CN1361963A - 用于计算机网通信信道的网络时隙同步方案 - Google Patents

Abstract

当无干扰信道估计表明前一个时隙未被其相关的装置利用时和/或收到网络中另一个装置传输结束指示后,允许在公共通信信道内网络装置的指定时隙以外进行传输,从而保持具有用于计算机网的各个装置的指定传输时隙的公共通信信道内的同步。无干扰信道估计最好考虑到通信信道内该装置相对其它网络装置的指定传输时隙,还可以是这样一个时间段,即预定的无干扰等待时间和通信信道内该装置相对其它网络装置的指定传输时隙的数值表示的乘积。无干扰信道等待时间本身作为网络连接过程的一部分,可由网络主机装置指定。该网络装置可以配置成在其指定时隙之前构造一个或多个分组在网络内传输以容纳这些超前传输。

Description

用于计算机网通信信道的网络时隙同步方案

相关申请

本申请是Rajugopal R.Gubbi、Natarajan Ekambaram和NirmalenduBikash Patra于1998年9月11日提交，名称为“接入计算机网通信信道的方法和装置”的待审查申请09/151,579的部分继续申请，并转让给本申请的受让人。

发明领域

本发明通常涉及一种在计算机网内通信的方案，特别是涉及同步中心服务器和多个客户单元之间通过无线通信链路发生的通信。

技术背景

现代的计算机网允许在例如个人计算机、工作站、外围单元等等的多个节点之间相互通信。网络链路在这些节点之间传送信息，这些节点有时相隔遥远的距离。但是，迄今大多数计算机网依赖有线链路传送此信息。在利用无线链路的地方，这些无线链路通常是一个非常大型网络的组件，该大型网络例如是广域网，它利用卫星通信链路互连相隔非常远距离的网络节点。在这些情况下，横跨无线链路所用的传输协议通常由传送要传输数据的业务实体来建立，例如电话公司和其它的业务提供商。

在本地环境下，计算机传统上用作独立应用的设备。但近来，已经采取一些措施将家庭计算机集成到其它的器具中。例如，在所谓的“智能家庭”中，计算机可用来打开和关闭各种器具和控制它们的工作设置。在这种系统中，有线通信链路用于将计算机互连到它要控制的器具。这种有线链路安装昂贵，特别是在住房最初建造以后增加这些线路的情况下。

为了降低与有线通信链路相关的难度和成本，某些互连计算机与器具的系统采用模拟无线链路用于在这些单元之间传送信息。这些模拟无线链路工作在无线电话机共同使用的频率。虽然比传统的有线通信链路易于安装，但模拟无线通信链路遇到许多缺点。例如，由于多径干扰这些链路上会出现信号降级。此外，也会遭受来自已有器具，例如电视、蜂窝电话机、无线电话机等等的干扰。因此，模拟无线通信链路无法为本地环境提供最佳的性能。

在上述引用的待审查申请09/151,579中，这里并入它作为参考，描述了一种适用于本地环境的采用数字无线通信链路的计算机网络。该体系结构包括多个以分级方式排列的网络组件，并通过工作在分级体系不同级的通信链路彼此通信连接。在该分级体系的最高级，使用了这样一种的通信协议，即根据工作在网络分级体系的最高级的通信信道内的带宽要求支持在该分级体系的任何一级的新的网络组件动态增加。

此广义的网络结构在图1中示出。子网10包括服务器12。在此方案中，术语“子网”用于描述包括服务器和多个与其有关(例如，通过无线通信链路连接)的客户的一串网络组件。但是，根据讨论的上下文，子网还可以指包括客户和一个或多个与其有关的子客户的网络。“客户”是通过无线通信链路链接到服务器的网络节点。客户的实例包括音频/视频设备，例如电视、立体声组件、个人计算机、卫星电视接收机、有线电视分布节点和其它家用器具。

服务器12可以是控制通信链路的单独的计算机，但在其它情形下，服务器12可以具体体现为主计算机(例如，个人计算机)13附带的增加卡或其他组件。服务器2具有相关的无线电设备14，用于将服务器12无线连接到子网10的其它节点。无线链路通常支持高和低带宽的数据信道和命令信道。这里信道定义为传输频率(更正确的说，是传输频带)和用于扩频通信方案的伪随机(PN)码的组合。通常，多个可用的频率和PN码可以在子网10内提供多条可用信道。如上述引用的待审查申请所述，服务器和客户能够搜索这些可用的信道以找到想得以彼此通信的信道。

子网10中还包括多个客户16，某些客户具有与其相关的静区(shadow)客户18。静区客户18定义成接收与相关客户16相同的数据输入(来自服务器12或另一个客户16)，但与相关客户16无关地同服务器12交换命令。每个客户16具有相关的无线电设备14，用于与服务器12通信，一些客户16具有相关的子客户20。子客户20可以包括与特定客户16有关的键盘、操纵杆、遥控装置、多维输入装置、光标控制装置、显示单元和/或其它输入和/或输出装置。客户16与其相关的子客户20经可以是无线(例如，红外、超声、扩频等等)通信链路的通信链路21彼此通信。

