адаптивное конкурентное окно в прерывистых каналах беспроводной связи

Формула изобретения

1. Способ для прерывистой беспроводной связи, содержащий:

оценку первой вероятности коллизий в канале в начале интервала прерывистого канала, где оцененную первую вероятность коллизии увеличивают при обнаружении ошибки передачи на участке одного или более канальных интервалов;

установку размера конкурентного окна в начале текущего канального интервала в соответствии с оцененной первой вероятностью коллизий в канале;

оценку второй вероятности коллизий в канале для следующего канального интервала; и

динамическое изменение размера конкурентного окна для следующего канального интервала в соответствии с оцененной второй вероятностью коллизий в канале.

2. Способ по п.1, в котором оцененную первую вероятность коллизии в канале уменьшают, когда обнаружена успешная передача на участке одного или более предыдущих канальных интервалов.

3. Способ по п.1, в котором вторую оцененную вероятность коллизии в канале уменьшают, когда обнаружена успешная передача на участке одного или более предыдущих канальных интервалов, и увеличивают, когда обнаружена ошибка передачи на участке одного или более предыдущих канальных интервалов.

4. Способ по п.1, в котором оцененную первую или вторую вероятность коллизии в канале настраивают на основе обнаруженной занятости канала или размера очереди на участке одного или более канальных интервалов.

5. Способ по п.1, в котором размер конкурентного окна передачи увеличивают, когда оцененная первая или вторая вероятность коллизии в канале больше заданного значения, и уменьшают, когда оцененная первая или вторая вероятность коллизии в канале меньше заданного значения.

6. Способ по п.1, в котором начальный размер конкурентного окна используют в начале каждого канального интервала.

7. Способ по п.1, дополнительно содержащий установку разного размера конкурентного окна передачи для разных уровней приоритета передачи в случае множества данных, поставленных в очередь на передачу.

8. Способ по п.1, в котором оценка первой или второй вероятности коллизий в канале содержит прогнозирование вероятности конкуренции множества передач за доступ к каналу на основе последней и более ранних активностей канала и увеличение оцененной первой или второй вероятности коллизий в канале, когда множество передач конкурируют между собой за доступ к каналу в начале периода канального интервала.

9. Способ по п.1, в котором оцененную первую или вторую вероятность коллизии в канале увеличивают, когда обнаружена ошибка передачи в любом одном из множества устройств связи на участке одного или более предыдущих канальных интервалов.

10. Способ по п.1, дополнительно содержащий присвоение более большого весового коэффициента для ошибки передачи, обнаруженной во время непосредственно предшествующего канального интервала и все более уменьшающегося весового коэффициента для ошибок передачи, обнаруженных во время более ранних предшествующих канальных интервалов.

11. Способ по п.1, в котором участки одного или более канальных интервалов являются, по существу, начальными участками одного или более канальных интервалов.

12. Устройство для прерывистой беспроводной связи, содержащее:

память для хранения данных очереди передачи;

приемопередатчик для передачи данных и приема данных; и

процессор, выполненный с возможностью обнаружения ошибки передачи на участке одного или более предыдущих канальных интервалов и оценки первой вероятности коллизий в канале в начале прерывистого канального интервала, где оцененную вероятность коллизии увеличивают, когда ошибка передачи была обнаружена во время одного или более предыдущих канальных интервалов, для установки конкурентного окна передачи в начале текущего канального интервала в соответствии с оцененной первой вероятностью коллизий в канале, и оценки второй вероятности коллизий в канале для следующего канального интервала, и приемопередатчик передает хранящиеся в очереди передачи данные в соответствии с установленным размером конкурентного окна передачи.

13. Устройство п.12, в котором процессор выполнен с дополнительной возможностью уменьшения оцененной первой вероятности коллизии в канале, когда обнаружена успешная передача на участке одного или более предыдущих канальных интервалов, и увеличения оцененной первой вероятности коллизии в канале, когда обнаружена ошибка передачи на участке одного или более предыдущих канальных интервалов.

