DE102009006898A1

DE102009006898A1 - Konkurrenzzugriff auf ein Kommunikationsmedium in einem Kommunikationsnetz

Info

Publication number: DE102009006898A1
Application number: DE200910006898
Authority: DE
Inventors: Neal J. King; Vladimir Oksman; Charles Bry
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Intel Corp
Priority date: 2008-01-31
Filing date: 2009-01-30
Publication date: 2009-08-13
Anticipated expiration: 2029-01-31
Also published as: DE102009006898B4

Abstract

Ein Verfahren zum Bereitstellen eines Komkurrenzzugriffs auf eine Kommunikationsmedium (406) in einem Kommunikationsnetz (400) weist ein Übertragen einer Prioritätsinformation (602) für jeden von mehreren Netzknoten (404) vor einer gemeinsam genutzten Konkourrenzübertragungsgelegenheit auf. Die Prioritätsinformation (602) für jeden Knoten (404A-404D) zeigt einen Prioritätspegel eines Rahmens an, welchen der Knoten (404A-404D) beabsichtigt, auf dem Kommunikationsmedium (406) während der gemeinsam genutzten Konkurrenzübertragungsgelegenheit zu übertragen. Mindestens einer der Knoten (404) ist einem Konkurrenzfenster (606A, 606B) von mehreren Konkurrenzfenstern (606) innerhalb der Übertragungsgelegenheit auf der Grundlage der übertragenen Prioritätsinformation (602) zugeordnet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen eines Konkurrenzzugriffs auf ein Kommunikationsmedium in einem Kommunikationsnetz.
Hintergrund der Erfindung
Ein Heimnetz oder auch privates Kommunikationsnetz (home networking, HN) bedingt typischerweise die Verteilung von Breitbanddiensten innerhalb eines Kundengebäudes und eine Kommunikation zwischen verschiedenen Einheiten der Kundenausrüstung. Sowohl drahtgebundene als auch drahtlose Heimnetzlösungen werden derzeit verwendet. Bei drahtgebundenen Lösungen umfasst eine typische Heimnetzumgebung mehrere Netzknoten, welche mit einem drahtgebundenen Medium verbunden sind. Bei drahtlosen Lösungen kommunizieren Stationen typischerweise mit einem Zugriffspunkt (access point), welcher ein zentraler Knoten des Netzes ist. Der Zugriffspunkt übermittelt empfangene Nachrichten zu adressierten Knoten oder leitet empfangene Nachrichten zu adressierten Knoten weiter.
Bei sowohl drahtlosen als auch drahtgebundenen Lösungen kommunizieren Heimnetzknoten typischerweise mit einem Wohnbezirksnetzübergang (residential gateway, RG) für Breitbanddienste, wie Fernsehen und eine Sprachübertragung über das Internetprotokoll (voice over internet protocol, VOIP). Andere Heimnetzknoten übertragen Daten von privaten Quellen mit digitalem Inhalt in dem Kundengebäude, wie z. B. von einem digitalen Videorecorder (DVR) oder einem Computer Streaming Video.
Breitbanddienste und proprietäre Anwendungen für Heimnetzsysteme weisen typischerweise genaue Anforderungen an eine Qualität des Dienstes (quality of service, QoS) auf. Eine typische Heimnetzumgebung umfasst auch Vorrichtungen, welche kei ne speziellen QoS Anforderungen stellen. Beispiele von solchen Vorrichtungen sind Drucker, elektronische Eingabegeräte, wie z. B. ein Scanner, verschiedene Arten von Hausautomatisierungsvorrichtungen (z. B. automatisierte Heiz- und Kühlsysteme), Sicherheitsvorrichtungen (z. B. Einbruchalarmsysteme), sowie weitere Vorrichtungen. Bei einigen Heimnetzsystemen stehen die Vorrichtungen im Wettbewerb um einen Zugriff auf das Kommunikationsmedium und Kollisionen von übertragenen Daten können auftreten.
Wie zuvor erwähnt, weisen Breitbanddienste für Heimnetzsysteme typischerweise genaue Anforderungen an eine Qualität des Dienstes (quality of service, QoS) auf. Die QoS Anforderungen sollen eine akzeptable Qualität des Dienstes garantieren, indem Bereiche von Schlüsselparametern, wie z. B. eine Verzögerung, eine Verzögerungsveränderung (ein sogenannter „Jitter") und eine Bitrate, definiert werden. Ein Kernpunkt, welcher beim Erfüllen von QoS Anforderungen adressiert wird, ist eine Kollisionsvermeidung, d. h., ein Verhindern einer Situation, in welcher mehr als ein Knoten gleichzeitig Daten überträgt. Ein Ansatz zum Bereitstellen einer Kollisionsvermeidung wird synchronisierter Medienzugriff genannt (synchronized media access) und wird derzeit bei IEEE 802.11e, IEEE 1394 und weiteren Heimnetztechnologien verwendet.
Bei dem Ansatz des synchronisierten Medienzugriffs wird die gesamte Zugriffszeit in Medienzugriffssteuerzyklen (medium access control cycles, MAC-Zyklen) unterteilt. Jeder Heimnetzknoten kann nur in einem Zeitschlitz (timeslot, TS), welcher ihm von einem Hauptknoten, einem sogenannten Masterknoten, zugewiesen wird, innerhalb eines Übertragungsgelegenheitsteils (transmission opportunity Part, TXOP) eines MAC-Zyklus übertragen. Der Masterknoten ist für ein Zuordnen der Zeitschlitze zu den Knoten, welche eine Erlaubnis für ein Übertragen während des Zyklus anfordern, verantwortlich, so dass jeder Knoten eine bestimmte Menge von Daten ohne Kollisionen übertragen kann. Um den Knoten die zugeordnete Zeit schlitzinformation bereitzustellen, überträgt der Master eine Zeitmarkierung und einen Medienzugriffsplan (media access plan, MAP). Die Zeitmarkierung, welche auch „beacon" genannt wird, ist eine Zeitreferenz für alle Knoten in dem Netz, wohingegen der MAP die Zuordnungen von Übertragungsgelegenheiten während des MAC-Zyklus identifiziert.
Für Netzknoten, welche keine genauen QoS Anforderungen aufweisen, ist es üblich, Perioden zu definieren, welche von mehreren Stationen gemeinsam verwendet werden, um Daten zu übertragen. In diesem Fall können Kollisionen absehbar auftreten (was der Grund ist, warum eine QoS schwierig zu garantieren ist), aber können auf ein Minimum gehalten werden. Dies kann auf verschiedene Arten und Weisen erreicht werden. z. B. kann die Reihenfolge, in welcher Übertragungsgelegenheiten von den Knoten beansprucht werden, durch den Master vorbestimmt werden. Die Reihenfolge kann auch willkürlich sein, aber die Wahrscheinlichkeit von Kollisionen wird durch zufälliges Verteilen der Zeit für ein Beanspruchen verringert.
Alle diese Konzepte setzen eine Trägerüberwachungsfunktion in den Knoten voraus, welche ein Erfassen, ob ein weiterer Knoten derzeit überträgt, einbezieht. Derartige Verfahren werden zusammengenommen „CSMA/CA" (Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance, Vielfachzugriff mit Leitungsüberwachung/Kollisionsvermeidung) genannt. Beispiele von CSMA/CA sind die ITU-T Recommendation G.9954, IEEE 802.11 und weitere. Ein Ziel von CSMA/CA ist, den Durchsatz des Netzes zu optimieren, indem einerseits die Anzahl von Kollisionen verringert wird und andererseits eine Effizienz einer Mediumverwendung erhöht wird. Diese Ziele sind gegenseitig widersprüchlich.
Eine spezielle Schwäche von einigen CSMA/CA-Systemen ist, dass eine Anpassung an übermäßigen Verkehr nur stattfindet, nachdem Kollisionen aufgetreten sind. Wenn der Verkehr fort während stark bleibt, muss jeder Knoten wieder das gleiche Verfahren eines Trainierens und eines Erhöhens einer Konkurrenzfenstergröße (contention window size, CWS) durch Kollisionen durchlaufen. Eine spezielle Schwäche von einigen anderen CSMA/CA-Systemen ist, dass sie die Anzahl von Kollisionen verringern, indem der Verkehr mit niedriger Priorität von dem Wettbewerb ausgeschlossen wird, mit dem Nachteil, dass Übertragungen mit niedriger Priorität unendlich verzögert werden.
1 ist ein Diagramm, welches einige Beispiel-MAC-Zyklen darstellt. Drei aufeinanderfolgende MAC-Zyklen 104A–104C (d. h., Zyklus N, Zyklus N + 1 und Zyklus N + 2) sind in 1 gezeigt. Zu Beginn der MAC-Zyklen 104A–104C überträgt ein Masterknoten jeweilige Mediumzugriffspläne (MAPs) 102A–102C. Die MAC-Zyklen 104A–104C und die MAPs 102A–102C sind auf einer horizontalen Zeitachse in 1 angeordnet, welche in mehrere Zeitschlitze 106 unterteilt ist.
Die MAPs 102A–102C definieren die Zuordnung von Übertragungsgelegenheiten (TXOPs) zu den Knoten. Jeder der MAC-Zyklen 104A–104C weist mehrere TXOPs auf. In dem dargestellten Beispiel weist der MAC-Zyklus 104B die TXOPs 108A–108D auf, d. h., TXOP₁, TXOP₂, TXOP_n-1 und TXOP_n. Die TXOPs können entweder einem speziellen Knoten, wie in dem MAP definiert, zugeordnet sein, oder können eine gemeinsam genutzte Konkurrenz-TXOP sein, während welcher viele Knoten um das Medium im Wettbewerb stehen können.
Verschiedene derzeitige Heimnetztechnologien verwenden einen Konkurrenzzugriff mit einer Kollisionsvermeidung. In dem IEEE Standard 802.11 ist der CSMA/CA-Mechanismus unter Verwendung einer zufälligen Wartezeit realisiert. 2 ist ein Diagramm, welches ein Beispielverfahren zum Bereitstellen eines Konkurrenzzugriffs mit einer Kollisionsvermeidung darstellt. Bei diesem Verfahren beobachtet ein Netzknoten zuerst das Medium bis es frei ist, d. h. bis keine Knoten senden. Wie in dem Beispiel der 2 gezeigt, wird der Knoten erfassen, dass ein Rahmen 202 übertragen wird, und wird auf eine Fertigstellung der Übertragung warten. Der Knoten wartet dann eine zusätzliche spezifizierte Zeitdauer, welche als eine minimale Lücke zwischen Rahmen (minimum inter-frame gap, MIFG) 204 bezeichnet wird. Zu dem Zeitpunkt erreichen die Knoten einen Startreferenzpunkt 206, ab welchem jeder Knoten autonom eine Verzögerungszeit (deferral time, DT) 208 und ein Konkurrenzfenster (contention window, CW) 210 zuordnet.
Das Ende der Verzögerungszeit 208 markiert den Anfang des Konkurrenzfensters 210. Das Konkurrenzfenster 210 enthält eine ganzzahlige Anzahl von Mikro-Zeitschlitzen (microtimeslots, MTS), wie z. B. Mikro-Zeitschlitze 212A–212C. Die Mikro-Zeitschlitze werden zusammen als Mikro-Zeitschlitze 212 bezeichnet. Jeder Knoten wählt zufällig einen der Mikro-Zeitschlitze 212 als den geplanten Startpunkt für seine Übertragung aus und beginnt das Medium wieder zu überwachen. Der ausgewählte Zeitschlitz für einen Knoten wird hierin als eine Zugriffszeit bezeichnet und ist die Zeit innerhalb des Konkurrenzfensters, zu welcher der Knoten versuchen wird, auf das Medium zuzugreifen, um einen Rahmen zu übertragen. Wenn ein Knoten keinen Start einer Übertragung eines anderen Knoten vor seinem ausgewählten Mikro-Zeitschlitz 212 erfasst, beginnt der Knoten zu übertragen. Wenn ein Knoten erfasst, dass ein anderer Knoten eine Übertragung vor seinem ausgewählten Mikro-Zeitschlitz gestartet hat, beginnt der Knoten keine Übertragung, sondern wartet bis das Medium wieder ruhig, d. h. frei, ist, bevor das Verfahren zum Zugreifen auf das Medium fortgesetzt wird.