每个子网以分级方式排列，该分级体系的各级对应发生网内组件通信的各级。在该分级体系的最高级存在服务器12(和/或其相关的主机13)，服务器12经无线信道与各个客户16通信。在该分级体系的其它较低级，客户16例如利用有线通信链路或诸如红外链路的无线通信链路与它们的各个子客户20通信。

在服务器12和客户16之间的无线链路上使用半双工无线通信的地方，采用基于具有动态时隙分配的时隙链路结构的通信协议。这种结构支持子网10内的点对点连接，时隙大小可以在一次会话内再商议。因此，支持无线通信的数据链路层可以容纳数据分组处理、分组传输的时间管理和时隙同步、纠错编码(ECC)、信道参数测量和信道交换。较高级的传送层提供所有必要的与连接有关的业务、带宽利用监督、低带宽数据处理、数据广播和可选的数据加密。传输层还为每个客户16分配带宽，连续监督带宽的利用不足或过度利用，也允许任何带宽的再商议，只要在线出现新客户16或其中一个客户16(或相关的子客户20)需要更多的带宽时要求再商议带宽。

用于在子网10内传输实时多媒体数据(例如，帧)的无线通信协议的时隙链路结构在图2中示出。在一条信道内的最高级，在每帧的传输周期内提供固定(但可以商议)时间段的正向(F)和后向或反向(B)时隙。在正向时隙F期间，服务器12会向处于接听模式的客户16传送视频和/或音频数据和/或命令。在反向时隙B，服务器12接听来自客户16的传输。这种传输包括来自客户16或相关子客户20的音频、视频或其它数据和/或命令。在该分级体系的第二级，每个传输时隙(正向或反向)由一个或多个可变长度的无线数据帧40组成。最后，在该分级体系的最低级，每个无线数据帧40包括可以是可变长度的服务器/客户数据分组42。

每个无线数据帧40由一个服务器/客户数据分组42及其相关的纠错编码(ECC)比特组成。ECC比特可用于简化接收侧对数据分组开始和结束的检测。可变长度成帧优选于固定长度成帧，以便在信道状况严峻的时候容纳较小的帧长度，反之亦然。这增加了信道的强壮性并节省了带宽。尽管使用的是可变长度帧，但ECC块长度最好是固定的。因此，只要数据分组长度小于ECC块长度，就截短ECC块(例如，利用传统的虚零技术)。当数据分组较大时，也可以对最后一块ECC比特采用类似的处理。

如图所示，每个无线数据帧40包括报头44，用于同步发射机和接收机的伪随机(PN)发生器。链路ID 46是固定长度的字段(例如，在某一实施例中是16比特)，并对该链路是唯一的，因此用于识别特定的子网10。来自服务器12/客户16的数据具有长度字段48所示的可变长度。循环冗余校验(CRC)比特50可用于以传统方式进行检错/纠错。

对于示出的实施例，每帧52分成正向时隙F、后向时隙B、静止时隙Q和多个无线转向时隙T。时隙F表示服务器12-客户16的通信。时隙B是多个小型时隙B1、B2等共用的时间，它们是服务器12为各个客户16分别传输到服务器12而分配给各个客户16的。每个小型时隙B1、B2等包括用于传输音频、视频、话音、有丢失数据(即利用有丢失技术编码/解码的数据或可以容忍发射/接收期间丢失一些分组的数据)、无丢失数据(即利用无丢失技术编码/解码的数据或无法容忍发射/接收期间丢失一些分组的数据)、低带宽数据和/或命令(Cmd.)分组。时隙Q剩下静止，因此当新客户向注册到子网10时，新客户可以插入请求的分组。在从发射到接收和反之亦然地任何变化之间现时隙T，这表示容纳各个无线电设备的转向时间(即，半双工无线电设备14从发射转换到接收的操作或相反所用的时间)。每个这些时隙和小型时隙的持续时间可以通过服务器12和客户16之间的再商议来动态改变，以实现信道最佳可能的带宽利用。注意在利用全双工无线电设备的情况下，每个定向时隙(即F和B)在一个方向时是全时的，不需要无线转向时隙。

正向和后向带宽分配依赖客户16处理的数据。如果客户16是一位视频消费者，例如电视，则为该客户分配较大的正向带宽。类似的，如果客户16是视频产生者，例如视频摄像机，则为该特定客户分配较大的反向带宽。服务器12保持一动态表(例如在服务器12或主机13的存储器中)，该动态表包括所有在线客户16的正向和后向带宽需求。当确定是否授权新客户的新连接时，使用此信息。例如，如果新客户16需要增加任何一个方向的可用带宽，服务器12可以拒绝该连接请求。带宽需求(或分配)信息还可用于判断将分组传送到服务器12之前特定客户16需要等待多少个无线电分组。另外，只要信道状况改变，就有可能增加/减少ECC比特数以符合新的信道状况。因此，根据信源的信息速率是否改变，它需要动态的改变正向和后向带宽分配。