14. Устройство по п.12, в котором процессор выполнен с дополнительной возможностью уменьшения оцененной второй вероятности коллизии в канале, когда обнаружена успешная передача на участке одного или более предыдущих канальных интервалов, и увеличения оцененной второй вероятности коллизии в канале, когда обнаружена ошибка передачи на участке одного или более предыдущих канальных интервалов.

15. Устройство по п.12, в котором процессор выполнен с дополнительной возможностью увеличения размера конкурентного окна передачи, когда оцененная первая или вторая вероятность коллизии в канале больше заданного значения, и уменьшения размера конкурентного окна передачи, когда оцененная первая или вторая вероятность коллизии в канале меньше заданного значения.

16. Система для прерывистой беспроводной связи, содержащая:

средство для оценки первой вероятности коллизий в канале в начале интервала прерывистого канала, в котором оцененную первую вероятность увеличивают, когда обнаружена ошибка передачи на участке одного или более канальных интервалов;

средство для установки размера конкурентного окна передачи в начале текущего канального окна в соответствии с оцененной первой вероятностью коллизий в канале;

средство для оценки второй вероятности коллизий в канале для следующего канального интервала; и

средство для динамического изменения размера конкурентного окна передачи для следующего канального интервала в соответствии с оцененной второй вероятностью коллизий в канале.

Описание изобретения к патенту

Область техники

Настоящее изобретение, в целом, относится к системам беспроводной связи, и, в частности, к таким системам, где доступ к каналу связи ограничен периодическими интервалами. Дополнительно, изобретение имеет отношение к системам, в которых доступ к каналу связи основан на алгоритме конкуренции. Одним из примеров такой архитектуры является система, известная как WAVE (Wireless Access in Vehicular Environment - Беспроводной Доступ в Автотранспортной Среде) или DSRC (Dedicated Short Range Communications - Специализированная Связь на Коротких Расстояниях).

Уровень техники

Доступ к каналу беспроводной связи может быть осуществлен через управляемый или конкурентный доступ. В системе с управляемым доступом, такой как сотовая система или система WiMAX (IEEE 802.16), устройствам обычно выделяют возможности для передачи, которые не конфликтуют с передачами от других устройств. (Могут существовать некоторые исключения, например, когда устройство выполняет начальный вход в сеть.) В системе с конкурентным доступом устройства осуществляют передачу в локально определенные промежутки времени, и существует возможность возникновения коллизий и потери данных. Примерами таких систем являются Ethernet (IEEE 802.3) и WiFi (IEEE 802.11).

Коллизии оказывают пагубное влияние на функционирование сети, так как их результатом является увеличение задержки данных, уменьшение пропускной способности системы (ввиду повторных передач) и потенциальная потеря данных. Коллизий трудно избежать в системах связи, основанных на конкурентном доступе. Существующие протоколы связи, например, указанные выше, пытаются избежать коллизий. Устройства, работающие в таких системах, перед передачей пытаются принять данные из канала передачи, и переходят к осуществлению передачи, только если канал свободен. Однако данная технология не защищена от ошибок. Например, когда устройство А передает данные в канал передачи и если устройство В решает передать данные в тот же момент, что и устройство А, две передачи будут конфликтовать между собой, что обычно не позволит другим приемникам правильно интерпретировать обе передачи. Даже если передача устройством В не происходит точно в момент передачи устройством А, задержки в системе (например, распространения, обработки и/или задержки переключения приема/передачи) не позволят второму устройству обнаружить передачу, которая началась за небольшой промежуток времени перед его собственной передачей, что опять же приведет к коллизии.

Системы с конкурентным доступом могут попытаться восстановиться от потери данных во время коллизий. В данном случае, при обнаружении коллизии, передающее устройство ожидает некоторое время ("время отсрочки передачи") и повторно передает данные. Для защиты от ряда повторяющихся коллизий время отсрочки передачи может быть случайно выбрано в интервале времени, называемом "конкурентным окном".