Das zuvor unter Bezugnahme auf 2 beschriebene Verfahren vermeidet Kollisionen nicht vollständig, aber es verringert ihre Wahrscheinlichkeit, da das Verfahren die Startzeiten der unterschiedlichen Knoten, welche um das Medium innerhalb des Konkurrenzfensters 210 im Wettbewerb stehen, verteilt. Wenn zwei Knoten unterschiedliche Mikro-Zeitschlitze 212 auswählen (z. B. ein erster Knoten wählt einen Zeitschlitz 212A aus, welcher unterschiedlich zu einem Zeitschlitz 212B ist, welcher von einem zweiten Knoten ausgewählt wird), gibt es keine Kollision zwischen diesen beiden Knoten. Wenn viele Knoten im Wettbewerb stehen und das Konkurrenzfenster 210 klein ist, ist die Wahrscheinlichkeit, dass zwei Knoten den gleichen Mikro-Zeitschlitz auswählen (und somit kollidieren) hoch. Die Größe des Konkurrenzfensters 210 kann auf der Grundlage, wie häufig erneute Übertragungen auftreten, eingestellt werden (z. B. überwacht jeder Knoten die Häufigkeit von erneuten Übertragungen und stellt das Konkurrenzfenster 210 dementsprechend ein). Wenn erneute Übertragungen zu häufig sind, kann das Konkurrenzfenster 210 exponentiell vergrößert werden. Die obige Technik stellt Entscheidungen bereit, um das Konkurrenzfenster 210 auf der Grundlage der Rate von nicht erfolgreichen Übertragungen zu vergrößern, d. h. es wird keine Vorhersage verwendet.
3 ist ein Diagramm, welches eine veränderte Version des Beispielverfahrens zum Bereitstellen eines Konkurrenzzugriffs mit einer Kollisionsvermeidung, welche in 2 gezeigt ist, darstellt. Wie in 3 gezeigt, beobachten die Netzknoten wieder das Medium, bis es frei wird (warten z. B., bis der Rahmen 202 übertragen ist) und warten dann für die MIFG 204 Zeitdauer. Zu diesem Zeitpunkt stellen die Knoten, welche um das Medium im Wettbewerb stehen, eine Anzeige bezüglich der Art von Verkehr (in Form eines Prioritätspegels), den jeder Knoten zu senden beabsichtigt, bereit. Wie in 3 gezeigt, gibt es Zeitschlitze, welche Prioritätsauflösungsschlitze (priority resolution slots, PRS) 302 genannt werden und welche vor dem Startreferenzpunkt 206 gesendet werden. Während der PRS-Dauer 302 senden die Knoten, welche um das Medium im Wettbewerb stehen, ein kurzes Signal aus, welches die Priorität des Rahmens anzeigt, welchen sie zu senden planen. Alle Knoten beobachten die PRS 302. Wenn ein Knoten während der PRS 302 eine Ankündigung eines Rahmens erfasst, welcher eine höhere Priorität als der Rahmen aufweist, den der Knoten zu senden geplant hat, greift der Knoten nicht in den Wettbewerb ein.
Nach den PRS 302 wählen die Knoten, welche Rahmen in der höchsten Prioritätenklasse aufweisen, ihre Verzögerungszeit 208 und das Konkurrenzfenster 210 aus, wählen zufällig einen Mikro-Zeitschlitz innerhalb des Konkurrenzfensters 210 aus und überwachen das Medium. Wenn ein Knoten erfasst, dass kein anderer Knoten eine Übertragung vor seinem ausgewählten Mikro-Zeitschlitz beginnt (d. h., vor seiner gewählten Zugriffszeit), beginnt der Knoten eine Übertragung. Wenn ein Knoten erfasst, dass ein anderer Knoten eine Übertragung vor seinem ausgewählten Mikro-Zeitschlitz begonnen hat, überträgt der Knoten nicht, sondern wartet bis das Medium ruhig ist, bevor das Verfahren zum Zugreifen auf das Medium fortgesetzt wird.
In dem in 3 gezeigten Beispiel greifen nur Knoten, welche Datenrahmen mit der höchsten Priorität unter allen gemeldeten Rahmen aufweisen, in den Wettbewerb um das Medium ein. Dies ermöglicht, die mittlere Größe des Konkurrenzfensters 210 zu verringern, und vermeidet „Totzeiten", während welcher kein Knoten überträgt. Die Größe des Konkurrenzfensters 210 wird in diesem Beispiel jedoch nicht optimiert, da die tatsächliche Anzahl von Knoten in einer beliebigen Prioritätsklasse unbekannt ist.
Einige bekannte Lösungen weisen feste Einstellungen für den Konkurrenzfensterparameter auf, welcher nicht auf eine sich ändernde Zusammensetzung des Verkehrs in unterschiedlichen Prioritätsklassen angepasst wird. Diese Lösungen stellen daher keinen effizienten Betrieb bereit. Weiterhin ermöglicht die Einstellung eines Konkurrenzfensters auf der Grundlage einer vergangenen Leistung (z. B. auf der Grundlage von Statistiken von vorhergehenden Kollisionen) auch nur eine begrenzte Effizienz des Betriebs.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein verbessertes Verfahren eines Konkurrenzzugriffs auf ein Kommunikationsmedium in einem Kommunikationsnetz bereitzustellen. Weiterhin ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Übertragungszeitverschwendung durch Kollisionen zu verringern und somit Korrekturen in einer Schicht 2 oder einer höheren Schicht eines Übertragungsprotokolls zu vermeiden.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden diese Aufgaben durch ein Verfahren zum Bereitstellen eines Konkurrenzzugriffs auf ein Kommunikationsmedium in einem Kommunikationsnetz nach Anspruch 1, ein Kommunikationsnetz nach Anspruch 13, ein Verfahren zum Bereitstellen einer gemeinsam genutzten Konkurrenzübertragungsgelegenheit in einem Kommunikationsnetz nach Anspruch 21 und eine Sende-/Empfangsvorrichtung nach Anspruch 22 gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Bereitstellen eines Konkurrenzzugriffs auf ein Kommunikationsmedium in einem Kommunikationsnetz bereitgestellt. Das Verfahren umfasst ein Übertragen einer Prioritätsinformation von jedem von mehreren Netzknoten vor einer gemeinsamen Konkurrenzübertragungsgelegenheit, wobei die Prioritätsinformation für jeden Knoten einen Prioritätspegel eines Rahmens anzeigt, welchen der Knoten auf dem Kommunikationsmedium während der gemeinsam genutzten Konkurrenzübertragungsgelegenheit zu übertragen beabsichtigt. Mindestens einem der Knoten wird ein Konkurrenzfenster von mehreren Konkurrenzfenstern innerhalb der Übertragungsgelegenheit auf der Grundlage der übertragenen Prioritätsinformation zugeordnet.
Gemäß einer Ausführungsform sind die Konkurrenzfenster zeitlich aufeinanderfolgend und nicht überlappend, und jedes der Konkurrenzfenster entspricht mindestens einem Prioritätspegel.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren weiterhin ein Bestimmen einer Größe eines jeden der mehreren Konkurrenzfenster auf der Grundlage der übertragenen Prioritätsinformation.
Jeder der Knoten kann ausgestaltet sein, eine Größe für jedes der Konkurrenzfenster auf der Grundlage der übertragenen Prioritätsinformation zu bestimmen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren weiterhin ein Bestimmen einer Größe für jedes der Konkurrenzfenster mit Hilfe eines Masterknotens auf der Grundlage der übertragenen Prioritätsinformation und ein Übertragen der bestimmten Größen von dem Masterknoten zu den mehreren Netzknoten.
Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren ein Bestimmen einer Zugriffszeit für jeden der Netzknoten. Die Zugriffszeit für jeden Knoten zeigt eine Zeit innerhalb des dem Knoten zugeordneten Konkurrenzfensters an, zu dem der Knoten versuchen wird, auf das Kommunikationsmedium zuzugreifen, um einen Rahmen zu übertragen.
Jeder Netzknoten kann ausgestaltet sein, die Zugriffszeit für den Netzknoten zu bestimmen.
Die Zugriffszeit für jeden Netzknoten kann von einem Masterknoten bestimmt werden. Das Verfahren umfasst dann weiterhin ein Übertragen der bestimmten Zugriffszeiten von dem Masterknoten zu den mehreren Netzknoten.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren weiterhin ein Bestimmen einer Übertragungsreihenfolge auf der Grundlage der übertragenen Prioritätsinformation. Die Übertragungsrei folge zeigt eine Reihenfolge an, in welcher die Netzknoten versuchen werden, auf das Kommunikationsmedium zuzugreifen, um Rahmen zu übertragen.
Jeder der Knoten kann ausgestaltet sein, die Übertragungsreihenfolge zu bestimmen.
Die Übertragungsreihenfolge kann von einem Masterknoten bestimmt werden. Das Verfahren kann dann weiterhin ein Übertragen der bestimmten Übertragungsreihenfolge von dem Masterknoten zu den mehreren Netzknoten umfassen.
Gemäß einer Ausführungsform wird jedem der Knoten ein Konkurrenzfenster der mehreren Konkurrenzfenster zugeordnet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird weiterhin ein Kommunikationsnetz bereitgestellt. Das Kommunikationsnetz umfasst mehrere Knoten, welche jeweils ausgestaltet sind, eine Prioritätsinformation auf einem Kommunikationsmedium des Netzes vor einer gemeinsam genutzten Konkurrenzübertragungsgelegenheit zu übertragen. Die Prioritätsinformation zeigt für jeden Knoten einen Prioritätspegel eines Rahmens an, welchen der Knoten beabsichtigt, während der gemeinsam genutzten Konkurrenzübertragungsgelegenheit zu übertragen. Jeder der Knoten ist ausgestaltet, zu versuchen, einen Rahmen innerhalb eines ausgewählten von mehreren Konkurrenzfenstern innerhalb der Übertragungsgelegenheit zu übertragen. Das ausgewählte Konkurrenzfenster wird für jeden Knoten auf der Grundlage der übertragenen Prioritätsinformation bestimmt.
Gemäß einer Ausführungsform sind die Konkurrenzfenster zeitlich aufeinanderfolgend und nicht überlappend. Jedes der Konkurrenzfenster entspricht mindestens einem Prioritätspegel.
Jeder der Knoten kann ausgestaltet sein, eine Größe für jedes der Konkurrenzfenster auf der Grundlage der übertragenen Prioritätsinformation zu bestimmen.
Das Kommunikationsnetz kann ferner einen Masterknoten umfassen, welcher ausgestaltet ist, eine Größe für jedes der Konkurrenzfenster auf der Grundlage der übertragenen Prioritätsinformation zu bestimmen und die bestimmten Größen zu den mehreren Netzknoten zu übertragen.