给定通信信道的时隙链路结构，需要网络时隙同步方案，以确保网络的主机装置(例如，服务器12)和其它的网络装置(例如，客户16)可以正确的彼此通信。

发明综述

在一实施例中，只要一无干扰(clear)信道估计表明前一个时隙未被其相关的装置利用，就允许在一公共通信信道内的一网络装置的指定时隙以外的传输，从而保持为计算机网的各个装置指定传输时隙的公共通信信道内的同步。无干扰信道估计最好考虑到通信信道内该装置相对其它网络装置的指定传输时隙。在某些情况下，无干扰信道估计是这样一个时间段，即预定的无干扰信道等待时间和通信信道内该装置相对其它网络装置的指定传输时隙的数值表示的乘积。无干扰信道等待时间本身作为网络连接过程的一部分，可由网络主机装置指定。

该网络装置可以配置成在其指定时隙之前构造一个或多个分组在网络内传输。例如，该装置可以包括一超前(early)传输计时器，配置成在指定时隙之前就启动构造这些分组。这允许超前传输，而不会过迟

在另一实施例中，保持第一装置内配置成在具有公共通信信道的计算机网中工作的传输时间计时器，其中网络内的每个装置指定一具体的传输时隙，以确保第一装置在与其相关的指定传输时隙内传输。但是，在收到计算机网内其指定传输时隙在第一装置之前的第二装置传输结束的指示后，允许第一装置通过公共通信信道传输，而与该传输是否出现在由传输时间计时器所指定的时间无关。例如，收到命令或传送的令牌。这里，第一装置也可以在其指定的传输时间之前构造一个或多个分组在网络内传输，以准备容纳这种令牌传送。概括的说，只要公共通信信道未被另一个网络装置利用，第一装置就可以通过该信道传输，这真的与传输时间计时器表示第一装置的指定时隙是否到达无关。

第一装置还可以保持无干扰信道估计指示器，此无干扰信道估计指示器考虑到通信信道内第一装置相对其它网络装置的指定传输时隙。因此，在无干扰信道估计指示器表明公共通信信道可用于传输后，第一装置就可以在该信道内传输，而与传输时间计时器表示第一装置的指定时隙是否到达无关。通常，无干扰信道估计指示在一时间段到期时作出，该时间段是一预定的无干扰等待时间和通信信道内第一装置相对其它网络装置的指定传输时隙的数值表示的乘积。无干扰信道等待时间可在连接该第一装置之后由网络主机装置指定。该无干扰信道估计传输方案可与通过命令或令牌传送等提供传输结束指示的方案一起使用，以允许没有延迟的传输。

阅览详细描述及其随后的附图之后，本方面的这些和其它特征和优点将变得很明显。

附图的简短描述

通过不是作为限制的实例来说明本发明，附图中：

图1说明作为本发明实施例的由无线协议支持的广义网络结构；

图2说明根据本发明的实施例的在子网内用于传输数据的分级安排；

图3是说明根据本发明的实施例的给子网增加客户过程的状态图；

图4说明根据本发明的实施例的配置了在保持网络同步中使用的一组计时器和计数器的网络客户装置；

图5是说明根据本发明的实施例的从服务器的角度来看向子网插入客户过程的状态图；

图6是说明根据本发明的实施例的服务器为新客户起始会话过程的状态图；

图7是说明根据本发明的实施例的从服务器的角度来看改变子网中信道的过程的状态图；

图8是说明根据本发明的实施例的从客户的角度来看子网的信道改变顺序的过程的状态图；和

图9是说明根据本发明的实施例的向子网在线插入子客户的过程的状态图。

详细描述

这里描述的是一种计算机网络的通信信道内网络主机装置(例如，服务器)和相关网络客户之间使用的网络时隙同步方案。本发明通常可用于各种网络环境，但在处于本地环境中的无线计算机网中特别有用。因此，参照本地环境的特定方面来讨论本技术方案。但是，此讨论决不能看作是限制本发明用到或用于其它网络环境中，在此讨论之后的权利要求书中陈述了本发明更宽的精神和范围。

下面的整个讨论中使用了一个重要的术语“信道”。如上所述，信道定义为用于扩频通信方案的传输频率(更正确的说，是传输频带)和伪随机(PN)码的组合。通常，多个可用的频率和PN码可以在子网10内提供多条可用信道。网络主机和客户能够搜索这些可用的信道以找到想得以彼此通信的信道。下面的表1说明根据此方案的示例性信道规划。

                           表1在一实施例中，采用利用两个频段的信道规划，下面更详细的描述这种方案之中信道选择的细节。

在四种网络工作情形下要解决子网10内的网络时隙同步：当客户唤醒时；当新客户在线出现时；当信道改变时；和当客户不在或关机时。将参照客户16和服务器12的各种有限的状态图解释这些情形。附图中，网络组件的工作状态写进圆圈中。根据当前状态所涉及的处理和/或接收的输出和到来消息的内容进行状态转变。任何接收或发射的消息(例如，命令)在状态转变线的旁边示出。例如状态转变线上的“A/B”表示转变到下一状态时收到消息“A”，并发送消息“B”作为应答。在其它的情况下，“A”是正在进行的处理的输出，“B”是有限状态机所采取的行动。“XX”代表“随意”的行动、输入或输出。在上述待审查的申请中提供了这些附图中标引的各种命令的完整描述。

