологией передачу большого количества информации, когда передающий узел сети с ячеистой топологией получает доступ к среде для посылки данных приемному узлу сети с ячеистой топологией, что может привести к высокой FR. Маленькое время AIFS, относящееся к соседним узлам, конкурирующим за доступ к приемному узлу сети с ячеистой топологией, может повысить вероятность доступа, что может привести к большому количеству TxOP, а также высокой FR. Аналогично, маленький CW_min, относящийся к соседним узлам, может повысить вероятность выбора маленького интервала времени задержки, а также может повысить вероятность доступа к приемному узлу, что может привести к большому количеству TxOP, а также высокой FR. Подобным образом маленькая TxOP, большое время AIFS или большой CW_min может привести к низкой FR.

DB также может быть отрегулировано с помощью установки TxOP, CW_min и времени AIFS, наряду с другими параметрами. Для сокращения DB может быть сокращен CW_min или время AIFS, повышая вероятность доступа к приемному узлу в сети с ячеистой топологией. С целью компенсации более частых обращений, длительность TxOP может быть сокращена для освобождения пропускной способности канала связи для других узлов сети с ячеистой топологией. Увеличение DB с помощью увеличения успешного доступа к среде передачи может затронуть другие факторы и/или параметры. Каждое обращение к среде передачи может иметь потери MAC. Эти потери MAC могут затрагивать полосу пропускания канала связи, которая в противном случае была бы доступна для транспортных потоков.

Для управления скоплением в приемном узле сети с ячеистой топологией приемный узел сети с ячеистой топологией может определить длительность TxOP, CW_min и время AIFS каждому из допущенных передающих узлов сети с ячеистой топологией. Эти параметры могут быть переданы в сигнале приемного узла сети с ячеистой топологией. Приемный узел сети с ячеистой топологией может определить эти значения, частично основываясь, по меньшей мере, на требованиях FR и DB передающего узла сети с ячеистой топологией, а также на измеренной TPUT в приемном узле сети с ячеистой топологией, наряду с другими факторами и/или параметрами. Это вычисление может быть частично основано, по меньшей мере, на других параметрах.

На сетевом уровне каждый приемный узел сети с ячеистой топологией может определить допущенные потоки и параметры управления доступа передающего узла сети с ячеистой топологией. Для восходящих транспортных потоков самые близкие к порталу сети с ячеистой топологией узлы сети с ячеистой топологией (например, 1-го ранга) могут выполнить контроль допуска, а также могут определить параметры управления доступом узлов сети с ячеистой топологией, находящихся дальше от портала сети с ячеистой топологией (например, 2-го ранга). Следовательно, узлы сети с ячеистой топологией младшего ранга с наибольшей вероятностью могут быть заняты, а также могут организовывать управление доступом к каналу связи.

Управление потоками с использованием параметров доступа к среде передачи, таких как длительность TxOP, CW_min и время AIFS, может быть наиболее подходящим для относительно постоянных информационных потоков, а также для медленно изменяющихся информационных потоков. Однако, из-за статистической природы управления потоками с использованием параметров управления доступом, могут иметь место быть состояния, при которых явная передача сообщений может быть использована для ограничения информационных потоков, направленных к узлам старшего ранга, а также от них. Явная передача сообщений может быть использована для дополнения управления потоками с использованием параметров управления доступом. В частности, явная передача сообщений может быть выгодной в тех случаях, когда транспортные потоки интенсивны в течение коротких периодов, что может вызвать скопление информационных потоков.