Jeder Netzknoten kann ausgestaltet sein, eine Zugriffszeit für den Netzknoten zu bestimmen. Die Zugriffszeit für jeden Knoten zeigt eine Zeit innerhalb des für den Knoten ausgewählten Konkurrenzfensters an, zu welcher der Knoten versuchen wird, auf das Kommunikationsmedium zuzugreifen, um einen Rahmen zu übertragen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Kommunikationsnetz ferner einen Masterknoten, welcher ausgestaltet ist, eine Zugriffszeit für jeden Netzknoten zu bestimmen. Die Zugriffszeit für jeden Knoten zeigt eine Zeit innerhalb des für den Knoten ausgewählten Konkurrenzfensters an, zu der der Knoten versuchen wird, auf das Kommunikationsmedium zuzugreifen, um einen Rahmen zu übertragen. Der Masterknoten ist ausgestaltet, die bestimmten Zugriffszeiten zu den mehreren Netzknoten zu übertragen.
Jeder der Netzknoten kann ausgestaltet sein, eine Übertragungsreihenfolge auf der Grundlage der übertragenen Prioritätsinformationen zu bestimmen. Die Übertragungsreihenfolge zeigt eine Reihenfolge an, in welcher die Netzknoten versuchen werden, auf das Kommunikationsmedium zuzugreifen, um Rahmen zu übertragen.
Das Kommunikationsnetz kann ferner einen Masterknoten umfassen, welcher ausgestaltet ist, eine Übertragungsreihenfolge auf der Grundlage der übertragenen Prioritätsinformationen zu bestimmen. Die Übertragungsreihenfolge zeigt eine Reihenfolge an, in welcher die Netzknoten versuchen werden, auf das Kommunikationsmedium zuzugreifen, um Rahmen zu übertragen. Der Masterknoten kann ausgestaltet sein, die bestimmte Übertragungsreihenfolge zu den mehreren Netzknoten zu übertragen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird weiterhin ein Verfahren zum Bereitstellen einer gemeinsam genutzten Konkurrenzübertragungsgelegenheit in einem Kommunikationsnetz bereitgestellt. Das Verfahren umfasst ein Übertragen einer Prioritätsinformation auf einem Kommunikationsmedium des Netzes für jeden von mehreren Netzknoten vor der gemeinsam genutzten Konkurrenzübertragungsgelegenheit. Die Prioritätsinformation zeigt für jeden Knoten einen Prioritätspegel eines Rahmens an, welchen der Knoten beabsichtigt, während der gemeinsam genutzten Konkurrenzübertragungsgelegenheit zu übertragen. Das Verfahren umfasst weiterhin ein Bereitstellen von mehreren prioritätsbasierten Konkurrenzfenstern innerhalb der Übertragungsgelegenheit. Bei dem Verfahren wird eine Größe für jedes der Konkurrenzfenster auf der Grundlage der übertragenen Prioritätsinformation bestimmt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird schließlich eine Sende-/Empfangseinheit bereitgestellt. Die Sende-/Empfangseinheit umfasst einen Übertragungsschaltkreis, welcher ausgestaltet ist, eine Prioritätsinformation auf einem Kommunikationsmedium eines Netzes vor einer gemeinsam genutzten Konkurrenzübertragungsgelegenheit zu übertragen. Die Prioritätsinformation zeigt einen Prioritätspegel eines Rahmens an, welchen die Sende-/Empfangsvorrichtung beabsichtigt, während der gemeinsam genutzten Konkurrenzübertragungsgelegenheit zu übertragen. Die Sende-/Empfangsvorrichtung ist ausgestaltet, zu versuchen, einen Rahmen innerhalb eines ausgewählten Konkurrenzfensters von mehreren Konkurrenzfenstern innerhalb der Übertragungsgelegenheit zu übertragen. Das ausgewählte Konkurrenzfenster wird auf der Grundlage der übertragenen Prioritätsinformation bestimmt.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die beigefügten Zeichnungen wurden eingefügt, um ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung bereitzustellen, und sind in diese Beschreibung eingebunden und bilden einen Teil dieser Beschreibung. Die Zeichnungen stellen die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien der Erfindung zu erklären. Weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und viele der beabsichtigten Vorteile der vorliegenden Erfindung werden leichter verständlich sein, wenn sie unter Bezugnahme auf die nachfolgende detaillierte Beschreibung besser verstanden werden. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen entsprechend ähnliche Teile.
1 ist ein Diagramm, welches einige beispielhafte Mediumzugriffssteuerzyklen (medium access control cycles, MAC-Zyklen) darstellt.
2 ist ein Diagramm, welches ein Beispielverfahren zum Bereitstellen eines Konkurrenzzugriffs mit einer Kollisionsvermeidung darstellt.
3 ist ein Diagramm, welches eine veränderte Version des in 2 gezeigten Beispielverfahrens zum Bereitstellen eines Konkurrenzzugriffs mit einer Kollisionsvermeidung darstellt.
4 ist ein Diagramm, welches ein Kommunikationsnetz gemäß einer Ausführungsform darstellt.
5 ist ein Diagramm, welches Warteschlangen für einen der in 4 gezeigten Knoten gemäß einer Ausführungsform darstellt.
6 ist ein Diagramm, welches ein Verfahren zum Bereitstellen eines Konkurrenzzugriffs mit einer Kollisionsvermeidung gemäß einer Ausführungsform darstellt.
7 ist ein Ablaufdiagramm, welches ein Verfahren zum gemeinsamen Benutzen eines Netzkommunikationsmediums gemäß einer Ausführungsform darstellt.
8 ist ein Ablaufdiagramm, welches ein Verfahren zum gemeinsamen Benutzen eines Netzkommunikationsmediums in einem Netz ohne einen Masterknoten gemäß einer Ausführungsform darstellt.
Detaillierte Beschreibung
In der nachfolgenden detaillierten Beschreibung wird Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genommen, welche einen Teil davon bilden, und in welchen in Form von darstellenden speziellen Ausführungsformen gezeigt ist, wie die Erfindung ausgeführt werden kann. Diesbezüglich wird eine Richtungsterminologie wie z. B. „oben", „unten", „vorne", „hinten", „führend", „folgend", usw. unter Bezugnahme auf die Ausrichtung der beschriebenen Figuren verwendet. Da Komponenten der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in einer Vielzahl von unterschiedlichen Ausrichtungen angeordnet werden können, wird die Richtungsterminologie zum Zwecke der Darstellung verwendet und ist in keiner Art und Weise beschränkend. Es ist klar, dass weitere Ausführungsformen verwendet werden können und strukturelle oder logische Änderungen ausgeführt werden können, ohne von dem Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die nachfolgende detaillierte Beschreibung soll daher nicht in einem beschränkenden Sinn angesehen werden und der Umfang der Erfindung ist nur durch die beigefügten Ansprüche definiert.
Um die in der Einleitung beschriebenen Probleme zu lösen, adressiert eine Ausführungsform die Tatsache, dass sich derzeitige CSMA/CA-Techniken auf übermäßigen Verkehr nur durch das Berücksichtigen von Kollisionen, sogenannten „hard knocks", anpassen. Diese Kollisionen verschwenden Zeit und benötigen eine Korrektur in der Schicht 2 oder einer höheren Schicht eines Übertragungsprotokolls.
Eine Ausführungsform verbessert eine Netzeffizienz durch Optimieren einer Mediumverwendung während einer Konkurrenzdauer (z. B. während einer gemeinsam genutzten Konkurrenz-TXOP). Bei einer weiteren Ausführungsform werden mehrere prioritätsbasierte Konkurrenzfenster für jede gemeinsam genutzte Konkurrenz-TXOP verwendet, und die Konkurrenzfenster werden so eingestellt, dass sie lang genug sind, um die Möglichkeit von Kollisionen zu vermeiden ohne übermäßige „Totzeiten" aufzuweisen, was zu einer erhöhten Nutzung des Mediums führt. Bei einer Ausführungsform werden die Konkurrenzfenstergrößen und Zugriffszeiten auf der Grundlage der Netzbedingungen, welche für eine bevorstehende Mediumzugriffsgelegenheit (d. h. eine gemeinsam genutzte TXOP mit Konkurrenzzugriff) erwartet werden, eingestellt. Bei einer weiteren Ausführungsform werden die Konkurrenzfenster und Zugriffszeiten auf der Grundlage verschiedener Anzeigen eingestellt, welche den von den Knoten übertragenen Informationen angefügt sind oder welche von den Knoten in speziellen Nachrichten und/oder auch speziellen Kanälen bereitgestellt werden.
4 ist eine Darstellung, welche ein Kommunikationsnetz 400 gemäß einer Ausführungsform darstellt. Das Netz 400 weist einen Masterknoten 402, Netzknoten 404A–404D (N1–N4) und ein Kommunikationsmedium 406 auf. Gemäß einer Ausführungsform ist das Kommunikationsmedium 406 ein drahtgebundenes Medium. Bei einer anderen Ausführungsform ist das Kommunikationsmedium 406 ein drahtloses Medium. Bei noch einer weiteren Ausführungsform weist das Kommunikationsmedium 406 sowohl ein drahtgebundenes als auch ein drahtloses Medium auf. Der Masterknoten 402 und die Netzknoten 404A–404D werden miteinander über das Kommunikationsmedium 406 verbindend gekoppelt. Der Masterknoten 402 arbeitet in einer Ausführungsform als eine Netzsteuerung. Jeder Knoten 404A–404D ist ausgestaltet, um mit Daten, welche von einer oder mehreren Quellen gesendet werden, versorgt zu werden. Die Quellen versorgen die Knoten 404A–404D mit Daten mit unterschiedlichen Prioritätspegeln. In der dargestellten Ausführungsform ist ein Auftraggeber, ein sogenannter „Client", 408 eine Datenquelle für den Knoten 404C und stellt dem Knoten 404C Daten mit acht unterschiedlichen Prioritätspegeln bereit. Bei anderen Ausführungsformen können mehr oder weniger als acht Prioritätspegel verwendet werden. Prioritätspegel können z. B. den Anforderungen an eine Qualität eines Dienstes, welche den Übertragungsdaten zugeordnet sind, zugeordnet sein.
