[發(fā)明專(zhuān)利]提供低成本高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的方法與系統(tǒng)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 97119661.3
• 申請(qǐng)日: 1997-09-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN1184390A
• 公開(kāi)（公告）日: 1998-06-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 托馬斯·愛(ài)德華·達(dá)西;比哈維斯·德塞;艾倫·H·戈諾克;盧曉林;舍伊·利·伍德沃德
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 美國(guó)電話電報(bào)公司
• 主分類(lèi)號(hào): H04L29/02
• 分類(lèi)號(hào): H04L29/02
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 付建軍

本發(fā)明涉及使用分布式局域接入控制在資源共享網(wǎng)絡(luò)上提供雙向?qū)拵?shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

諸通信網(wǎng)絡(luò)可分為兩大類(lèi)：(a)中央控制(b)同等層對(duì)同等層(peer-to-peer)。諸中央控制網(wǎng)絡(luò)使用一個(gè)中心局(CO)控制至和來(lái)自所有諸末端用戶(EU)的傳輸。同等層至同等層網(wǎng)絡(luò)中，諸EU與其它諸EU協(xié)同，在或不在CO的幫助之下，控制他們自己的傳輸。

a.中央控制系統(tǒng)

中央控制系統(tǒng)或者是點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)系統(tǒng)，比如無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(PON)和混合光纖/同軸線(HFC)網(wǎng)絡(luò)，或者是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)系統(tǒng)，比如在當(dāng)今的諸局域電話系統(tǒng)中所使用的有源星形網(wǎng)絡(luò)(ASN)。

點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)系統(tǒng)中，多個(gè)用戶共用同一種物理傳輸媒體。對(duì)于下行流(downstream)傳輸，將信息通過(guò)(諸)下行流信道廣播到所有或若干群用戶，并且每個(gè)EU選擇發(fā)給該特定用戶的信息。對(duì)于上行流(upstream)傳輸，時(shí)分多址(TDMA)是用于避免共享傳輸路徑上碰撞的常用方法之一。使用TDMA，其中多個(gè)EU共享同一頻率或波長(zhǎng)信道，不得不在CO和EU處使用某些媒體接入控制(MAC)以協(xié)調(diào)通信業(yè)務(wù)并讓諸用戶依次接入同一信道。

常使用保留類(lèi)或保留-爭(zhēng)用結(jié)合(Reservation-like?or?reservation-contention?combined)MAC協(xié)議，其中CO或者預(yù)調(diào)度所有EU的上行流傳輸，或者基于其請(qǐng)求為每個(gè)EU動(dòng)態(tài)指定上行流信道(時(shí)隙)。

幾項(xiàng)困難或復(fù)雜性出現(xiàn)于使用前述協(xié)議的點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)系統(tǒng)，因?yàn)閺腃O到每個(gè)EU的距離不同，MAC協(xié)議必須能夠消除諸不同距離所引起的問(wèn)題。因此，傳輸中的延遲和額外開(kāi)銷(xiāo)是不可避免的。進(jìn)一步地，在類(lèi)似常規(guī)HFC的諸系統(tǒng)中，有限的上行流帶寬及噪聲亦使得有必要使用一定的調(diào)制方案，比如四相移相鍵控(QPSK)或正交調(diào)幅(QAM)技術(shù)，這是因?yàn)樗鼈兪菐捰行У?，且?duì)噪聲穩(wěn)健。但這些系統(tǒng)也是復(fù)雜和昂貴的。

在諸點(diǎn)對(duì)點(diǎn)系統(tǒng)中，CO具有若干個(gè)連至每個(gè)EU的專(zhuān)用物理線路。因此，不需要MAC。然而，實(shí)施和維護(hù)非常昂貴。某些系統(tǒng)使用若干個(gè)執(zhí)行集中或多路復(fù)用功能的遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)來(lái)完成設(shè)備共享，從而降低成本(有源雙星：ADS；光纖至路邊：FTTC)。然而，對(duì)于將來(lái)的容量需求，諸遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)可成為潛在的帶寬瓶頸。

b.同等層對(duì)同等層系統(tǒng)

在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，尤其是在局域網(wǎng)(LAN)中，同等層對(duì)同等層系統(tǒng)是非常流行的。這些系統(tǒng)中，每個(gè)EU與其它諸EU協(xié)同在或不在CO的幫助下控制它自己的傳輸。MAC算法可為爭(zhēng)用或基于保留的Aloha，具有碰撞檢測(cè)的載波偵測(cè)多址(CSMA/CD)，或令牌通行，它們均是技術(shù)中熟知的協(xié)議。應(yīng)用最廣泛的LAN是使用CSMA/CD協(xié)議的以太網(wǎng)。

基于CSMA/CD協(xié)議，每個(gè)EU在傳輸(載波偵測(cè))之前監(jiān)聽(tīng)業(yè)務(wù)，信道一空閑即傳輸，一檢測(cè)到碰撞(碰撞檢測(cè))即停止，并且補(bǔ)償(back?off)(該用戶根據(jù)一定的算法將傳輸延遲一定的時(shí)間周期)之后重新傳輸。因此，該網(wǎng)絡(luò)是自控制或自管理的。

因?yàn)樗杏脩艄蚕硗贿壿嬄窂阶麟p向傳輸，該雙向傳輸被廣播至整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，因此當(dāng)一個(gè)用戶講話時(shí)所有其它用戶不得不聽(tīng)。因此，僅能達(dá)到半雙工傳輸。該方法適用于低負(fù)荷下的局域通信，并只允許一少部分來(lái)自外界的業(yè)務(wù)被有效地傳輸進(jìn)入該LAN。還要求每個(gè)EU在結(jié)束發(fā)送信息包之前檢測(cè)碰撞。因此，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的往返路程延遲須短于傳輸一個(gè)具有最小信息包規(guī)模(512比特或在10Mbps時(shí)51.2μs)的以太信息包所需的時(shí)間。這將傳輸距離限制在僅有幾千米。此外，廣播方案未給用戶保密，因?yàn)樗麄儽灰蟊O(jiān)聽(tīng)其它EU的傳輸。

與中央控制網(wǎng)絡(luò)中基于保留的MAC協(xié)議相比，基于爭(zhēng)用(contention-based)的CSMA/CD在輕業(yè)務(wù)負(fù)荷下具有簡(jiǎn)單、低延遲、和少額外開(kāi)銷(xiāo)的優(yōu)點(diǎn)，并且不需要CO協(xié)調(diào)業(yè)務(wù)。然而，其有限傳輸范圍的局域廣播以及半雙工操作的特點(diǎn)使得它不適合用于LAN之外。

另一方面，諸如無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(PON)或混合光纖同軸線(HFC)網(wǎng)絡(luò)的中央控制網(wǎng)絡(luò)的方向性拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)防止了每個(gè)EU監(jiān)聽(tīng)其近鄰的上行流傳輸或監(jiān)視總線或中繼線上的業(yè)務(wù)。因此，在中央控制網(wǎng)絡(luò)上直接實(shí)施CSMA/CD是困難的，除非CO將至少部分上行流業(yè)務(wù)下行反射使得諸EU能夠監(jiān)視上行流業(yè)務(wù)，如在10Broad36以太網(wǎng)中(參看IEEE802.3)。在具有數(shù)英里覆蓋區(qū)的典型網(wǎng)絡(luò)中，大的往返路程延遲超出通用的IEEE802.3(以太網(wǎng))標(biāo)準(zhǔn)。即便進(jìn)行一定的協(xié)議改進(jìn)，這個(gè)延遲將大大降低傳輸效率。