Фиг.4 изображает схему 400 последовательности операций, иллюстрирующую MAC в узле сети с ячеистой топологией, согласно одному или нескольким аспектам. Для каждого информационного потока, допущенного к узлу сети с ячеистой топологией, узел сети с ячеистой топологией может определить желательные параметры потока (этап 402). В одном или нескольких аспектах желательные параметры потока могут включать в себя желательное количество битов, принятых в течение интервала измерений (MI), желательное количество обращений к среде передачи в течение МI, а также другие параметры. Желательные параметры потока могут относиться к FR и DB. Для относительно оптимального использования среды передачи желательное количество принимаемых битов может быть равно количеству битов, принятых на FR. Кроме того, желательное количество обращений к среде передачи может быть равно количеству обращений, требуемых DB. Желательные параметры потока могут быть частично описаны, по меньшей мере, с помощью уравнений:

количество битов (Nbits), которые могут быть переданы в течение MI, выражается с помощью следующего уравнения:

Nbits = MI*FR

Затем эта информация используется для определения количества данных, которые определенный информационный поток может передать приемному узлу в течение MI (этап 404). Если размер пакета - L, то количество пакетов, которые могут быть переданы в течение MI, равно N^MI _packet и может быть выражено с помощью следующего уравнения:

Для получения DB количество обращений (Nacc), требуемых в течение MI, выбирается для разрешения P>1 обращений в течение периода DB:

Если передающему узлу в течение установки TS приемным узлом был распределен предел TxOP, то количество требуемых обращений выражается с помощью следующего уравнения:

Здесь N^MI _packets является количеством пакетов, которые могут быть посланы в течение MI, а N^TXOP _packets является количеством пакетов, посылаемых в течение каждой TxOP. Это количество определяется из установленного приемным узлом предела TxOP.

Владея вышеупомянутыми параметрами, основанными на допуске TS, приемный узел контролирует FR передающих узлов в течение каждого MI. Приемный узел определяет принятое отношение «сигнал-шум» (SNR) каждого пакета, а затем вычисляет среднее SNR для получения скорости R PHY, которая может быть получена на линии связи от передающего узла. Количество пакетов, которые могут быть переданы в течение каждой TXOP, выражается с помощью следующего уравнения:

«О» в вышеупомянутом уравнении является объединенными потерями, возникающими из-за межкадрового пространства (IFS), потерей слоя PHY, потерь скопления MAC и заголовка MAC. Это разрешает приемному узлу вычислять Nacctxop согласно вышеупомянутому уравнению. Приемный узел может использовать CW_min и CW_max или AIFS для управления частотой обращений, не нарушая необходимого DB. Это вычисление гарантирует, что передающему узлу гарантирована необходимая скорость потока в течение каждого MI. Если поток превышает скорость потока, то приемный узел может сократить частоту обращений с помощью установки параметра CW_min или AIFS.

Если узлу сети с ячеистой топологией предоставлен обратный доступ, то количество обращений может быть сокращено с помощью требуемого количества нисходящих обращений. В противном случае управление потоками может являться относительно одинаковым. Для обратного разрешающего сигнала уравнение желательного количества обращений к среде передачи изменяется следующим образом:

Nacctxopnew = Naccesstxop - Naccessdownstream

Узел сети с ячеистой топологией может измерить принятое отношение «сигнал-шум» (R_SNR) (этап 406), или другой параметр, или параметры канала. R_SNR может быть вычислено многими способами. В одном способе R_SNR может быть получено с помощью преобразования мощности принятого сигнала для каждого принятого от передающего узла пакета. R_SNR является отношением мощности принятого сигнала к отдельно определенному вычислению шума. Другой способ может включать в себя определение R_SNR из метрики декодера, которая является субпродуктом процедуры декодирования пакета. Приемник может использовать усреднение для определения среднего значения R_SNR для линии связи, а также для вывода достижимой скорости линии связи на основе рабочих параметров доступных схем модуляции и кодирования. Узел сети с ячеистой топологией может определить скорость передачи на физическом уровне доступа (R_PHY) (этап 408).

Узел сети с ячеистой топологией может определить, является ли скорость передачи на физическом уровне доступа (R_PHY) меньше оптимальной или относительно оптимальной скорости передачи для принятого SNR (R_SNR) (этап 412). Если определено, что скорость передачи на физическом уровне доступа (R_PHY) меньше относительно оптимальной скорости передачи для принятого SNR (R_SNR), то скорость передачи может быть увеличена с R_PHY до R_SNR (этап 414). Относительно оптимальная скорость передачи может находиться в пределах приблизительно 50 мегабит в секунду оптимальной скорости передачи.