Die Knoten 404A–404D speichern zu übertragende Daten in mehreren Warteschlangen. 5 ist eine Darstellung, welche Warteschlangen 502A–502D für den Knoten 404C gemäß einer Ausführungsform darstellt. In der dargestellten Ausführungsform ist die Anzahl der Warteschlangen (d. h. vier) kleiner als die Anzahl von Prioritätspegeln (d. h. acht). Warteschlange 502A speichert Rahmen mit einem Prioritätspegel 1 oder 2, Warteschlange 502B speichert Rahmen mit einem Prioritätspegel 3 oder 4, Warteschlange 502C speichert Rahmen mit einem Prioritätspegel 5 oder 6 und Warteschlange 502D speichert Rahmen mit einem Prioritätspegel 7 oder 8. Bei einer Ausführungsform stellt eine höhere Nummer einen höheren Prioritätspegel dar (d. h., ein Rahmen mit Prioritätspegel 8 weist eine höhere Priorität als ein Rahmen mit Prioritätspegel 1 auf). Wenn ein Knoten Rahmen mit unterschiedlichen Prioritätspegeln aufweist, welche zum Senden bereit sind, wird der Knoten einen Rahmen mit der höchsten Priorität zuerst senden. Rahmen mit niedrigerer Priorität werden in einer geeigneten Warteschlange der Warteschlangen 502A–502D für die nächste Übertragungsgelegenheit angeordnet. Wie in 5 gezeigt, sind Rahmen 504 in den Warteschlangen 502A–502C gespeichert, und Warteschlange 502D ist leer. Somit wird der nächste Rahmen, welchen der Knoten 404C zu übertragen versuchen wird, aus der Warteschlange 502C sein, da die Warteschlange 502D für die höheren Prioritäten leer ist. Wie in 5 gezeigt, weist der Knoten 404C ferner eine Sende-/Empfangsvorrichtung 506 auf, welche einen Übertragungsschaltkreis 508 und einen Empfangsschaltkreis 510 aufweist. Der Übertragungsschaltkreis 508 ist ausgestaltet, eine Information, wie z. B. eine Prioritätsinformation und Datenrahmen, auf das Kommunikationsmedium 406 zu übertragen, und der Empfangsschaltkreis 510 ist ausgestaltet, eine Information, wie z. B. eine Prioritätsinformation und Datenrahmen, von dem Kommunikationsmedium 406 zu empfangen.
6 ist eine Darstellung, welche ein Verfahren zum Bereitstellen eines Konkurrenzzugriffs mit einer Kollisionsvermeidung darstellt, welches von dem Kommunikationsnetz 400 gemäß einer Ausführungsform ausgeführt wird. Die Netzknoten 404A–404D (4) übertragen jeweils eine Prioritätsinformation 602. Die Prioritätsinformation 602, welche von jedem Knoten übertragen wird, zeigt den Prioritätspegel eines Rahmens an, welchen der Knoten beabsichtigt, während der nächsten gemeinsam genutzten Konkurrenz-TXOP zu senden. Mehrere Verzögerungszeiten 604A und 604B (welche zusammen als Verzögerungszeiten 604 bezeichnet werden) und mehrere Konkurrenzfenster 606A und 606B (welche zusammen als Konkurrenzfenster 606 bezeichnet werden) werden dann auf der Grundlage der übertragenen Prioritätsinformation 602 bestimmt. Die Konkurrenzfenster 606 sind prioritätsbasierte Konkurrenzfenster, welche den unterschiedlichen Prioritätspegeln entsprechen (z. B. entspricht Konkurrenzfenster 606A (CW1) beispielsweise Prioritätspegeln 5–8, und Konkurrenzfenster 606B (CW2) entspricht Prioritätspegeln 1–4). Die Verzögerungszeiten 604A und 604B beginnen an dem Startreferenzpunkt 206 (d. h., an dem Ende der MIFG-Dauer 204). Das Ende der Verzögerungszeit 604A (DT1) bezeichnet den Beginn des ersten Konkurrenzfensters 606A. Das Ende der Verzögerungszeit 604B (DT2) bezeichnet den Beginn des zweiten Konkurrenzfensters 606B. Den Knoten werden jeweils eines der mehreren Konkurrenzfenster 606 innerhalb einer gegebenen gemeinsam genutzten Konkurrenz-TXOP basierend auf der übertragenen Prioritätsinformation 602 zugeordnet.
In der in 6 gezeigten Ausführungsform werden zwei Konkurrenzfenster 606 für acht unterschiedliche Prioritätspegel verwendet. Bei einer anderen Ausführungsform werden mehr oder weniger als zwei Konkurrenzfenster 606 für jede gemeinsam genutzte Konkurrenz-TXOP verwendet (z. B. kann, wenn das System acht Prioritätspegel verwendet, jede gemeinsam genutzte Konkurrenz-TXOP acht Konkurrenzfenster 606 mit einem Konkurrenzfenster 606 für jeden Prioritätspegel aufweisen). Bei einer Ausführungsform wird die Anzahl der Konkurrenzfenster 606 von einer gemeinsam genutzten Konkurrenz-TXOP zu der nächsten auf der Grundlage der Anzahl von Knoten, welche beabsichtigen, zu den verschiedenen Prioritätspegeln zu übertragen, verändert. Wenn es z. B. keine Knoten gibt, welche beabsichtigen, einen Rahmen mit einem Prioritätspegel von 1 zu übertragen, aber die Knoten beabsichtigen, Rahmen mit Prioritäten 2–8 zu übertragen, kann die Anzahl der Konkurrenzfenster 606 von 8 auf 7 verringert werden.
Weiterhin kann eine Zugriffszeit für jeden der Knoten 404A–404D, welcher plant, einen Rahmen während der bevorstehenden gemeinsam genutzten Konkurrenz-TXOP zu übertragen, bestimmt werden. Bei einer Ausführungsform ist jeder der Knoten 404A–404D ausgestaltet, seine eigene Zugriffszeit durch zufälliges Auswählen eines Mikro-Zeitschlitzes innerhalb des geeigneten Konkurrenzfensters für den Knoten unter Verwendung einer herkömmlichen Zufallsverzögerungszeittechnik zu bestimmen. 6 zeigt Beispiel-Mikro-Zeitschlitze 212A–212C in dem Konkurrenzfenster 606A und Beispiel-Mikro-Zeitschlitze 212D–212F in dem Konkurrenzfenster 606B. Bei einer weiteren Ausführungsform wird ein deterministischer Ansatz verwendet, um eine Übertragungsreihenfolge für die Knoten 404A–404D, welche beabsichtigen, während der bevorstehenden TXOP einen Rahmen zu übertragen, zu definieren. Bei der in 6 gezeigten Ausführungsform wurde ein erster Mikro-Zeitschlitz (MTS1) in dem ersten Konkurrenzfenster 606A als eine Zugriffszeit für einen ersten Knoten, welcher plant, einen Rahmen mit einem Priori tätspegel in dem Bereich von 5–8 zu senden, ausgewählt und ein zweiter Mikro-Zeitschlitz (MTS2) in dem zweiten Konkurrenzfenster 606B als die Zugriffszeit für einen zweiten Knoten, welcher plant, einen Rahmen mit einem Prioritätspegel in dem Bereich von 1–4 zu senden, ausgewählt. Ebenso wird weiteren Knoten, welche beabsichtigen, einen Rahmen während der bevorstehenden TXOP zu übertragen, auch eine Zugriffszeit in entweder dem ersten Konkurrenzfenster 606A oder dem zweiten Konkurrenzfenster 606B zugeordnet, wobei das geeignete Konkurrenzfenster für jeden Knoten auf der Grundlage der Priorität des zu übertragenden Rahmens ausgewählt wird.
Die Knoten 404A–404D beobachten das Medium bis es frei wird (warten z. B. bis der Rahmen 202 übertragen ist) und warten dann für die MIFG 204 und die Verzögerungszeit 604A. Wenn ein Knoten, welchem eine Zugriffszeit in dem ersten Konkurrenzfenster 606A zugeordnet ist, erfasst, dass kein weiterer Knoten eine Übertragung während des ersten Konkurrenzfensters 606A vor seiner ausgewählten Zugriffszeit beginnt, beginnt der Knoten zu diesem Punkt ein Übertragen. Ebenso, wenn ein Knoten, welchem eine Zugriffszeit in dem zweiten Konkurrenzfenster 606B zugeordnet ist, erfasst, dass kein anderer Knoten eine Übertragung während des zweiten Konkurrenzfensters 606B vor seiner gewählten Zugriffszeit beginnt, beginnt der zweite Knoten zu diesem Punkt ein Übertragen. Wenn ein Knoten erfasst, dass ein anderer Knoten eine Übertragung innerhalb seines Konkurrenzfensters und vor seiner gewählten Zugriffszeit begonnen hat, überträgt der Knoten nicht, sondern wartet bis das Medium frei ist, bevor das Verfahren zum Zugreifen auf das Medium fortgesetzt wird.
7 ist ein Ablaufdiagramm, welches ein Verfahren 700 zum gemeinsamen Benutzen eines Netzkommunikationsmediums gemäß einer Ausführungsform darstellt. Das Verfahren 700 wird im Zusammenhang mit dem in 4 gezeigten Netz 400 beschrieben werden. Bei 702 in dem Verfahren 700 stellt jeder der Knoten 404A–404D, welcher beabsichtigt, einen Rahmen während einer bevorstehenden gemeinsam genutzten Konkurrenzübertragungsgelegenheit (TXOP) zu übertragen, vor der TXOP dem Masterknoten 402 einen Hinweis seiner Absicht an dem Wettbewerb für die bevorstehende gemeinsam genutzte TXOP teilzunehmen und die Priorität des Rahmens, welchen der Knoten zu senden beabsichtigt, bereit. Bei einer Ausführungsform übertragen die Knoten 404A–404D eine Prioritätsinformation 602 (6) bei 702. Bei einer Ausführungsform ist die Prioritätsinformation 602, welche von den Knoten 404A–404D bei 702 bereitgestellt wird, an einen vorhergehend übertragenen Datenrahmen (d. h., einem Rahmen, welcher vor der bevorstehenden TXOP gesendet wurde) angehängt. Bei einer weiteren Ausführungsform wird die Prioritätsinformation 602 dem Masterknoten 402 in besonderen Nachrichten (z. B. kleinen Rahmen, welche speziell für Prioritätsinformationen sind) bereitgestellt.
Bei 704 des Verfahrens 700 bestimmt der Masterknoten 402 auf der Grundlage der von den Knoten 404A–404D bei 702 bereitgestellten Prioritätsinformationen 602 für jeden Prioritätspegel die Anzahl der Knoten 404A–404D, welche beabsichtigen, einen Rahmen während der bevorstehenden TXOP mit diesem Prioritätspegel zu übertragen.
Bei 706 bestimmt der Masterknoten 402 auf der Grundlage der Bestimmung von 704 mehrere Konkurrenzfenstergrößen und eine Verzögerungszeit für jedes Konkurrenzfenster. Bei einer Ausführungsform entspricht jedes der Konkurrenzfenster, welches bei 706 bestimmt wurde, einem der Prioritätspegel (z. B. ein erstes Konkurrenzfenster für Prioritätspegel 8, ein zweites Konkurrenzfenster für Prioritätspegel 7, ein drittes Konkurrenzfenster für Prioritätspegel 6, usw.). Bei einer weiteren Ausführungsform entspricht jedes der bei 706 bestimmten Konkurrenzfenster mehreren Prioritätspegeln (z. B. ein erstes Konkurrenzfenster für Prioritätspegel 7 und 8, ein zweites Konkurrenzfenster für Prioritätspegel 5 und 6, ein drittes Konkurrenzfenster für Prioritätspegel 3 und 4, usw.). Gemäß einer Ausführungsform gilt, dass, je kleiner die Anzahl von Knoten ist, welche beabsichtigen, einen Rahmen bei einem gegebenen Prioritätspegel zu übertragen, umso kleiner ist die Größe des Konkurrenzfensters, welches dem Prioritätspegel entspricht. Wenn es z. B. keine Knoten gibt, welche Rahmen für eine spezielle Priorität angekündigt haben, kann die Konkurrenzfenstergröße für diese Priorität auf einen sehr geringen Wert (z. B. auf 0) gesetzt werden. Ebenso gilt, dass, je größer die Anzahl der Knoten ist, welche beabsichtigen, einen Rahmen eines gegebenen Prioritätspegels zu übertragen, umso größer ist die Größe des Konkurrenzfensters für diesen Prioritätspegel.
Bei einer Ausführungsform werden die Konkurrenzfenster bei 706 gemäß den angekündigten Absichten der Knoten 404A–404D bestimmt, um Größen von zufälligen Verzögerungszeitfenstern der unterschiedlichen Prioritätsklassen zu erhalten. Bei einer Ausführungsform werden die Konkurrenzfenstergrößen bei 706 bestimmt, indem ein oberer Grenzwert auf die Kollisionswahrscheinlichkeit eingestellt wird. Diese Wahrscheinlichkeit ist durch die folgende Gleichung 1 gegeben:
Gleichung 1