Применение вышеописанного механизма является проблематичным при использовании групповой или широковещательной передачи. В отличие от одноадресной передачи, которая может использовать преимущества подтверждения или подобные механизмы обратной связи, групповые передачи, обычно, не имеют обратной связи приемника с передатчиком. Таким образом, передатчик не имеет возможности распознать возникновение коллизии.

Оптимальный размер конкурентного окна зависит от количества устройств, пытающихся осуществить передачу по каналу. Если устройств немного, то небольшой размер конкурентного окна (CW) позволит всем устройствам осуществить передачу с небольшой вероятностью коллизий. Если большее количество устройств пытаются осуществить передачу, то размер конкурентного окна являются более большим для разнесения передач на более большой промежуток времени, что, таким образом, снижает вероятность коллизий. Это проиллюстрировано на фиг.1, на которой показаны кривые пропускной способности/коэффициента использования канала для трех разных размеров конкурентного окна. Малый размер CW лучше работает при небольшой нагрузке на канал, и большой размер CW лучше работает при высокой нагрузке на канал. В самых нижних концах кривых, где размер CW больше оптимального, низкая пропускная способность является следствием того, что канал большую часть времени конкурентного окна является свободным. В самых верхних концах кривых, где размер CW меньше оптимального, низкая пропускная способность является следствием того, что в конкурентном окне пытаются выполнить большое количество передач, что приводит к дополнительным коллизиям.

Существующие алгоритмы пытаются оптимизировать производительность посредством динамической настройки размера CW. Например, в IEEE 802.11 используют экспоненциальное время отсрочки передачи. Изначально значение CW устанавливают небольшим, т.е. равным CWmin. До тех пор, пока передачи являются успешными (что определяют, например, по получению подтверждения), размер CW остается равным CWmin. Однако при возникновении ошибки в передаче, размер CW удваивают. Последующая ошибка приведет к еще одному удвоению и так до тех пор, пока не будет достигнуто максимальное значение CWmax. Это увеличение размера CW выполняют на основе предположения о том, что коллизии являются результатом большой нагрузки на сеть, и как было описано выше, система будет работать более эффективно с большим значением CW. Любая успешная передача (включающая групповую передачу, с или без коллизий) приведет к возврату размера CW на минимальное значение CWmin.

В традиционных конкурентных схемах могут быть использованы дополнительные усовершенствования. Например, передачам с изменяющимися уровнями приоритета могут быть присвоены разные размеры конкурентного окна для обеспечения потока данных с высоким приоритетом более высокой вероятности передачи.

Применение традиционных технологий конкурентного доступа для прерывистого канала может привести к ухудшению производительности в виде увеличения количества коллизий. В прерывистом канале доступ ограничен периодическими или полупериодическими интервалами. Например, в системе WAVE обмен информацией управления и безопасности осуществляют по каналу информации (CSI) управления/безопасности во время "канального интервала CSI", который является активным, например, в течение 50 мс через каждые 100 мс. Во время других 50 мс "служебного канального интервала" устройства могут настроиться на другие радиоканалы для других типов взаимообмена, и обмен информацией управления не происходит. Любая управляющая информация, поступающая для передачи во время служебного канального интервала, должна быть поставлена в очередь для передачи во время следующего канального интервала CSI. Аналогично, поток служебных данных, поступающий во время канального интервала CSI, должен быть поставлен в очередь для передачи во время следующего служебного канального интервала. Поскольку вероятность того, что несколько устройств поставят поток данных в очередь на передачу в начале канального интервала, выше средней, традиционные технологии конкуренции приводят к более низкой производительности системы, работающей с прерывистыми каналами, так как размер CW должен иметь возможность адаптироваться с течением времени к увеличению нагрузки на канал в начале канального интервала. Следовательно, существует необходимость в более эффективном канале беспроводной связи, в котором конкурентное окно может динамически изменяться в начале интервала прерывистого канала на основе спрогнозированной характеристики канала.