Узел сети с ячеистой топологией может определить TxOP_D и TxOP_M (этап 409). Узел сети с ячеистой топологией может сравнить ТхОР_М с TxOP_D (этап 415), и если определено, что TхOP_М меньше TxOP_D, то узел сети с ячеистой топологией может увеличить TxOP_M до TxOP_D (этап 416).

Узел сети с ячеистой топологией может определить OH_D и ОН_М (этап 410). Узел сети с ячеистой топологией может сравнить определенные потери (ОН_М) с желательными потерями (OH_D) (этап 417). Если определено, что определенные потери меньше желательных потерь, то узел сети с ячеистой топологией может установить время AIFS, CW_min и TxOP (этап 418). Узел сети с ячеистой топологией может увеличить либо время AIFS, либо CW_min, либо и то и другое, для сокращения количества успешных обращений с одновременным использованием многотерминального канала связи. Узел сети с ячеистой топологией также может нуждаться в увеличении TxOP для поддержки желательной FR.

Узел сети с ячеистой топологией может определить измеренные или переданные биты (N_bits), а также желательные биты (N_bitsdesired) (этап 411). Затем узел сети с ячеистой топологией может сравнить измеренные или переданные биты (N_bits) с желательными битами (N_bitsdesired) (этап 420). Если определено, что количество измеренных или переданных битов меньше количества желательных битов, то узел сети с ячеистой топологией может установить время AIFS, CW_min или TxOP (этап 422). Узел сети с ячеистой топологией может увеличить TxOP, что может увеличить FR. Узел сети с ячеистой топологией также может нуждаться в сокращении времени AIFS или CW_min для минимизации потерь и сохранения DB.

Фиг.5 изображает блок-схему устройства 500, выполненного с возможностью управления скоростью потока данных, согласно одному или нескольким аспектам. Устройство 500 может включать в себя приемный модуль 502, выполненный с возможностью приема желательной скорости потока от узла сети с ячеистой топологией, измерительный модуль 504, выполненный с возможностью измерения параметров канала данных, принятых от узла сети с ячеистой топологией, определяющий модуль 506, выполненный с возможностью определения относительно оптимальной скорости передачи на основании, по меньшей мере, частично измеренного SNR, а также вычислительный модуль 508, выполненный с возможностью вычисления желательной длительности TxOP, которая может достигнуть желательной скорости потока на относительно оптимальной скорости передачи. Это определение также может быть основано, по меньшей мере, частично на других параметрах.

Изображенное на Фиг.5 устройство 500 может включать в себя один или несколько процессоров, соединенных с запоминающим устройством. Процессоры, совместно с программным обеспечением, могут выполнять обсуждаемые в настоящем документе функции.

Следует отметить, несмотря на то, что ранги узлов обсуждались выше как «младшие» или «старшие», они могут быть инвертированы, а также с данным подходом могут быть использованы другая терминология и схемы для маршрутизации.

Специалистам в данной области техники будет понятно, что различные иллюстративные логические блоки, модули, схемы и алгоритмы, описанные в связи с одним или несколькими раскрытыми в настоящем документе аспектами, могут быть реализованы в качестве электронных аппаратных средств, программного обеспечения или их комбинации. Для иллюстрации этой взаимозаменяемости аппаратных средств и программного обеспечения различные иллюстративные компоненты, блоки, модули, схемы и алгоритмы были описаны выше, в целом, с точки зрения их функциональных возможностей. Вариант осуществления таких функциональных возможностей в качестве аппаратных средств или в качестве программного обеспечения зависит от определенного варианта применения и конструктивных ограничений, наложенных на всю систему. Специалисты в данной области техники могут осуществить описанные функциональные возможности разными способами для каждого определенного варианта применения, но такие варианты осуществления не должны интерпретироваться в качестве выхода за пределы объема настоящего раскрытия.