P(N; W = 1- (1 – 0/W)(1 – 1/W)(1 – 2/W)...(1 – (N – 1)/W) Wobei:

P(N; W)

= Kollisionswahrscheinlichkeit;

W

= Konkurrenzfenstergröße; und

N

= der aggregierte Bedarf für Übertragungen (d. h., die Anzahl der Knoten 404A–404D, welche innerhalb des Konkurrenzfensters im Wettbewerb stehen).

Wenn die Wahrscheinlichkeit einer Kollision auf P eingestellt wird, genügen die Lösungen der Gleichung 1 in einer sehr guten Näherung auch der folgenden Gleichung 2
Gleichung 2

W = [N(N – 1)/2 + sqrt{(N(N – 1)/2)^2 – (1n(1 – P))·N(N – 1)(2N – 1)/3}]/(–2·1n(1 – P))

Wenn N Nummern zufällig in dem Bereich [1, W] gewählt werden, ist die Wahrscheinlichkeit, dass eine oder mehrere Kollisionen (Zusammentreffen) zwischen diesen auftreten, durch die obige Gleichung 1 gegeben. P(N; W) in Gleichung 1 ist eine vorgegebene Größe (d. h., es ist eine Zahl, welche in den Knoten 402 und/oder den Knoten 404A–404D programmiert ist, die eine annehmbare Kollisionswahrscheinlichkeit darstellt).
N in Gleichung 1 ist ferner eine bekannte Größe (d. h., die Anzahl der Knoten, welche innerhalb eines gegebenen Konkurrenzfensters im Wettbewerb stehen, kann auf der Grundlage der Prioritätsinformation 602, welche von den Knoten übertragen wird, bestimmt werden). Somit kann die Größe W des Konkurrenzfensters aus Gleichung 1 unter Verwendung dieser bekannten Größen bestimmt werden. Für einen gegebenen Aggregierungsbedarf N kann die Kollisionswahrscheinlichkeit durch Wählen eines ausreichend großen Wertes von W gesteuert werden. Wenn z. B. die annehmbare Kollisionswahrscheinlichkeit 0,05 beträgt und der Aggregierungsbedarf beträgt N, wird die Größe W des Konkurrenzfensters bei einer Ausführungsform als der kleinste ganzzahlige Wert von W derart gewählt, dass P(N; W) < 0,05 gilt. Bei diesem speziellen Beispiel gelten die in der folgenden Tabelle 1 gegebenen Werte: Tabelle 1

Kollisionswahrscheinlichkeit < 0,05

Aggregierter Übertragungsbedarf (N) Minimale Größe des Konkurrenzfensters (W)