Сущность изобретения

Настоящее изобретение, по существу, предлагает более лучший способ выбора наиболее подходящего размера CW (CWinit), используемого в начале канального интервала, и динамическое изменение размера CWinit в соответствии с условиями функционирования канала. Настоящее изобретение предоставляет технологию конкурентного доступа для улучшения производительности сети связи с прерывистыми каналами посредством манипулирования конкурентным окном. Конкурентное окно может быть установлено в более больший размер в начале каждого интервала доступа к каналу для разнесения передач во времени в случае высокой нагрузки, что уменьшает вероятность возникновения коллизий. После этого размер конкурентного окна может динамически настраиваться во время канального интервала с использованием средств, известных на предшествующем уровне техники.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предложен способ для прерывистой беспроводной связи. Данный способ включает в себя оценку первой вероятности коллизии в канале в начале интервала прерывистого канала, в котором оцененная вероятность коллизии увеличивается, когда обнаружена ошибка передачи на участке одного или более предыдущих канальных интервалов; установку размера конкурентного окна передачи в начале текущего канального интервала в соответствии с оцененной первой вероятностью коллизий в канале; оценку второй вероятности коллизий в канале для следующего канального интервала; и динамическое изменение размера конкурентного окна передачи для следующего канального интервала в соответствии с оцененной второй вероятностью коллизий в канале.

Оцененную первую (и/или вторую) вероятность коллизий в канале уменьшают, когда обнаружена успешная передача на участке одного или более предыдущих канальных интервалов, и оцененную первую (и/или вторую) вероятность коллизий в канале увеличивают, когда обнаружена ошибка передачи на участке одного или более предыдущих канальных интервалов.

Кроме того, размер конкурентного окна передачи может быть увеличен, когда первая или вторая вероятность коллизии в канале больше заданного значения, и размер конкурентного окна передачи может быть уменьшен, когда первая или вторая вероятность коллизии в канале меньше заданного значения.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предложено устройство для прерывистой беспроводной связи. Устройство включает в себя память для хранения данных очереди передачи; приемопередатчик для передачи и приема сигналов; и процессор, выполненный с возможностью обнаружения ошибки передачи на участке одного или более канальных интервалов и оценки первой вероятности коллизии в канале в начале интервала прерывистого канала, и оцененную вероятность коллизии увеличивают, когда приемопередатчик обнаружил ошибку передачи на участке одного или более канальных интервалов, для установки размера конкурентного окна передачи в начале текущего канального интервала в соответствии с оцененной первой вероятностью коллизий в канале, и оценку второй вероятности коллизий в канале для следующего канального интервала, в котором приемопередатчик передает данные, сохраненные в очереди передачи, в соответствии с установленным размером конкурентного окна передачи.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 показана примерная производительность прерывистого канала связи при изменяющейся информационной нагрузке и для разных размеров конкурентного окна.

На фиг.2 показаны канальные интервалы, выровненные по времени и частоте.

На фиг.3 показано поступление сообщений и нагрузка на канал.

На фиг.4 показан пример алгоритма конкурентного времени отсрочки передачи в соответствии с предшествующим уровнем техники.

На фиг.5 показана типичная производительность традиционной системы связи с адаптивным конкурентным окном.

На фиг.6 показана примерная блок-схема функционирования в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения.

На фиг.7 проиллюстрировано взаимоотношение между характеристиками канала для одного канального интервала и следующего канального интервала согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения.

На фиг.8 показана примерная блок-схема процесса передачи данных согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения.

На фиг.9 показана производительность системы связи с адаптивным начальным конкурентным окном в начале канального интервала согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, которая показывает лучшую производительность по сравнению с традиционной системой, показанной на фиг.5.

На фиг.10 проиллюстрирована примерная диаграмма того, как условия функционирования, оцененные для предыдущего канального интервала М, могут быть использованы при вычислении начального размера конкурентного окна для текущего канального интервала согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения.

На фиг.11a и 11b проиллюстрированы примерные диаграммы того, как размер начального конкурентного окна адаптируют для большой и малой нагрузки в соседних канальных интервалах согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения.