Различные иллюстративные логические блоки, модули и схемы, описанные в связи с раскрытыми в настоящем документе вариантами осуществления, могут быть реализованы или выполнены с универсальным вычислительным устройством, устройством цифровой обработки сигналов (DSP), специализированной интегральной схемой (ASIC), вентильной матрицей с эксплуатационным программированием (FPGA) или с другим программируемым логическим устройством, логическим элементом на дискретных компонентах или транзисторной логикой, дискретными компонентами аппаратных средств или любой их комбинацией, предназначенной для выполнения описанных в настоящем документе функций. Универсальное вычислительное устройство может являться микропроцессорным устройством, но альтернативно, вычислительное устройство может являться любым традиционным вычислительным устройством, вычислительным устройством, микропроцессорным устройством или конечным автоматом. Вычислительное устройство также может быть реализовано в качестве комбинации вычислительных устройств, такой как комбинация DSP и микропроцессорного устройства, множества микропроцессорных устройств, одного или нескольких микропроцессорных устройств совместно с ядром DSP, или любой другой подобной конфигурацией.

Устройство, способы или алгоритмы, описанные в связи с раскрытыми в настоящем документе вариантами осуществления, могут быть воплощены непосредственно в аппаратных средствах, программном обеспечении или их комбинации. В программном обеспечении способы или алгоритмы могут быть воплощены в одной или нескольких командах, сохраненных на машиночитаемом носителе, которые являются частью компьютерного программного продукта и могут быть считаны и/или выполнены вычислительным устройством. Команды могут постоянно находиться в оперативном запоминающем устройстве (RAM), флэш-памяти, постоянном запоминающем устройстве (ROM), стираемом программируемом постоянном запоминающем устройстве (EPROM), электрически стираемом программируемом постоянном запоминающем устройстве (EEPROM), регистрах, на жестком диске, сменном диске, CD-ROM или в любой другой форме носителей данных, известной в данном уровне техники. Иллюстративный носитель данных соединен с вычислительным устройством так, что вычислительное устройство может считывать информацию с носителя данных, а также записывать информацию на него. Альтернативно, носитель данных может быть встроен в вычислительное устройство. Вычислительное устройство и носитель данных могут постоянно находиться в ASIC. ASIC может постоянно находиться в терминале пользователя. Альтернативно, вычислительное устройство и носитель данных могут постоянно находиться в терминале пользователя в качестве дискретных компонентов.

Предшествующее описание раскрытых вариантов осуществления предоставлено для предоставления любому специалисту в данной области техники возможности создания или использования настоящего раскрытия. Различные модификации этих вариантов осуществления будут без труда понятны специалистам в данной области техники, а родовые принципы, определенные в настоящем документе, могут быть применены к другим вариантам осуществления, не сущности и объема раскрытия. Следовательно, настоящее раскрытие не предназначено для ограничения изображенными в настоящем документе вариантами осуществления и должно получить самый широкий объем, совместимый с принципами и новыми особенностями, раскрытыми в настоящем документе.

Раскрытие может быть воплощено в других определенных формах, не отступая от его сущности или существенных характеристик. Описанные варианты осуществления нужно считать во всех отношениях исключительно иллюстративными, а не ограничивающими, в связи с чем объем раскрытия обозначен с помощью приложенной формулы изобретения, а не посредством предшествующего описания. Все изменения, которые производятся в пределах содержания и диапазона эквивалентности формулы изобретения, должны быть охвачены их объемом.