1 1

2 20

3 60

4 119

5 197

6 295

7 412

8 549

9 705

10 881
Es ist zu beachten, dass für eine feste Kollisionswahrscheinlichkeit P(N; W) W näherungsweise proportional zu N^2,1 ist, und umgekehrt N näherungsweise proportional zu W^0,474 ist.
Bei einer Ausführungsform ist die Konkurrenzfenstergröße für jede Prioritätsklasse oder jeden Prioritätspegel durch einen Maximalwert CWS_max begrenzt, welcher spezifisch für die Prioritätsklasse ist. Ein Vorteil des obigen Ansatzes ist, dass das Neudimensionieren des Konkurrenzfensters vor den Übertragungen auftritt, so dass Kollisionen verhindert werden, anstatt darauf zu reagieren.
Bei weiteren Ausführungsformen können andere Arten und Weisen zum Ableiten der Konkurrenzfenstergrößen verwendet werden.
Bei einer Ausführungsform hängen die Konkurrenzfenstergrößen, welche bei 706 bestimmt werden, von weiteren Parametern ab, welche von den Knoten 404A–404D übertragen werden, wie z. B. der Datenmenge, die jeder Knoten senden möchte.
Bei einer Ausführungsform sind die Konkurrenzfenster für die unterschiedlichen Prioritätspegel aufeinanderfolgend und zeitlich nicht überlappend ohne Lücken zwischen benachbarten Konkurrenzfenstern. Wenn es z. B. drei aktive Prioritätspegel gibt (d. h., die Knoten 404A–404D beabsichtigen, Rahmen mit drei unterschiedlichen Prioritätspegeln zu übertragen), gibt es bei einer Ausführungsform drei aufeinanderfolgende Konkurrenzfenster. In einem derartigen Fall, wenn ein oder mehrere der Konkurrenzfenstergrößen eingestellt werden, werden auch die Startzeiten (welche durch die Verzögerungszeiten angezeigt werden) von einem oder mehreren der Konkurrenzfenster auch derart eingestellt, dass die Konkurrenzfenster aufeinan derfolgend und nicht überlappend bleiben. Wenn z. B. die erste und die dritte Konkurrenzfenstergröße unverändert bleibt, aber die zweite Konkurrenzfenstergröße vergrößert wird, wird die Startzeit des dritten Konkurrenzfensters verschoben, um die Vergrößerung der Größe des zweiten Konkurrenzfensters unterzubringen.
Bei 708 des Verfahrens 700 überträgt der Masterknoten 402 eine Verzögerungszeitinformation und eine Konkurrenzfensterinformation zu den Knoten 404A–404D vor dem Beginn der gemeinsam genutzten Konkurrenz-TXOP. Bei einer Ausführungsform weist die Konkurrenzfensterinformation eine Information bezüglich der Größen der Konkurrenzfenster für die verschiedenen Prioritätspegel sowie eine Verzögerungszeit für jedes der Konkurrenzfenster auf.
Bei 710 wird eine Zugriffszeit für jeden der Knoten 404A–404D, welcher plant, einen Rahmen während der bevorstehenden gemeinsam genutzten Konkurrenz-TXOP zu übertragen, bestimmt. Bei einer Ausführungsform bestimmt der Masterknoten 402 eine Zugriffszeit für jeden der Knoten 404A–404D und überträgt die bestimmten Zugriffszeiten zu den Knoten 404A–404D. Bei einer weiteren Ausführungsform ist jeder der Knoten 404A–404D ausgestaltet, seine eigene Zugriffszeit bei 710 durch zufälliges Auswählen eines Mikro-Zeitschlitzes 212 innerhalb des geeigneten Konkurrenzfensters für den Knoten unter Verwendung einer herkömmlichen Zufallsverzögerungszeittechnik zu bestimmen.
Bei einer weiteren Ausführungsform wird den Knoten 404A–404D bei 710 eine Übertragungsreihenfolge in einer deterministischen Art und Weise zugeordnet, anstatt eine Zufallsverzögerungszeit innerhalb eines Konkurrenzfensters zu verwenden. Dies hat den Vorteil, dass eine Verwendung des Mediums optimiert wird, indem eine Totzeit eliminiert wird, welche die Zeit zwischen dem Anfang eines Konkurrenzfensters und dem Moment, wenn der gewinnende Knoten zu übertragen beginnt, liegt. Mit diesem Ansatz kann die Totzeit in dem Konkurrenzfenster auf Null reduziert werden. Bei einer Ausgestaltung dieser Ausführungsform wird eine virtuelle Zufallsverzogerungszeittechnik verwendet. Bei der virtuellen Zufallsverzögerungszeittechnik wird die Reihenfolge, in welcher die Knoten 404A–404D das Medium belegen werden, von dem Masterknoten 402 vorhergesagt, und der Masterknoten 402 überträgt die bestimmte Übertragungsreihenfolge zu den weiteren Knoten 404A–404D. Anstatt dass die Knoten 404A–404D ihre eigenen Zufallszahlen erzeugen und tatsächlich im Wettstreit um das Medium stehen, kann z. B. der Masterknoten 402 einen virtuellen Wettbewerb oder einen simulierten Wettbewerb durch Bestimmen der Zahlen, welche die Knoten 404A–404D haben würden oder welche sie sich einfallen lassen würden, wenn ein tatsächlicher Wettbewerb zwischen den Knoten 404A–404D stattfinden würde, ausführen. Der Masterknoten 402 bestimmt dann die Übertragungsreihenfolge aus diesem virtuellen Wettbewerb und überträgt die Reihenfolge zu den Knoten 404A–404D. Bei weiteren Ausführungsformen können andere Ansätze verwendet werden, um die Übertragungsreihenfolge zu bestimmen. Bei einer Ausführungsform verwendet das Verfahren 700 einen Ordnungsalgorithmus, welcher die Information verwendet, welche von den Knoten bei 702 übertragen wird, um eine Übertragungsreihenfolge zu bestimmen.
Bei 712 des Verfahrens 700 versucht jeder der Knoten 404A–404D, welcher im Wettbewerb um das Medium steht, seine Datenrahmen auf der Grundlage der Zugriffszeiten, welche bei 710 bestimmt wurden, zu übertragen. Bei einer Ausführungsform, welche eine Zufallsverzögerungszeittechnik für ein Auswählen von Zugriffszeiten verwendet, beginnt ein Knoten ein Übertragen, wenn der Knoten keinen anderen Knoten erfasst, welcher eine Übertragung vor seinem ausgewählten Mikro-Zeitschlitz in seinem Konkurrenzfenster beginnt. Wenn ein Knoten erfasst, dass ein weiterer Knoten eine Übertragung vor seinem ausgewählten Mikro-Zeitschlitz in seinem Konkurrenzfenster begonnen hat, überträgt er nicht, sondern wartet bis das Medium frei wird, bevor das Verfahren zum Zugreifen auf das Medium fortgesetzt wird.
Bei einer Ausführungsform, welche einen deterministischen Ansatz zum Auswählen von Zugriffszeiten verwendet, belegen die Knoten 404A–404D das Medium in der von dem Masterknoten 402 bestimmten Reihenfolge, indem sie erfassen, wann das Medium „ruhig" oder frei wird, nachdem der vorhergehende Knoten (in der vorbestimmten Übertragungsreihenfolge) seine Übertragung fertig gestellt hat. Wenn die aktuelle gemeinsam genutzte Konkurrenz-TXOP ermöglicht, dass eine weitere Übertragung eines vollständigen Rahmens stattfindet, wird der Knoten anfangen, seinen Rahmen zu übertragen.
Gemäß einer Ausführungsform wird das Verfahren 700 von dem Netz 400 verwendet, um die Konkurrenzfenster 606 und die Verzögerungszeiten 604 auf der Grundlage der Bedingungen in dem Netz 400 vor jeder gemeinsam genutzten Konkurrenz-TXOP anzupassen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden die Konkurrenzfenster 606 und die Verzögerungszeiten 604 in einem Netz ohne einen Masterknoten 402 auf der Grundlage der Bedingungen in dem Netz vor jeder gemeinsam genutzten Konkurrenz-TXOP angepasst. Bei einer Ausgestaltung dieser Ausführungsform sind die Knoten 404A–404D jeweils ausgestaltet, die gleichen Regeln zu verwenden, um die Konkurrenzfenster 606 und die Verzögerungszeiten 604 und/oder eine Übertragungsreihenfolge auf der Grundlage der Bedingungen in dem Netz vor jeder gemeinsam genutzten Konkurrenz-TXOP getrennt zu bestimmen.
Gemäß einer Ausführungsform wird die Konkurrenzfenstergröße gemäß einem jedem Knoten bekannten Algorithmus und auf der Grundlage von Informationen, welche in der Prioritätsinformationszeit 602 von den einzelnen Knoten bereitgestellt werden, eingestellt. Bei einer weiteren Ausführungsform stellt ein Masterknoten die Konkurrenzfenstergrößen für alle Knoten ein, und der Masterknoten stützt seine Einstellung auf eine Infor mation, welche in der Prioritätsinformationszeit 602 von den einzelnen Knoten bereitgestellt wird, oder auf eine Überwachung von Verkehrsmustern auf dem Netz oder auf Kollisionen oder auf eine Information oder eine Anweisung von höheren Schichten einer Software oder eines Protokolls oder auf eine Kombination des Vorhergehenden.
8 ist ein Ablaufdiagramm, welches ein Verfahren 800 zum gemeinsamen Benutzen eines Netzkommunikationsmediums in einem Netz gemäß einer Ausführungsform ohne einen Masterknoten darstellt. In dem Verfahren 800 stellt bei 802 jeder der Knoten 404A–404D, welcher beabsichtigt, einen Rahmen während einer bevorstehenden gemeinsam genutzten Konkurrenzübertragungsgelegenheit (TXOP) zu übertragen, vor der bevorstehenden gemeinsam genutzten Konkurrenz-TXOP einen Hinweis seiner Absicht an dem Wettbewerb um die bevorstehende gemeinsam genutzte TXOP teilzunehmen und die Priorität des Rahmens, welchen der Knoten zu senden beabsichtigt, bereit. Bei einer Ausführungsform übertragen die Knoten 404A–404D bei 802 eine Prioritätsinformation 602 (6). Bei einer Ausführungsform ist die von den Knoten 404A–404D bei 802 bereitgestellte Prioritätsinformation 602 an einen vorher übertragenen Datenrahmen (d. h., einem Rahmen, welcher vor der bevorstehenden TXOP gesendet wurde) angefügt. Bei einer weiteren Ausführungsform wird die Prioritätsinformation von den Knoten 404A–404D in speziellen Nachrichten (z. B. kleinen Rahmen, welche speziell für Prioritätsinformationen sind) bereitgestellt.
Bei 804 überwachen bei dem Verfahren 800 alle Knoten 404A–404D das Medium, und die Knoten 404A–404D bestimmen jeweils auf der Grundlage der bei 802 bereitgestellten Information für jeden Prioritätspegel die Anzahl von Knoten, welche beabsichtigen, einen Rahmen während der bevorstehenden TXOP mit diesem Prioritätspegel zu übertragen.
Bei 806 bestimmen die Knoten 404A–404D jeweils auf der Grundlage der Bestimmung bei 804, ob sie um das Medium während der bevorstehenden TXOP kämpfen werden. Bei einer Ausführungsform sind die Knoten 404A–404D ausgestaltet, bei 806 zu bestimmen, dass sie nicht im Wettbewerb um das Medium stehen, wenn die Anzahl der Knoten, welche beabsichtigen, Rahmen mit höherer Priorität als sie selbst zu senden, eine vorbestimmte Grenze überschreitet.
Bei 808 bestimmen die Knoten 404A–404D, welche beabsichtigen, um das Medium zu kämpfen (bei 806 bestimmt), jeweils auf der Grundlage der Bestimmung bei 804 mehrere Konkurrenzfenstergrößen und eine Verzögerungszeit für jedes Konkurrenzfenster. Somit berechnet bei einer Ausgestaltung dieser Ausführungsform jeder Knoten seine eigenen Konkurrenzfenstergrößen und Verzögerungszeiten gemäß der Anzahl von erwarteten Wettkämpfern und ihren Rahmenprioritäten. Die Konkurrenzfenstergrößen gemäß einer Ausführungsform werden unter Verwendung einer der zuvor unter Bezugnahme auf 7 beschriebenen Techniken berechnet.
Bei 810 wird für jeden der Knoten 404A–404D, welcher plant, einen Rahmen während der bevorstehenden gemeinsam genutzten Konkurrenz-TXOP zu übertragen, eine Zugriffszeit bestimmt. Gemäß einer Ausführungsform ist jeder der Knoten 404A–404D ausgestaltet, bei 810 eine Zugriffszeit für sich selbst sowie Zugriffszeiten für die anderen Knoten zu bestimmen. Gemäß einer Ausführungsform ist jeder der Knoten 404A–404D ausgestaltet, bei 810 seine eigene Zugriffszeit durch zufälliges Auswählen eines Mikro-Zeitschlitzes innerhalb des geeigneten Konkurrenzfensters für den Knoten unter Verwendung einer herkömmlichen Zufallsverzögerungszeittechnik zu bestimmen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die Übertragungsreihenfolge von den Knoten 404A–404D bei 810 in einer deterministischen Art und Weise bestimmt, anstatt eine Zufallsverzögerungszeit innerhalb eines Konkurrenzfensters zu verwenden. Gemäß einer Ausgestaltung dieser Ausführungsform wird die Übertragungsreihenfolge auf der Grundlage von Identifikationsnummern (ID) der Knoten bestimmt (z. B. ist der Knoten mit der niedrigsten ID der erste in der Reihenfolge, der Knoten mit der zweitniedrigsten ID ist der zweite in der Reihenfolge, usw.). Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird eine Zufallsneuordnungsfunktion verwendet, welche allen Knoten 404A– 404D in dem Netz bekannt ist. Gemäß einer Ausgestaltung dieser Ausführungsform ordnet die Zufallsneuordnungsfunktion in jedem MAC-Zyklus oder anderweitig periodisch die Übertragungsreihenfolge von allen Knoten in dem Zyklus zu. Gemäß einer Ausführungsform basiert die Neuordnungsfunktion auf einer Permutation, um einen „fairen Zugriff" für jeden Knoten bereitzustellen. Gemäß der Ausführungsform wird die Neuordnungsfunktion von jedem Knoten 404A–404D in dem Netz ausgeführt, wodurch eine Verwaltung ohne einen Masterknoten 402 ermöglicht wird.