如图3所示，当客户16唤醒时，它从接收模式开始(状态60)，并收听信道。如果客户16检测到信道上的行为，则收听确定服务器12是否处于改变信道的过程中(状态62)(下面进一步讨论)。如果识别到信道改变过程，客户16与子网10的其它部分一起改变信道(状态62)。当然，如果不在进行信道改变的过程中，客户16将只检测正常的信道通信。无论客户16是否要求改变信道，客户16都等待时隙Q(状态66)，并在该时隙向服务器12发送连接请求(CRQ)分组。CRQ分组以及这里所讨论的其它通信分组的的格式在上面引用的待审查申请中可以找到。但是，这些分组的具体结构在用于网络同步的本技术方案中并不关键。

响应该CRQ分组，服务器12检验到来请求的一致性(例如，通过周期地发送定址为发射客户的同一请求，可能每个网络帧一次，直到收到响应)。一旦确认客户的请求(例如，通过收到来自该客户的确认分组，之后客户进入等待状态68)，服务器12向客户16发送连接协定(CAG)分组。

CAG分组除了其它信息之外还包括有关给予新客户16的正向和后向带宽(例如，信道的时隙)信息。另外，为每种分组(例如，视频数据，音频数据等)设置每个数据分组中新客户16可以发送/期望的最大字节数。连接协定分组还包含有关新客户16从服务器开始传输需要等待(例如，在传送业务量之前)的数据帧总数和前一客户(例如，占用前一反向传输时隙的客户)标识的信息。

所有的客户通过计数从服务器开始传输收到的数据帧数来承诺它们各自的连接协定，并在收到来自前一个客户的最后一个数据帧结束后开始它们各自的传输。在计数的同时，如果客户通过前一个客户传送的命令(例如，令牌)遇到传输结束的指示，则该客户停止计数并立即开始它自己的传输。因此，使用命令是本技术方案确保网络时隙同步的一种机理。

在收到连接协定分组以后，客户16配置成在其分配的时隙(例如，B1、B2等)中传输数据并等待该时隙的轮到(come around)(状态70)。在该指定的时隙，客户16可以启动与服务器12的正常通信(状态72)并传送它具有的任何数据或命令。为了帮助保持正确的时隙同步，该配置过程的一部分涉及编程精确的时隙计时器(AST)。

图4说明根据本发明的实施例配置了AST54的客户16。AST54是一传统计时器(根据客户装置保持的适当的时钟信号在一规则基础上被增加或减少的寄存器或存储器单元)，作为连接过程的一部分，利用网络主机提供的信息对传统计时器编程。例如，网络主机(例如，服务器12)可以为新连接的客户提供它处于通信协议的时隙链路结构何处的指示(例如，它开始传输的时间)。然后通过利用AST54(在每次主机传输或每次相关客户传输时被重置)监视该时间，新连接的客户16可以精确地预计何时开始传输。

当然，此同步方案最好与其它的技术一起使用，例如这里所讨论的令牌传送操作、超前分组构造和无干扰信道估计，从而避免错误的触发或不必要的延迟客户传输。此外，在客户检测到前一个客户还未完成它自己的传输时，AST监视的时间到期不允许传输。否则，传输会重叠并引起网络内的混乱。

结合AST54地使用和下面讨论的其它同步方案，客户19还可并入超前触发计时器(ETT)55，以确保客户传输时隙到来时，分组已经准备好在子网内传输。也就是说，ETT55可用于提前在内部构造用于传输的分组，目的在于当客户的传输时隙可用时这些分组已组装并准备好传输。因此，ETT55(可以实现为传统计时器)利用分组构造引擎56(在一些情况下是客户16的一部分，或在其它情况下可以是无线电设备14的一部分)启动分组和它们的误差保护比特等的形成过程，从而在实际开始传输之前至少准备好一些分组。例如，在一实施例中，分组可以在实际传输之前组装和存储用于传输的一个网络帧。这种预组装有助于当正在形成传输序列的第一批分组时避免信道上的时间空闲。尽管在传输之前将数据收集为一个网络帧会在第一传输时隙给系统带来一个网络帧的等待时间，但可以预料此时间段会降低到几个毫秒。

上面的讨论假设客户16醒来寻找正使用的信道。但是，也有可能在客户16唤醒时，信道并不忙。在这种情况下，客户16传送连接请求分组，希望服务器12能响应，并等待一段随机的时间(状态74)。如果没收到响应，客户将改变信道。在新的信道处于接收模式(状态76)的同时，如果客户16检测到行为，则如上所述进一步与服务器12商议带宽的分配。否则，如果没有检测到信道行为，则客户再次传送连接请求分组并等待响应(状态78)。此过程将为所有可用的信道重复，直到发现服务器12。如果没有收到响应，则客户通知用户没有服务器可用并切断电源(状态80)。但是，如果在其中一个信道收到来自服务器12的响应，则客户商议连接(状态82)，然后如上所述开始正常的通信(状态84)。

从服务器的角度来看，如图5所示，客户16可以在线插入。例如，客户16可以在服务器12已经工作以后唤醒。服务器12配置成收听由寻找连接的新客户传送的连接请求分组的时隙Q(状态90)。在通过进一步交换连接请求分组与新的客户16同步之后，如上所述，服务器12通过请求主计算机13鉴别来检验客户的真实性(状态92)，主计算机13存储一列有效的客户ID。如果鉴别测试通过，则服务器12为客户分配新的客户会话标识符(CS-ID)(状态93)并为该信道重新分配带宽(状态94)。为了容纳新的客户需要重新分配带宽。之后，服务器12向新客户16传送连接协定分组，因此启动正常的通信。如上所述，每个状态92、93和94具有相关的超时参数(例如，用机载计时器保持该参数)。如果在超时周期内的任何时间都没有收到客户响应，则服务器12假设客户脱线并回复在Q时隙收听(状态90)。