Изобретение относится к сетям с ячеистой топологией. Технический результат заключается в улучшении условий радиосвязи между узлом сети и приемными узлами с целью увеличения пропускной способности. Для этого потоками, допущенными к узлу сети с ячеистой топологией, можно управлять с помощью параметров доступа при одновременном использовании канала связи. Допускающий узел может определить желательную длительность благоприятной возможности передачи и частоту благоприятной возможности передачи. Кроме того, узел может получить требования к скорости потока и предельному значению задержки допущенного потока на основании, по меньшей мере, частично желательной длительности благоприятной возможности передачи и частоте благоприятной возможности передачи. Скорость передачи данных и частота доступа допущенного узла могут быть отслежены на физическом уровне доступа. Требование к скорости потока может быть удовлетворено на основании, по меньшей мере, частично установки длительности благоприятной возможности передачи. Требование к предельному значению задержки может быть удовлетворено на основании, по меньшей мере, частично манипуляции параметрами доступа при одновременном использовании канала связи. Длительность благоприятной возможности передачи и параметры доступа могут быть определены с помощью узлов, допускающих восходящие потоки, которые могут сократить скопление вблизи порталов сети с ячеистой топологией и достигнуть увеличенной передачи данных. 8 н. и 31 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ управления потоком данных, содержащий этапы, на которых
принимают характеристику канала, содержащую в числе прочих параметров скорость потока данных, от узла сети с ячеистой топологией в другом узле сети с ячеистой топологией;
измеряют принятую характеристику канала;
определяют желательную скорость передачи данных, на основании, по меньшей мере, частично характеристики канала; и
определяют продолжительность благоприятной возможности передачи данных для достижения скорости потока данных на желательной скорости передачи данных.

2. Способ по п.1, дополнительно содержащий этапы, на которых
принимают предельное значение задержки данных от узла сети с ячеистой топологией;
определяют желательные потери для достижения предельного значения задержки данных на желательной скорости передачи данных; и
устанавливают параметр доступа к среде передачи данных для достижения желательных потерь.

3. Способ по п.2, в котором желательные потери являются минимальными потерями, необходимыми для достижения предельного значения задержки данных.

4. Способ по п.2, дополнительно включающий в себя этап, на котором принимают разрешающий сигнал обратного направления от узла сети с ячеистой топологией.

5. Способ по п.2, в котором желательные потери являются минимальными потерями, необходимыми для согласования потока данных обратного направления и достижения предельного значения задержки данных.

6. Способ по п.1, в котором длительность благоприятной возможности передачи данных определяют, по меньшей мере, частично посредством уравнения:

где TxOP_D представляет длительность ТхОР;
МАС-ОН представляет потери при управлении доступом к среде передачи данных;
Nbits представляет количество переданных битов;
Rsnr представляет отношение «сигнал-шум»; и
δ представляет заполнение времени.

7. Способ по п.1, в котором дополнительно определяют параметр интервала одновременного использования канала связи для достижения скорости потока данных на желательной скорости передачи данных.

8. Способ по п.1, в котором дополнительно определяют время разрешения конфликтов в межкадровом пространстве для достижения скорости потока данных на желательной скорости передачи данных.

9. Способ управления потоком данных в ячеистой сети, содержащий этапы, на которых
определяют желательную скорость потока данных, достижимую скорость передачи данных по линии связи, а также потери при управлении доступом к среде передачи данных;
определяют частоту доступа из желательного предельного значения задержки данных с использованием времени разрешения конфликтов в межкадровом пространстве и параметра интервала одновременного использования канала связи; и
выбирают длительность благоприятной возможности передачи данных на основе, по меньшей мере, одного из следующего: желательной скорости потока данных, достижимой скорости передачи данных по линии связи или потерь при управлении доступом к среде передачи данных.

10. Способ по п.9, дополнительно содержащий этап, на котором устанавливают параметры доступа на основе, по меньшей мере, одного из следующего: желательной скорости потока данных, достижимой скорости передачи данных по линии связи, измеренного отношения «сигнал-шум», или частоты успешного доступа или частоты отказов.

11. Способ по п.9, дополнительно содержащий этап, на котором устанавливают длительность благоприятной возможности передачи данных на основе, по меньшей мере, одного из следующего: желательной скорости потока данных, достижимой скорости передачи данных по линии связи, измеренного отношения «сигнал-шум» или частоты успешного доступа или частоты отказов.

12. Способ по п.9, в котором потери при управлении доступом к среде передачи данных выбирают из группы, состоящей из преамбулы, межкадрового интервала и блока подтверждения.