Bei 812 des Verfahrens 800 versucht jeder Knoten 404A–404D, welcher im Wettbewerb um das Medium steht, seine Datenrahmen auf der Grundlage der bei 810 bestimmten Zugriffszeiten zu übertragen. Gemäß einer Ausführungsform, welche eine Zufallsverzögerungszeittechnik zum Auswählen von Zugriffszeiten verwendet, beginnt ein Knoten zu übertragen, wenn der Knoten erfasst, dass kein anderer Knoten eine Übertragung vor seinem ausgewählten Mikro-Zeitschlitz in seinem Konkurrenzfenster beginnt. Wenn ein Knoten erfasst, dass ein weiterer Knoten eine Übertragung vor seinem ausgewählten Mikro-Zeitschlitz in seinem Konkurrenzfenster begonnen hat, überträgt er nicht, sondern wartet bis das Medium frei wird, bevor das Verfahren zum Zugreifen auf das Medium fortgesetzt wird. Gemäß einer Ausführungsform, welche einen deterministischen Ansatz zum Auswählen von Übertragungszeiten verwendet, belegen die Knoten 404A–404D das Medium in der von den Knoten bestimmten Reihenfolge, indem sie erfassen, wann das Medium frei wird, nachdem der vorhergehende Knoten (in der vorbestimmten Übertragungsreihenfolge) seine Übertragung fertig gestellt hat. Wenn die aktuelle gemeinsam genutzte Konkurrenz-TXOP ermöglicht, dass eine weitere Übertragung eines vollständigen Rah mens stattfindet, wird der Knoten beginnen, seinen Rahmen zu übertragen.
In einem Fall, wo die Knoten ihre Sendeanforderungen nicht auf dem Netz übertragen, wird gemäß einer Ausführungsform die Abwesenheit jeglicher Information bezüglich der Anzahl von Knoten, welche beabsichtigen, im Wettbewerb um das Medium zu stehen, durch einen verteilten deterministischen Algorithmus ersetzt, welcher die Übertragungsreihenfolge und die Verwendung von Prioritätsschlitzen vorbestimmt. Bei der Abwesenheit von Informationen über den Bedarf der unterschiedlichen Knoten, an dem Wettbewerb um das Medium teilzunehmen, wird gemäß der Ausführungsform der Algorithmus zum Bestimmen der Übertragungsreihenfolge auf alle Knoten angewendet. Die vorbestimmte Reihenfolge gilt dann für die Reihenfolge der Prioritätsschlitze, welche von den Knoten verwendet werden, um tatsächlich zu erfassen, ob eine Station, welcher ein Schlitz zugeordnet ist, der dem eigenen vorhergeht, tatsächlich ihre Übertragungsgelegenheit verwendet oder nicht.
Im Gegensatz zu den knotenspezifischen Konkurrenzfenstern, welche in der IEEE 802.11 verwendet werden, verwendet eine Ausführungsform ein gemeinsam genutztes Konkurrenzfenstersystem, bei welchem Konkurrenzfenster definierte Öffnungs- und Schließungszeiten aufweisen, welche von allen Knoten überwacht werden. Gemäß einer Ausführungsform wird eine spezielle Prioritätszeit für Ankündigungen einer Absicht für eine Übertragung von allen Knoten zur Verfügung gestellt. Alle Knoten werden daher über den aggregierten Bedarf für Übertragungen in jedem Prioritätspegel informiert. Durch eine allen Knoten bekannte Regel wird gemäß einer Ausführungsform die Größe des Konkurrenzfensters gemäß dem aggregierten Bedarf eingestellt.
Gemäß einer Ausführungsform wird ermöglicht, dass Verkehr mit niedriger Priorität sowie Verkehr mit hoher Priorität im Wettbewerb stehen. Unterschiedliche Prioritätsklassen und entsprechende Konkurrenzfenster werden verwendet und, wie zu vor erörtert, die Größe eines jeden Konkurrenzfensters auf der Grundlage des aggregierten Bedarfs für das Fenster bestimmt. Gemäß einer Ausführungsform werden Übertragungen mit niedriger Priorität nicht automatisch auf einen weiteren MAC-Zyklus verzögert. Nachdem die Knoten in dem Konkurrenzfenster mit höchster Priorität ihre Übertragungen hatten, machen stattdessen die Knoten in den Konkurrenzfenstern mit niedriger Priorität weiter, um in Richtung ihrer Zugriffszeiten herunterzuzählen. Auf diese Art und Weise sollten alle Knoten eine Chance bekommen, während eines MAC-Zyklus zu übertragen. Die Ausnahme ist, dass, wenn die Gesamtheit aller Konkurrenzfenstergrößen einen vorbestimmten maximalen Wert CWS_sum_max überschreitet, die Konkurrenzfenstergrößen mit niedriger Priorität verringert oder sogar aus dem MAC-Zyklus entfernt werden. Die Regeln zum „Verkürzen" der Konkurrenzfenster sind allen Knoten einer Ausführungsform bekannt, so dass die Knoten ihnen ohne äußere Anweisung folgen.
Wenn die Konkurrenzfenstergröße für eine gegebene Prioritätsklasse zu kürzen ist, kann es notwendig sein, die Anzahl von erlaubten Übertragungen zu verringern, um die Kollisionswahrscheinlichkeit gering zu halten. Die erlaubte Anzahl von Übertragungen ist der Wert N_max, welcher dem maximalen Konkurrenzfenstergrößenwert CWS_max für die vereinbarte Kollisionswahrscheinlichkeit in Gleichung 1 entspricht (z. B. derart, dass P(N_max; CWS_max) < 0,05 ist). Um diesen Wert zu erreichen, schränkt jeder Knoten seine eigene Anzahl von beabsichtigten Übertragungen individuell ein. Gemäß einer Ausführungsform verringert jeder Knoten seine Anzahl von Übertragungen für das Kollisionsfenster um das Verhältnis von N_max zu der aggregierten Anzahl von ursprünglich geplanten Übertragungen in dem Kollisionsfenster und wählt diese Anzahl von Zugriffszeiten innerhalb des Fensters [1, CWS_max]. Gemäß einer weiteren Ausführungsform wählt jeder Knoten seine ursprünglich geplante Anzahl von Übertragungen in dem ursprünglichen übergroßen Konkurrenzfenster, wobei die Größe davon (CWS_large) von der unverringerten aggregierten Anzahl von Übertragungen eingestellt war, aber die Ganzzahlen, welche die Zugriffszeiten darstellen, würden nachfolgend jeweils um den Faktor (CWS_max/CWS_large)^0,474 verringert werden. Ein Vorteil dieses Ansatzes ist, dass der Verkehr mit niedriger Priorität weniger wahrscheinlich unendlich aufgehalten wird, sogar wenn die Dringlichkeit von Verkehr mit hoher Priorität berücksichtigt wird.
Gemäß einer Ausführungsform wird mehr als eine Übertragung pro Knoten pro MAC-Zyklus ermöglicht. Während der Prioritätsinformationszeit 602 (6) zeigt jeder Knoten an, wie viele Rahmen für jede Prioritätsklasse gesendet werden sollen. Alle Knoten sind somit über den aggregierten Bedarf für jede Prioritätsklasse informiert und können somit die genaue Konkurrenzfenstergröße für jede Prioritätsklasse berechnen. Jeder Knoten wählt seine angekündigte Anzahl von Zufallszahlen innerhalb eines jeden Konkurrenzfensters aus, so dass er so viele Möglichkeiten zum Übertragen innerhalb des Konkurrenzfensters hat, wie es Rahmen zum Übertragen hat. Die Berechnung der genauen Konkurrenzfenstergröße kann komplexer als in Gleichung 1 zuvor angezeigt sein, da die Kollisionswahrscheinlichkeit anders ist, wenn drei Knoten jeweils zwei Rahmen senden wollen, als wenn zwei Knoten jeweils drei Rahmen senden wollen.
Wenn der aggregierte Bedarf für ein Konkurrenzfenster so groß ist, dass die entsprechende Konkurrenzfenstergröße größer als ein eingestellter Maximalwert CWS_max ist, kann das Konkurrenzfenster auf jeden Fall auf die Größe CWS_max gekürzt werden und das nächste Konkurrenzfenster wird aufgemacht.
Eine andere Art und Weise, zu verhindern, dass ein Konkurrenzfenster zu groß wird, ist folgende: wenn der aggregierte Bedarf für ein Konkurrenzfenster zu groß ist, wird jedem signalisierenden Knoten ermöglicht, einen Rahmen in der Prioritätsklasse zu senden. Wenn die berechnete Konkurrenzfenstergröße kleiner als CWS_max ist, kann jeder signalisierende Knoten einen weiteren Rahmen zum Übertragen haben usw.; wenn CWS_max nicht groß genug ist, um jedem signalisierenden Knoten einen weiteren Rahmen zu ermöglichen, wählt jeder Knoten eine Zufallszahl gemäß einem bekannten Algorithmus aus, welche die richtige Anzahl von Knotengenehmigungen für einen Zusatzrahmen angibt. Ein Vorteil dieses Ansatzes ist, dass er ermöglicht, zu steuern, wie viel Übertragungszeit dem Verkehr mit hoher Priorität gegenüber dem Verkehr mit niedriger Priorität gegeben wird. Dem Verkehr mit hoher Priorität wird mehr Zeit gegeben (falls erforderlich), aber dem Verkehr mit niedriger Priorität wird garantiert, etwas Zeit zu haben, außer in äußerst extremen Fällen. Eine flexible Steuerung des Mengenverhältnisses von Zeit, welche den unterschiedlichen Prioritätsklassen zugeordnet wird, wird durch Einstellen der Fenstergrößenparameter ausgeführt.
Eine Ausführungsform adressiert die Zeit, während welcher die Knoten auf ihre Zugriffszeiten warten, während ihre Zähler herunterzählen. Während dieser Zeit wird das Medium nicht verwendet. Solange die Knoten nicht wissen, was die anderen Knoten tun, ist diese Zeit verloren. Gemäß einer Ausführungsform werden die Zugriffszeiten, welche von jedem Knoten ausgewählt werden, bestimmt durch: i) die Anzahl von Rahmen, welche der Knoten in jeder Prioritätsklasse zu senden beabsichtigt; und ii) die Zufallszahlenerzeugungsalgorithmen des Knotens. Jeder derartige Algorithmus ist tatsächlich deterministisch. Die scheinbare Zufälligkeit der erzeugten Nummern besteht aufgrund der Tatsache, dass der Ablauf von gewählten Nummern sehr empfindlich bezogen auf den Ausgangszustand (den „Startparameter") des Zufallszahlengenerators ist. Es gibt keinen Grund, den Ausgangszustand eines beliebigen Knotens geheim zu halten. Die Startparameter werden gemäß einer Ausführungsform derart gewählt, dass die Folge von erzeugten Nummern die allgemeinen Merkmale einer „gerechten Verteilung" aufweisen.
Gemäß einer Ausführungsform weist jeder Knoten ein internes Modell der Gruppe von Knoten des gesamten Netzes auf. Da alle Entscheidungen, welche für ein Kürzen von Kollisionsfenstern oder für ein Bestimmen, welche Knoten die zusätzlichen Rahmen bekommen, gefällt werden, auf Regeln basieren, welche allen Knoten bekannt sind, kann jeder Knoten genau alle ausgewählten Zugriffszeiten auf der Grundlage der Prioritätsinformation 602 vorhersagen (z. B. die beabsichtigte Anzahl von Übertragungen in jeder Prioritätsklasse). Da dieses Wissen der Zugriffzeiten gegeben ist, ist es nicht länger notwendig, das Konkurrenzintervall von einer Zugriffszeit zu der nächsten Zugriffszeit tatsächlich abzuwarten. Jeder Knoten wird wissen, welches der Knoten mit der frühesten Zugriffszeit ist, welches der nächste ist, usw. Wenn zwei Knoten zu einer gleichen Zugriffszeit gelangen (eine „virtuelle Kollision"), werden beide Knoten diese Zeit fallen lassen und die Anzahl von zu sendenden Rahmen um eins verringern. Bei weiteren Ausführungsformen können andere Strategien verwendet werden.
Sobald ein Knoten seine Übertragung fertig gestellt hat und das Medium unbenutzt ist, kann der folgende Knoten auf der Grundlage dieses Wissens die nächste Übertragung sofort starten ohne weitere Zeit zu verschwenden. Gemäß einer Ausführungsform werden die Zugriffszeiten, welche von den quasizufälligen Verfahren ausgewählt werden, nur verwendet, um die Reihenfolge zu bestimmen, in welcher die Knoten senden werden und nicht für die tatsächliche Zeit der Übertragung. Ein Vorteil dieses Ansatzes ist, dass noch mehr Totzeiten in dem MAC-Zyklus ausgenutzt werden können.
Obwohl eine spezielle Struktur oder Verwendung von Übertragungsgelegenheiten beschrieben wurde, ist es klar, dass eine Übertragungsgelegenheit ein allgemeiner Begriff ist, welcher auch andere Zeitdauern umfasst, welche für mehrere Sender für Übertragungsdaten bereitgestellt werden.
Obwohl spezielle Ausführungsformen hierin dargestellt und beschrieben wurden, ist es für Fachleute klar, dass eine Vielzahl von alternativen und/oder äquivalenten Realisierungen die speziellen gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen ersetzen können, ohne von dem Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Diese Anmeldung soll jegliche Anpassungen oder Abweichungen von den speziellen hierin beschriebenen Ausführungsformen abdecken. Daher soll diese Erfindung nur durch die Ansprüche und die Äquivalente davon beschränkt sein.