На фиг.12 показана аппаратная блок-схема радиоустройства, согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения.

Подробное описание изобретения

На фиг.2 показано распределение во времени для типичной системы DSRC/WAVE. Во время канального интервала CSI устройства работают по каналу CSI. Во время служебного канального канала устройства могут работать по одному или нескольким служебным каналам. Таким образом, работа либо по служебному каналу, либо по каналу CSI является прерывистой. Например, предположим, что управляющие пакеты передачи поступили на устройство в моменты времени Т1 и Т2, в то время как устройство работает по служебному каналу 1. Данные пакеты передачи будут поставлены в очередь на передачу до наступления начала следующего канального интервала CSI в момент времени Т3. Управляющие пакеты передачи, поступившие на другое устройство во время служебного канального интервала, также будут поставлены в очередь на передачу во время канального интервала CSI в момент времени Т3, что увеличивает вероятность коллизии.

На фиг.3 проиллюстрирован пакетный трафик в прерывистой среде связи, отображающий поступление сообщений и нагрузку на канал. Пакеты поступают в систему с номинальной средней периодичностью по времени, как во время, так и между интервалами доступа. Во время отсутствия доступа пакеты ставят в очередь, поэтому очередь на передачу в заданном устройстве растет. В начале интервала доступа очереди устройства являются перегруженными, поэтому нагрузка на канал является высокой. Увеличивающаяся в это время информационная нагрузка повышает потенциальную возможность возникновения коллизий. При передаче пакетов во время интервала доступа, размер очереди и нагрузка на канал уменьшается, пока не достигнет номинального уровня (в данном показанном случае это происходит примерно в середине интервала доступа). В данной точке достигается равновесное состояние, которое продолжается до конца интервала доступа, в котором цикл повторяется.

На фиг.4 проиллюстрирован типичный процесс отсрочки передачи в соответствии с предшествующим уровнем техники, например, реализованный в устройствах на основе стандарта IEEE 802.11. В начале, размер конкурентного окна CW устанавливают (41) в заданное минимальное значение CWmin. Устройство определяет (42), есть ли пакет в очереди на передачу, и если нет, то остается в состоянии ожидания. Когда пакет готов к передаче, вычисляют (43) время передачи, состоящее из случайного времени отсрочки передачи в пределах конкурентного окна. Во время передачи устройство получает (44) гарантию того, что канал передачи не используют, и, соответственно, передает (45) пакет. Если пакет был успешно передан (например, было принято подтверждение об отсутствии коллизии), то устройство возвращается на свое начальное состояние. Если пакет был передан (46) неуспешно, устройство проверяет (47), достиг ли размер CW максимального значения. (В случае, когда обратную связь не принимают во внимание, передачу широковещательного пакета считают успешной и в этом случае процесс перезапускают.) Если нет, то размер CW увеличивают (48) и позже осуществляют повторную передачу пакета.

Если размер CW достиг максимального значения, устройство проверяет (49), был ли передан пакет максимально разрешенное количество раз. Если нет, осуществляют еще одну попытку повторной передачи пакета. Если достигнуто максимальное количество попыток передачи, пакет сбрасывают и работу алгоритма возобновляют сначала (В некоторых ситуациях, если максимальное количество повторов является низким, существует вариант, в котором максимальное количество попыток передачи может быть достигнуто до того, как размер конкурентного окна достигнет своего максимума. Для простоты изложения, данная ситуация рассмотрена не будет).

На фиг.5 показан вышеописанный процесс, выполняемый в прерывистой системе связи. Как показано на фиг.5, в начале интервала доступа к каналу размер CW является малым, но увеличение нагрузки на канал приводит к низкой производительности ввиду избыточных коллизий. Для адаптации значения CW к высокой нагрузке требуется некоторое время. Настоящее изобретение улучшает производительность настройкой размера CW в соответствии с текущим состоянием канала.