13. Машиночитаемый носитель, содержащий команды, сохраненные на нем, которые, при исполнении процессором, предписывают процессору выполнять способ управления потоком данных, содержащий этапы, на которых
обрабатывают принятую от узла сети с ячеистой топологией характеристику канала, содержащую в числе прочих параметров скорость потока данных;
измеряют характеристику канала, принятую от узла сети с ячеистой топологией;
определяют желательную скорость передачи данных, на основании, по меньшей мере, частично характеристики канала; и
определяют длительность благоприятной возможности передачи данных для достижения скорости потока данных на желательной скорости передачи данных.

14. Устройство для управления потоком данных, содержащее
приемный модуль, выполненный с возможностью приема характеристики канала, содержащей в числе прочих параметров скорость потока данных, от узла сети с ячеистой топологией;
измерительный модуль, выполненный с возможностью измерения характеристики канала, принятой от узла сети с ячеистой топологией; и
определяющий модуль, выполненный с возможностью определения желательной скорости передачи данных, на основании, по меньшей мере, частично характеристики канала, а также определения длительности благоприятной возможности передачи данных для достижения скорости потока данных на желательной скорости передачи данных.

15. Устройство по п.14, дополнительно содержащее установочный модуль, выполненный с возможностью установки параметра доступа к среде передачи данных для достижения желательных потерь, и при этом приемный модуль дополнительно выполнен с возможностью приема предельного значения задержки данных от узла сети с ячеистой топологией, а определяющий модуль дополнительно выполнен с возможностью определения желательных потерь для достижения предельного значения задержки данных на желательной скорости передачи данных.

16. Устройство по п.15, в котором желательные потери являются минимальными потерями, требуемыми для достижения предельного значения задержки данных.

17. Устройство по п.15, в котором приемный модуль дополнительно выполнен с возможностью приема разрешающего сигнала обратного направления от узла сети с ячеистой топологией.

18. Устройство по п.15, в котором желательные потери являются минимальными потерями, требуемыми для согласования потока данных обратного направления и достижения предельного значения задержки данных.

19. Устройство по п.14, в котором длительность благоприятной возможности передачи данных определяется, по меньшей мере, частично посредством уравнения:

где TxOP_D представляет длительность ТхОР;
МАС-ОН представляет потери при управлении доступом к среде передачи данных;
Nbits представляет количество переданных битов;
Rsnr представляет принятое отношение «сигнал-шум»; и
δ представляет заполнение времени.

20. Устройство по п.14, в котором определяющий модуль дополнительно выполнен с возможностью определения параметра интервала одновременного использования канала связи для достижения скорости потока данных на желательной скорости передачи данных.

21. Устройство по п.14, в котором определяющий модуль дополнительно выполнен с возможностью определения времени разрешения конфликтов в межкадровом пространстве для достижения скорости потока данных на желательной скорости передачи данных.

22. Устройство для управления потоком данных, содержащее:
процессор, выполненный с возможностью измерения характеристики канала, содержащей в числе прочих параметров скорость потока данных, принятой от узла сети с ячеистой топологией, определения желательной скорости передачи данных, на основании, по меньшей мере, частично характеристики канала, и определения длительности благоприятной возможности передачи данных для достижения скорости потока данных на желательной скорости передачи данных; и
запоминающее устройство, соединенное с процессором и выполненное с возможностью хранения команд, которые, при исполнении упомянутым процессором, обеспечивают управление потоком данных.

23. Устройство по п.22, в котором процессор дополнительно выполнен с возможностью установки параметра доступа к среде передачи данных для достижения желательных потерь, приема предельного значения задержки данных от узла сети с ячеистой топологией, и определения желательных потерь для достижения предельного значения задержки данных на желательной скорости передачи данных.

24. Устройство по п.23, в котором желательные потери являются минимальными потерями, требуемыми для достижения предельного значения задержки данных.

25. Устройство по п.23, в котором процессор выполнен с возможностью приема разрешающего сигнала обратного направления от узла сети с ячеистой топологией.

26. Устройство по п.23, в котором желательные потери являются минимальными потерями, требуемыми для согласования потока данных обратного направления и достижения предельного значения задержки данных.