Claims

Verfahren zum Bereitstellen eines Konkurrenzzugriffs auf ein Kommunikationsmedium (406) in einem Kommunikationsnetz (400), umfassend: – Übertragen einer Prioritätsinformation (602) bei jedem der mehreren Netzknoten (404) vor einer gemeinsam genutzten Konkurrenzübertragungsgelegenheit, wobei die Prioritätsinformation (602) für jeden Knoten (404A–404D) einen Prioritätspegel eines Rahmens anzeigt, welchen der Knoten (404A–404D) beabsichtigt, auf dem Kommunikationsmedium (406) während der gemeinsam genutzten Konkurrenzübertragungsgelegenheit zu übertragen; und – Zuordnen von mindestens einem der Knoten (404) zu einem Konkurrenzfenster (606A, 606B) von mehreren Konkurrenzfenstern (606) innerhalb der Übertragungsgelegenheit basierend auf der übertragenen Prioritätsinformation (602).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Konkurrenzfenster (606) zeitlich aufeinanderfolgend und nicht überlappend sind, und wobei jedes der Konkurrenzfenster (606) mindestens einem Prioritätspegel entspricht.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 und ferner umfassend: – Bestimmen einer Größe für jedes der mehreren Konkurrenzfenster (606) auf der Grundlage der übertragenen Prioritätsinformation (602).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–3, wobei jeder der Knoten (404) ausgestaltet ist, eine Größe für jedes der Konkurrenzfenster (606) auf der Grundlage der übertragenen Prioritätsinformation (602) zu bestimmen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–4 und ferner umfassend: – Bestimmen einer Größe für jedes der Konkurrenzfenster (606) mit einem Masterknoten (402) auf der Grundlage der übertragenen Prioritätsinformation (602); und – Übertragen der bestimmten Größen von dem Masterknoten (402) zu den mehreren Netzknoten (404).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–5 und ferner umfassend: – Bestimmen einer Zugriffszeit für jeden der Netzknoten (404), wobei die Zugriffszeit für jeden Knoten (404A–404D) eine Zeit innerhalb des Konkurrenzfensters (606A, 606B), welches dem Knoten (404A–404D) zugeordnet ist, anzeigt, zu dem der Knoten (404A–404D) versuchen wird, auf das Kommunikationsmedium (406) zuzugreifen, um einen Rahmen zu übertragen.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei jeder Netzknoten (404A–404D) ausgestaltet ist, die Zugriffszeit für diesen Netzknoten (404A–404D) zu bestimmen.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Zugriffszeit für jeden Netzknoten (404A–404D) von einem Masterknoten (402) bestimmt wird, und wobei das Verfahren ferner umfasst: – Übertragen der bestimmten Zugriffszeit von dem Masterknoten (402) zu den mehreren Netzknoten (404).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–8 und ferner umfassend: – Bestimmen einer Übertragungsreihenfolge auf der Grundlage der übertragenen Prioritätsinformation (602), wobei die Übertragungsreihenfolge eine Reihenfolge anzeigt, in welcher die Netzknoten (404) versuchen werden, auf das Kommunikationsmedium (406) zum Übertragen von Rahmen zuzugreifen.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei jeder der Knoten (404) ausgestaltet ist, die Übertragungsreihenfolge zu bestimmen.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Übertragungsreihenfolge von einem Masterknoten (402) bestimmt wird, und wobei das Verfahren ferner umfasst: – Übertragen der bestimmten Übertragungsreihenfolge von dem Masterknoten (402) zu den mehreren Netzknoten (404).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–11, wobei jeder der Knoten (404) einem Konkurrenzfenster (606A, 606B) der mehreren Konkurrenzfenster (606) zugeordnet ist.
Kommunikationsnetz umfassend: – mehrere Knoten (404), welche jeweils ausgestaltet sind, eine Prioritätsinformation (602) auf einem Kommunikationsmedium (406) des Netzes (400) vor einer gemeinsam genutzten Konkurrenzübertragungsgelegenheit zu übertragen, wobei die Prioritätsinformation (602) für jeden Knoten (404A–404D) einen Prioritätspegel eines Rahmens anzeigt, welchen der Knoten (404A–404D) beabsichtigt, während der gemeinsam genutzten Konkurrenzübertragungsgelegenheit zu übertragen; und – wobei jeder der Knoten (404) ausgestaltet ist, zu versuchen, einen Rahmen innerhalb eines ausgewählten von mehreren Konkurrenzfenstern (606) innerhalb der Übertragungsgelegenheit zu übertragen, wobei das ausgewählte Konkurrenzfenster (606A, 606B) für jeden Knoten (404A–404D) auf der Grundlage der übertragenen Prioritätsinformation (602) bestimmt wird.
Kommunikationsnetz nach Anspruch 13, wobei die Konkurrenzfenster (606) zeitlich aufeinanderfolgend und nicht überlappend sind, und wobei jedes der Konkurrenzfenster (606) mindestens einem Prioritätspegel entspricht.
Kommunikationsnetz nach Anspruch 13 oder 14, wobei jeder der Knoten (404) ausgestaltet ist, eine Größe für jedes der Konkurrenzfenster (606) auf der Grundlage der übertragenen Prioritätsinformation (602) zu bestimmen.
Kommunikationsnetz nach einem der Ansprüche 13–15 und ferner umfassend einen Masterknoten (402), welcher ausgestaltet ist, eine Größe für jedes der Konkurrenzfenster (606) auf der Grundlage der übertragenen Prioritätsinformation (602) zu bestimmen und die bestimmten Größen zu den mehreren Netzknoten (404) zu übertragen.
Kommunikationsnetz nach einem der Ansprüche 13–16, wobei jeder Netzknoten (404A–404D) ausgestaltet ist, eine Zugriffszeit für diesen Netzknoten (404A–404D) zu bestimmen, wobei die Zugriffszeit für jeden Knoten (404A–404D) eine Zeit innerhalb des Konkurrenzfensters (606A, 606B ), welches für den Knoten (404A–404D) ausgewählt ist, anzeigt, zu welcher der Knoten (404A–404D) versuchen wird, auf das Kommunikationsmedium (406) zuzugreifen, um einen Rahmen zu übertragen.
Kommunikationsnetz nach einem der Ansprüche 13–17 und ferner umfassend einen Masterknoten (402), welcher ausgestaltet ist, eine Zugriffszeit für jeden Netzknoten (404A–404D) zu bestimmen, wobei die Zugriffszeit für jeden Knoten (404A–404D) eine Zeit innerhalb des Konkurrenzfensters (606A, 606B), welches für den Knoten (404A–404D) ausgewählt ist, anzeigt, zu dem der Knoten (404A–404D) versuchen wird, auf das Kommunikationsmedium (406) zuzugreifen, um einen Rahmen zu übertragen, und wobei der Masterknoten (402) ausgestaltet ist, die bestimmte Zugriffszeit zu den mehreren Netzknoten (404) zu übertragen.
Kommunikationsnetz nach einem der Ansprüche 13–18, wobei jeder der Netzknoten (404) ausgestaltet ist, eine Übertragungsreihenfolge auf der Grundlage der übertragenen Prioritätsinformation (602) zu bestimmen, wobei die Übertragungsreihenfolge eine Reihenfolge anzeigt, in welcher die Netzknoten (404) versuchen werden, auf das Kommunikationsmedium (406) für ein Übertragen von Rahmen zuzugreifen.
Kommunikationsnetz nach einem der Ansprüche 13–19 und ferner umfassend einen Masterknoten (402), welcher ausgestaltet ist, eine Übertragungsreihenfolge auf der Grundlage der übertragenen Prioritätsinformation (602) zu bestimmen, wobei die Übertragungsreihenfolge eine Reihenfolge anzeigt, in welcher die Netzknoten (404) versuchen werden, auf das Kommunikationsmedium (406) für ein Übertragen von Rahmen zuzugreifen, und wobei der Masterknoten ausgestaltet ist, die bestimmte Übertragungsreihenfolge zu den mehreren Netzknoten (404) zu übertragen.
Verfahren zum Bereitstellen einer gemeinsam genutzten Konkurrenzübertragungsgelegenheit in einem Kommunikationsnetz (400), umfassend: – Übertragen einer Prioritätsinformation (602) auf einem Kommunikationsmedium (406) des Netzes (400) für jeden von mehreren Netzknoten (404) vor der gemeinsam genutzten Konkurrenzübertragungsgelegenheit, wobei die Prioritätsinformation (602) für jeden Knoten (404A–404D) einen Prioritätspegel eines Rahmens anzeigt, welchen der Knoten (404A–404D) beabsichtigt, während der gemeinsam genutzten Konkurrenzübertragungsgelegenheit zu übertragen; – Bereitstellen von mehreren prioritätsbasierten Konkurrenzfenstern (606) innerhalb der Übertragungsgelegenheit; und – Bestimmen einer Größe für jedes der Konkurrenzfenster (606) auf der Grundlage der übertragenen Prioritätsinformation (602).
Sende-/Empfangsvorrichtung umfassend: – einen Übertragungsschaltkreis (508), welcher ausgestaltet ist, eine Prioritätsinformation (602) auf einem Kommunikationsmedium (406) eines Netzes (400) vor einer gemeinsam genutzten Konkurrenzübertragungsgelegenheit zu übertragen, wobei die Prioritätsinformation (602) einen Prioritätspegel eines Rahmens anzeigt, welchen die Sende-/Empfangsvorrichtung (506) beabsichtigt, während der gemeinsam genutzten Konkurrenzübertragungsgelegenheit zu übertragen; und – wobei die Sende-/Empfangsvorrichtung (506) ausgestaltet ist, zu versuchen, einen Rahmen innerhalb eines ausgewählten von mehreren Konkurrenzfenstern (606) innerhalb der Übertragungsgelegenheit zu übertragen, wobei das ausgewählte Konkurrenzfenster (606A, 606B) auf der Grundlage der übertragenen Prioritätsinformation (602) bestimmt wird.