如图6所示，当没有在线的客户16时，服务器12配置成驻留在空闲信道并保持在接收模式(状态95)直到检测到客户分组。为了确定一信道是否空闲，则检验每个信道的接收信号强度(无线电设备14提供)并选择能量最低的一个。接下来，分析任何收到的数据用于呈现有效的数据分组，而不是连接请求分组。如果收到任何其它的分组，特别是标记了服务器产生的分组，则信道宣布进入忙状态。另一方面，如果在一条信道上收到的分组除了等待连接的客户产生的连接请求分组之外不包含任何有效数据，则信道宣布进入空闲状态。如果根本没有受到数据分组，则服务器12在该信道保持接收模式(状态95)，并等待客户的连接请求分组。其间，如果该信道被位于当前服务器的无线覆盖区域附近的另一个子网占用，则该服务器转换到另一条信道并等待客户请求。如果所有的信道都被占用，则服务器12保持周期的改变信道直到找到空闲信道。注意如果客户16一直检测到来自两个服务器12的分组，则客户16意识到该信道存在干扰并且不通过无线链路建立连接。同样，如果服务器12一直检测到来自另一个服务器的分组，则该服务器不再试图在该信道建立任何客户连接。这两项措施确保一个子网的服务器不会占用临近子网的客户。此外，为了避免一个服务器的客户被临近子网的另一个服务器捕获到，必须为每个子网10使用唯一的标识符。

客户16例如可以通过传送连接请求分组使服务器12行动。客户16然后可以回复到从动模式(例如，具有超时选择)。一旦收到客户请求，则服务器12周期地传送连接请求分组，并如上所述等待(状态96)客户16落入在线。在通过传输确认客户的从动模式之后，服务器12测试客户的真实性(状态97)，如果成功，则向客户16提供连接协定。如果在鉴别过程的任何时间主计算机13碰巧占用了比客户16响应所需的时间多的时间，则服务器12会重发连接协定分组来延迟客户16，而不真正期望来自客户16的确认。在传送连接协定之后，服务器12分配新的CS-ID(状态98)并等待(状态99)客户16确认该传送。此后将开始正常的通信(状态100)。

首先使客户主动，然后在服务器12唤醒后将客户变成从动，则能确保子网10不工作时对空闲信道的干扰低。当然，在其它的实施例中，服务器12可以在固定的间隔轮询整个信道的客户16。但是，这种方案会使信道即使在子网10不工作的时候也忙，因此会拒绝该信道用于其它邻近的子网。

在一些实施例中，用来自服务器12的同一输入支持多客户16(或静区(shadow)客户18)。在这种情况下，只需要传送一个正向数据分组(客户ID为第一客户的ID)的拷贝。其它的客户可以当成静区客户，它们每个都与服务器12具有单独的命令分组。

在多客户方案中，当一个客户16醒来迟时，它等待静止(Q)时隙并在该时隙开始传输命令分组。但是，有可能一个以上的客户在服务器12之后唤醒，本技术方案提供一种装置，用来解决如果两个或多个客户16都试图在Q时隙传送时潜在出现的碰撞。为了避免这种碰撞，客户16可以随机选择(或不)在Q时隙插入各自的请求。首先被服务器12识别的客户16将首先加入到子网10等等。

下面的表2(其中Tx表示发射状态的无线电设备14，Rx表示接收状态的无线电设备14)详细表示了多客户方案，和在线插入新客户的普通状态图。

               表2

时隙类型	服务器	客户1	客户2	客户3	…	客户N	新客户
								F	Tx	Rx	Rx	Rx	Rx	Rx	Rx
T	Tx到Rx	Rx到Tx	Rx	Rx	Rx	Rx	Rx
								B1	Rx	Tx	Rx	Rx	Rx	Rx	Rx
T	Rx	Tx到Rx	Rx到Tx	Rx	Rx	Rx	Rx
								B2	Rx	Rx	Tx	Rx	Rx	Rx	Rx
…	…	…	…	…	…	…	…
								BN	Rx	Rx	Rx	Rx	Rx	Tx	Rx
T	Rx	Rx	Rx	Rx	Rx	Tx到Rx	Rx到Tx
								Q	Rx	Rx	Rx	Rx	Rx	Rx	Tx
T	Rx到Tx	Rx	Rx	Rx	Rx	Rx	Tx到Rx
								F	Tx	Rx	Rx	Rx	Rx	Rx	Rx

因为时隙排列已经被指定，如果一个客户由于某种原因响应迟了，则其它客户也无法抓取它们的指定时隙。这会导致宝贵的带宽浪费。相应的，本技术方案为此问题提供了双重解决方案。