27. Устройство по п.22, в котором процессор выполнен с возможностью определения длительности благоприятной возможности передачи данных, по меньшей мере, частично посредством уравнения:

где TxOP_D представляет длительность ТхОР;
МАС-ОН представляет потери при управлении доступом к среде передачи данных;
Nbits представляет количество переданных битов;
Rsnr представляет принятое отношение «сигнал-шум»; и
δ представляет заполнение времени.

28. Устройство по п.22, в котором процессор дополнительно выполнен с возможностью определения параметра интервала одновременного использования канала связи для достижения скорости потока данных на желательной скорости передачи данных.

29. Устройство по п.28, в котором процессор дополнительно выполнен с возможностью определения времени разрешения конфликтов в межкадровом пространстве для достижения скорости потока данных на желательной скорости передачи данных.

30. Устройство для управления потоком данных, содержащее
средство для приема характеристики канала, содержащей в числе прочих параметров скорость потока данных, от узла сети с ячеистой топологией;
средство для измерения характеристики канала, принятой от узла сети с ячеистой топологией; и
средство для определения желательной скорости передачи данных, на основании, по меньшей мере, частично характеристики канала и определения длительности благоприятной возможности передачи данных для достижения скорости потока данных на желательной скорости передачи данных.

31. Устройство по п.30, дополнительно содержащее
средство для приема предельного значения задержки данных от узла сети с ячеистой топологией;
средство для определения желательных потерь для достижения предельного значения задержки данных на желательной скорости передачи данных; и
средство для установки параметра доступа к среде передачи данных для достижения желательных потерь.

32. Устройство по п.31, в котором желательные потери являются минимальными потерями, требуемыми для достижения предельного значения задержки данных.

33. Устройство по п.31, дополнительно содержащее средство для приема разрешающего сигнала обратного направления от узла сети с ячеистой топологией.

34. Устройство по п.31, в котором желательные потери являются минимальными потерями, требуемыми для согласования потока данных обратного направления и достижения предельного значения задержки данных.

35. Устройство по п.30, в котором длительность благоприятной возможности передачи данных определяется, по меньшей мере, частично посредством уравнения:

где TxOP_D представляет длительность ТхОР;
МАС-ОН представляет потери при управлении доступом к среде передачи данных;
Nbits представляет количество переданных битов;
Rsnr представляет принятое отношение «сигнал-шум»; и
δ представляет заполнение времени.

36. Устройство по п.30, дополнительно содержащее средство для определения параметра интервала одновременного использования канала связи для достижения скорости потока данных на желательной скорости передачи данных.

37. Устройство по п.30, дополнительно содержащее средство для определения времени разрешения конфликтов в межкадровом пространстве для достижения скорости потока данных на желательной скорости передачи данных.

38. Машиночитаемый носитель, содержащий команды, сохраненные на нем, которые, при исполнении процессором, предписывают процессору выполнять способ управления потоком данных в сети с ячеистой топологией, содержащий этапы, на которых
определяют желательную скорость потока данных, достижимую скорость передачи данных по линии связи, и потери при управлении доступом к среде передачи данных;
определяют частоту доступа из желательного предельного значения задержки данных с использованием времени разрешения конфликтов в межкадровом пространстве и параметра интервала одновременного использования канала связи; и
выбирают длительность благоприятной возможности передачи данных на основе, по меньшей мере, одного из следующего: желательной скорости потока данных, достижимой скорости передачи данных по линии связи или потерь при управлении доступом к среде передачи данных.

39. Устройство для управления потоком данных, содержащее
средство для определения желательной скорости потока данных, достижимой скорости передачи данных по линии связи и потерь при управлении доступом к среде передачи данных;
средство для определения частоты доступа из желательного предельного значения задержки данных с использованием времени разрешения конфликтов в межкадровом пространстве и параметра интервала одновременного использования канала связи; и
средство для выбора длительности благоприятной возможности передачи данных на основе, по меньшей мере, одного из следующего: желательной скорости потока данных, достижимой скорости передачи данных по линии связи или потерь при управлении доступом к среде передачи данных.