[發明專利]用于增加基于沖突的數據網的容量的系統和方法

無效

• 申請號: 200680038135.0
• 申請日: 2006-10-06
• 公開（公告）號: CN101288271A
• 公開（公告）日: 2008-10-15
• 發明（設計）人: 彼得·埃爾·關·喬
• 申請（專利權）人: 最優創新公司
• 主分類號: H04L12/40
• 分類號: H04L12/40;H04L12/54;H04L12/56
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司
• 代理人: 李春暉;李德山

本專利申請要求2006年10月3日提交的、題目為“Systems?andMethods?for?Increasing?Capacity?in?Collision-based?Data?Networks”的美國專利申請序列號No.[代理人文檔號No.66816-P009US-10606750]和2005年10月14日提交的、題目為“Frame?Multiplexer?for?Local?AreaNetwork”的共同待決的美國臨時專利申請序列號No.60/726,459的優先權，這些專利申請的公開內容通過引用結合于此。

技術領域

本發明涉及多路訪問數據網，更具體地涉及用于避免沖突而同時增加吞吐量的系統和方法。

背景技術

以太網是公共多路訪問控制(MAC)協議，被使用來處理局域網中的數據流。因為來自多個點的數據在公共的傳輸媒體上流動，在來自不同的點的數據中會發生對于同一個媒體的、多個同時競爭的形式的沖突。為了處理這樣的競爭，網絡根據概率設定尺寸，以使得競爭最小化，令牌被使用來在多個同時訪問之間進行調解。對網絡定尺寸以便減小競爭問題導致了通過吞吐量測量的容量的降低。

減小競爭的一個已知的可能性是經由交換機、路由器或橋路來連接每個站。這樣的解決方案是昂貴的。另一個昂貴的解決方案是增加本地網絡中交換機的數目，由此隔離這些站而同時減小競爭。這個方法不允許數據更快地流動，但它的優點是減小沖突，因此減小重試的次數。使用更多交換機的一個優點在于，某些本地業務，諸如到打印機的業務，不需要在整個網絡中行進，而是可以切換到打印機分支。每個附加交換機的花費是高的，大約是集線器的花費的六或七倍，因此不是有效的解決方案。

用于衛星通信實施的多路訪問系統的一個例子是在夏威夷與美國大陸之間的Aloha系統。多路訪問協議基于劃分的時間間隔。所有的站僅僅在每個時間間隔開始時具有相等的訪問媒體的機會。如果兩個或更多個站試圖在同一個時間間隔傳送，則將發生沖突，傳輸將丟失。“丟失”的傳輸在短時間后被重傳。Aloha協議具有最大36.8％的吞吐量表示式。因此，63.2％的沖突率意味著全部傳送的幾乎2/3必須重復。由于重傳中的63％還會沖突，實際的吞吐量是非常低的。

從這種類型的系統可以得出的一個結論在于：沖突或媒體競爭的容差對于吞吐量具有大的負面影響。另一個結論在于：業務控制是重要的，在Aloha系統的情形下，約10％的水平是理想的。

以太網使用被稱為“帶沖突檢測的載波偵聽多路訪問(CSMA/CD)”的增強的多路訪問協議。在該方案中每個站希望傳送數據以采樣在共享的傳輸媒體上的信號電平。如果傳輸媒體在固定的持續時間內是空閑的，則站可以在該時間傳送數據。如果在多個站之間發生沖突(所有的這些站在大約相同的時間開始傳送)，則需要所有的傳送站停止傳送。本來應該已被傳送的(但由于沖突而未被傳送)數據在隨機延時后被重傳。延時是隨機的，因此對于每個站是不同的。

對于以太網協議很難進行吞吐量計算，因為用于以太網協議的吞吐量模型具有太多的變量。在某些情形下存在用于高的吞吐量的條件，而其它條件導致非常差的吞吐量。在高業務條件下，沒有關于降低的沖突率的證實。最后，雖然站可以具有“廣告的”吞吐量，但實際的吞吐量可能低得多，這取決于該站的控制以外的因素，因此該實際吞吐量是不能由站計算或管理的。因此，業務管理是困難的。

發明內容

這里討論的概念涉及提供用于局域網的、但不使用集中控制和不使用包含在數據中的信息的多路訪問無競爭環境。公開了當總線(或其它公共輸送媒體)不可立即使用時，用于通過緩存來自所連接的設備的數據而減小潛在的數據沖突的系統和方法。在一個實施例中，緩存由集線器控制，其可以在一個時間段內接收信息或保持它，直至緩存器被清空為止。通過使用集線器方法，數據分組可被緩存，然后當總線可用時在總線上被復用。如果必要的話，緩存可以進行幾次。在某些實施例中，緩存器充滿度被用作為關于第一個從哪個緩存器取出的度量。當緩存器是充滿時，信號被發送到各站，以便臨時減少它們對網絡的訪問。這樣，沖突被避免，而不需要網絡查看分組得出標題信息。這里討論的概念可以在總線結構或樹形結構中被使用。