首先，需要每个客户16跟踪占用该信道的当前客户，从而尝试检测在线的紧邻的前一个客户。如果信道静止，则当前客户在开始自己的传输之前等待预定长度的时间。在一实施例中，该等待时间长度取决于两个客户之间允许的静止时间门限(称为无干扰信道估计或CCA时间)和在当前客户之前已经传输的客户数目。例如，等待时间可以是CCA门限和已经传送的装置数目的乘积。因此，该等待时间的计算利用了在连接建立期间建立的传输次序。唯一的例外是静止时间是Q时隙，当所有的在线客户16限制传输时。

如上所述，CCA传输(即，客户根据等待时间超时的传输)本质上是客户作出的信道空闲和因此适于传输的判断结果。每个客户装置跟踪从网络主机完成传输开始有多少个装置已经完成传输。这可以利用计数器来完成，每次检测到客户传输计数器就增大计数，这种计数器的实现方式是本技术领域所公知的。然后，通过获知自己在网络帧中位置的索引(在建立连接时从网络主机收到的值)，每个客户装置可以确定何时启动CCA传输。这最好用例子来说明。

每个客户装置可以将相关的CCA计时器57(参见图4)编程为预定值。网络主机可以在建立主机-客户连接时指定此值，该值通常表示一时间段，该时间段必须在网络客户允许假设另一个客户不使用该信道之前到期。现在，假设一客户装置是线上主机装置之后第5个传输的装置，假设它检测到线上的第二装置已经完成传输之后的无干扰信道(例如，因为它的CCA计时器57超时)。因为该装置的线上的第5个，所以它无法立即开始自己的传输(毕竟，线上还有两个客户装置在它之前)。但是，第5装置此时可以增加相关的CCA计数器58。然后如果第3和第4装置都静止(即，如果第5装置的CCA计时器57又连续超时两次)，则该第5装置将再使CCA计数器58增加两次，并在检测到第3个CCA后立即开始自己的传输。

注意在上述的例子中，线上的第3装置还检测到不存在第二装置的传输，因此如果它真有业务量发送的话可以立即开始自己的传输。换句话说，第3装置的等待时间只是从不存在第2装置传输开始的一个CCA超时，而第5装置的等待时间是3个CCA超时周期。同样，线上的第4装置是从第二装置之后的两个CCA超时周期。利用确定何时开始CCA传输的客户时隙分配允许客户装置在通信信道的时隙链路结构内保持它们彼此的相对顺序。

该解决方案用于确定如果客户由于某种原因响应迟了而不再捕获传输时隙的第二部分如下：服务器12观察任何信道接通并采取适当的行动连接/断开任何一直延迟的客户。当这种响应延迟发生时，视频产生客户/服务器相应的减少下一视频时隙中的输出数据的大小。这允许保持正确的时隙同步。视频产生客户/服务器跟踪空闲信道长度，并在当前/下一视频时隙适当地降低输出。

为了容纳新的客户，时隙Q的大小至少应当是运送连接请求分组的一个无线数据帧40长。因此，新客户16可以接收所有的数据帧，学习当前会话中的数据帧结构，然后在最后一个在线客户和服务器12的传输之间将连接请求插入到时隙Q。在检验多个事务处理(例如服务器传输之间)的一致性之后可以确认该请求。注意无线电转向时间需要记住而且不与Q时隙混淆。这可以用计时器验证。

为了向新客户通知服务器12已经识别它的连接请求，服务器12需要向新客户发送分组。因此，服务器12需要确定假设在服务器之后开始传输的第一客户(即，已经分配时隙B1的客户)不应当与服务器12在F时隙结束向新客户发送的最后一个分组重叠。因此，服务器在传输结束时可以广播令牌传送。在线的第一客户在从服务器12收到令牌传送(和如果要求的话允许无线电转向时间之后)或空闲信道超时之后可以开始传输。

如上所述，当改变信道时，所有的客户16需要再次与服务器12同步。当服务器12或其中一个客户16经历严重的信道损坏(例如，尽管存在天线分集和/或更高程度的ECC)后会出现信道转换。在这些方案中，服务器12搜索另一条信道，尝试寻找干扰较不严重的信道。如果确定新的信道提供更好的通信操作前景，服务器12启动信道改变或转换操作。

图7从服务器12的角度说明两个信道的子网的信道改变顺序。如果在正常通信期间(状态101)，服务器12在搜索新的信道之前确定信道状况已经或将要变得不可接受，服务器12通知所有的客户在一段时间内保持静止。此过程重复多次(状态102)(例如五次)，以确保所有的客户16收到消息。作为响应，期望客户传送确认，但是，即使没有收到来自所有在线客户的确认，服务器12的计时器可以超时，允许服务器12调谐无线电设备14以检查其它的信道(状态104)。如果新的信道空闲，则服务器12转换回到原始的信道(例如，对于一个实施例来说，在预定的收听周期4秒以后)，向在线的所有客户16广播改变信道消息(有可能的话重复直到5次)并等待接收来自客户16的各个改变信道确认(Ack.)消息(状态106)。每个客户16只有在发送改变信道Ack.消息之后改变信道。如果在等待预定的时间长度之后，服务器12还没有收到来自一个或多个在线客户16的响应，服务器12判断客户无法到达。同样，客户16在等待预定的时间量之后没有收到来自服务器的消息就判断服务器12无法到达，并主动改变信道。在所有的在线客户16响应之后或超时状态之后服务器12转换到新的信道。

一旦在新的信道，客户16等待服务器12开始通信。服务器12广播改变信道Ack.消息(状态108)以宣布自己出现在新的信道并期望来自每个客户16的改变信道Ack.。如果一个或多个客户16在预定几次尝试内没有响应，服务器12判断客户16暂时不在。相应的，服务器12(例如，通过传送新的连接协定)改变客户16的响应顺序以排除不在的客户。在等待(状态110)所有的客户16确认出现在新的信道(或超时周期到期后)，服务器12为新的信道更新呼叫一响应时隙顺序并向所有的客户16发送新的连接协定。此后恢复正常的通信(状态112)。

如果客户16到达新的信道晚了，则需要等待服务器的响应。如果服务器12已经判断客户16不在，则客户16等待直到恢复正常通信，然后在静止(Q)时隙发送改变信道Ack.消息。当服务器12收到这种消息时，它发送连接协定并将后来者包含在网络中。

为了使与迟到客户有关的任何用户在此期间不受影响，则利用两项措施。首先，所有的客户16配置成提供视频帧冻结和/或音频重复，以模拟用户级的平滑会话。第二，服务器12在预定时期内保持会话细节，该预定时期长到足以允许轻易的重新连接。只有在预定的等待周期到期后缺席的客户16才最终从服务器的在线客户列表中删除(状态114)。

如果服务器12收到已经从在线列表中删除的非常晚的客户16的改变信道Ack.消息，则建议客户16通过发送连接请求建立重新连接。在这种情况下，客户16可以通知用户此链路丢失。这类似于用户级的功率低频干扰，并提醒用户重新与服务器12建立连接。

在信道选择期间(例如，信道改变操作的开始或一部分)，服务器12需要通过当前信道和具有相同PN码和/或链路ID的潜在存在的链路来检测已经工作的子网10。这种情况的发生概率期望非常低，但它并不为零。链路ID对于链路/子网/网元是唯一的。为了确保这种唯一性，可以提醒用户在子网安装期间输入唯一的口令(例如，社会安全号码或其它类似长度的唯一字母数字串)。口令可以由服务器12(和/或主计算机13)解释，并用于建立唯一的链路ID和PN码。这些值可以在所有的会话中保持相同，除非用户决定改变它们(例如，通过重新安装子网10)。

在一实施例中，可以使用11比特的PN码(巴克(Barker)码)，但也可以使用更高的比特长度，以确保唯一性和因此提供附加的安全性。服务器14和/或主计算机13保持可用的PN码表，根据用户输入的口令选择其中一个码。由于相邻的子网10使用相同的PN码而导致干扰增加时，可以改变PN码。

如果两个信道都被占用或具有较大的干扰，则服务器12可以采取两项行动的其中一个。如果存在信道干扰严重的少数几个客户16，则服务器12决定断开它们。另一方面，如果涉及的客户16的数量，服务器12可以决定等待一会儿并稍后尝试该信道。在任一情况下，很大，则服务器12需要向每个所涉及的客户16发送稍候再试命令，直到收到来自每个受影响的客户16的断开Ack.消息。

现在图8说明在示例性的两个信道子网中的自客户侧的信道转换操作。如果在正常通信(状态120)期间，命令客户16保持静止，则客户16传送确认(例如，断开Ack.)，然后等待(状态122)来自服务器12的进一步的命令。如果服务器12广播改变信道消息，客户16确认，然后改变信道。或者，如果在等待预定时间量之后，客户16没有收到来自服务器的任何消息，则客户16可以判断服务器12无法到达，所以主动改变信道。

一旦在新的信道中，客户16等待服务器12开始通信(状态126)。服务器12广播改变信道Ack.消息以宣布自己出现在新的信道并期望来自每个客户16的改变信道Ack.。相应的，客户16确认它出现在新的信道中并等待来自服务器12的新的连接协定(状态128)。在与服务器12再次商议连接协定之后，客户16等待正常的通信恢复(状态130)。(状态130)。

如果客户16到达新的信道晚了，则需要等待服务器的呼叫响应。如果服务器12已经判断客户16不在，则客户16等待直到恢复正常通信，然后在静止(Q)时隙发送改变信道Ack.消息(状态132)。当服务器12收到这种消息时，它发送连接协定并将后来者包含在网络中。为了使与迟到客户有关的任何用户在此期间不受影响，客户16可以提供视频帧冻结和/或音频重复，以模拟用户级的平滑会话。

如果服务器12收到已经从在线列表中删除的非常晚的客户16的改变信道Ack.消息，则建议客户16通过发送连接请求建立重新连接。在这种情况下，客户16可以通知用户此链路丢失(状态134)。这类似于用户级的功率低频干扰，并提醒用户重新与服务器12建立连接。在信道选择期间，如果客户16在较长的时间内失去了与服务器12的联系，则通知用户这种情况并断开(状态136)。

类似于客户16，子客户20也可以在线插入到工作子网(即，也称为热插入)。如图9所示，但子客户20唤醒时，它经通信链路21发送登记分组到相关的客户(状态220)。在某些情况下，通信链路21可以是无线链路(例如，红外通信链路)，而在其它实施例中可以是有线链路。

在收到来自子客户20的传输以后，客户16鉴别子客户(状态222)，例如通过检验它的登记识别信息与一列已知/授权的子客户。在一些情况下，这需要与服务器12通信。如果识别子客户20，则客户16构造一子客户会话指示符，它可以从与客户在线工作的其它子客户中唯一的识别新的子客户。然后，客户16项服务器12传送增加子客户命令(进一步参见下面)(状态224)。增加子客户命令包括子客户会话指示符和下面更详细讨论的子客户的特性。

服务器12在收到增加子客户命令之后，通过记录子客户会话ID和确定子网是否可以容纳增加的新的子客户(例如无线链路上是否有足够的带宽用于容纳从/到新的子客户发送的命令)来完成子客户鉴别过程(状态226)。如果鉴别过程成功，则服务器通过将它插入到在线业务表中和发送给相关客户一子客户已加入命令来将新的子客户加入到子网中。如果无法容纳新的子客户，或者被拒绝，则服务器发送子客户未加入命令。

不管服务器的决定如何，鉴别过程的结果从客户发送到子客户(状态228)。如果接受子客户，则开始正常的操作并与客户和服务器12通信(状态230)。如果拒绝子客户，则断开连接(状态232)。在两种情况下，用户可以通过在显示装置上显示正确的状态消息而通知增加或拒绝子客户。

在网络操作期间，子客户20可以被服务器12或相关的客户16断开连接。例如，子客户20在预定的时间长度内不工作，则客户16可以断开子客户20。在这种情况下，客户16可以向服务器12建议这种情况并请求从服务器的在线装置列表中删除断开的子客户(参见下面删除子客户和子客户已删除命令的讨论)。

在其它的情况下，服务器12可以决定直接删除子客户20，例如如果在主机13运行的应用程序不支持特定的子客户(或在这方面的客户)。另外，网络保持和关闭操作需要子客户(和客户)自动删除。

因此，已经描述了用于同步在计算机网通信信道内的通信的方案。尽管已经参照特定的实施例讨论了，本发明不应当受到限制。相反，本发明只应当用随后的权利要求书来衡量。

Claims (18)

1、一种方法，包括：只要一无干扰信道估计表明前一个时隙未被其相关的装置利用，通过允许在一公共通信信道内一装置的指定时隙以外进行传输，保持在具有用于计算机网络的各个装置的指定传输时隙的该公共通信信道内的同步。

2、根据权利要求1的方法，其中无干扰信道估计考虑到通信信道内该装置相对其它网络装置的指定传输时隙。

3、根据权利要求2的方法，其中无干扰信道估计包括这样一个时间段，其是预定的无干扰等待时间和通信信道内该装置相对其它网络装置的指定传输时隙的数值表示的乘积。

4、根据权利要求3的方法，其中无干扰信道等待时间作为网络连接过程的一部分，可由网络主机装置指定。

5、根据权利要求1的方法，其中该装置可以配置成在该指定时隙之前构造一个或多个分组用于在网络内传输。

6、根据权利要求5的方法，其中该装置包括一超前传输计时器，配置成在指定时隙之前就起动构造一个或多个分组用于在网络内传输。

7、一种方法，包括保持第一装置内的传输时间计时器，该第一装置配置成在具有一公共通信信道的计算机网络中工作，其中网络内的每个装置被指定一具体的传输时隙，以确保第一装置在与其相关的指定传输时隙内传输。

8、根据权利要求7的方法，其中在收到计算机网络内指定传输时隙在第一装置之前的第二装置传送的令牌后，允许第一装置通过公共通信信道传输，而与该传输是否出现在传输时间计时器所指定的时间无关。

9、根据权利要求8的方法，其中第一装置在其指定的传输时间之前构造一个或多个分组在网络内传输。

10、根据权利要求7的方法，其中第一装置在其指定的传输时间之前构造一个或多个分组在网络内传输。

11、根据权利要求7的方法，其中只要其它的网络装置未利用该信道，第一装置就通过公共通信信道传送，而与传输时间计时器表示第一装置的指定时隙是否到达无关。

12、根据权利要求7的方法，其中第一装置进一步保持无干扰信道估计指示器，此无干扰信道估计指示器考虑到通信信道内第一装置相对其它网络装置的指定传输时隙。

13、根据权利要求12的方法，其中在无干扰信道估计指示器指示公共通信信道可用于传输后，第一装置就可以在该信道内传输，而与传输时间计时器表示第一装置的指定传输时间是否到达无关。

14、根据权利要求13的方法，其中无干扰信道估计指示在一时间段到期时作出，该时间段是一预定的无干扰等待时间和通信信道内第一装置相对其它网络装置的指定传输时隙的数值表示的乘积。

15、根据权利要求14的方法，其中预定的无干扰信道等待时间由第一装置与其连接的网络主机装置指定。

16、根据权利要求15的方法，其中第一装置在其指定的传输时间之前构造一个或多个分组用于传输。

17、根据权利要求15的方法，其中在收到计算机网内指定传输时隙在第一装置之前的第二装置传输结束指示后，允许第一装置通过公共通信信道传输，而与该无干扰信道估计是否已作出无关。

18、根据权利要求17的方法，其中第一装置在其指定的传输时隙之前构造一个或多个分组在网络内传输。

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