На фиг.6 показана примерная блок-схема стадий работы в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения. Данные три стадии показаны на фиг.8. Каждая из этих стадий описана ниже:

А. Прогнозирование (оценка) характеристики канала (нагрузки). Данная стадия касается прогнозирования вероятности множества передач, претендующих на доступ к каналу в начале периода доступа к каналу, основанного на предшествующей активности канала, предыдущей активности и/или другой релевантной информации. Например, множество передач, претендующих на доступ к каналу в начале периода доступа к каналу, создают больший шанс на возникновение коллизии.

В. Вычисление начального размера Конкурентного Окна (CWinit). На основе оцененной (спрогнозированной) характеристики канала (нагрузки) вычисляют предпочтительное значение CWinit для оптимизации производительности системы для оцененных (спрогнозированных) условий в канале. Например, увеличение значения CWinit снизит вероятность коллизий.

С. Осуществление конкурентного доступа. В данной стадии, вычисленное значение CWinit используют в процессе конкурентного доступа, начиная со следующего интервала канала. При использовании выбранного значения CWinit можно достичь улучшения производительности канала.

Прогнозирование (оценка) характеристики канала (нагрузки) предусматривает прогнозирование вероятности выполнения множества передач, претендующих на доступ к каналу в начале периода доступа к каналу, на основе недавней активности канала, истории активности или другой информации. Например, могут существовать несколько обнаруживаемых состояний, которые могут быть использованы для прогнозирования характеристики канала в отношении передачи, выполняемой в начале канального интервала. Характеристика передачи для предыдущего канального интервала N-1 обычно является хорошей экстраполяцией характеристики для нового интервала N. Это происходит потому, что информационная нагрузка изменяется медленно по отношению к канальным интервалам. Характеристики передачи в предыдущих канальных интервалах N-2 N-k могут быть также могут быть хорошей экстраполяцией характеристики для нового интервала N, как это показано на фиг.10.

Как было описано ранее, перед началом канального интервала в очереди передачи собирают пакеты для передачи, что является узким местом и повышает вероятность коллизий в начале канального интервала. В течение канального интервала пакеты успешно доставляют, что упрощает накопление и позволяет уменьшить количество коллизий. Для этой цели, характеристику канала на ранних периодах, ближайших к началу канального интервала, и перед тем, как очередь достигнет стабильного состояния (примерно около 50% канального интервала, показанного на фиг.3), используют для оценки нагрузки на канал с целью вычисления размера конкурентного окна. Время, когда очереди накапливаются и перед их достижением стабильного состояния, является временем, при котором CW достигает своего оптимального размера в текущих условиях. Чем больше времени занимает достижение стабильного состояния, тем более большое значение CWinit указывают.

События на раннем периоде интервала N-1, которые могут быть использованы для оценки нагрузки на канал и являются наиболее существенными факторами для прогнозирования вероятности коллизий на раннем периоде интервала N, включают в себя:

- Устройство связи, имеющее неудачную или задержанную попытку передачи на раннем периоде интервала N-1 (и интервалах N-2 N-k), имеет высокую вероятность коллизии в интервале N. И наоборот, устройство связи, имеющее удачную попытку передачи на раннем периоде интервала N-1 (и интервалах N-2 N-k), имеет низкую вероятность коллизии в интервале N.

- Обнаруженные устройством связи коллизии среди других устройств на раннем периоде интервала N-1 (и интервалах N-2 N-k) означают высокую вероятность коллизии в интервале N. Чем меньше обнаружено коллизий, тем меньше вероятность коллизий в интервале N.

- Обнаруженная устройством связи занятость канала во время большей доли раннего периода интервала N-1 (и интервалах N-2 N-k) означает высокую вероятность коллизии в интервале N. Чем меньше доля занятости канала, тем меньше вероятность коллизий в интервале N.

Параметры прогнозирования, описанные выше и используемые на позднем участке интервала, а не на раннем периоде интервала, могут считаться слабыми параметрами прогнозирования вероятности коллизии в интервале N, как это показано на фиг.7.

Для конкретной системы могут быть доступны другие параметры прогнозирования. Вышеописанные параметры прогнозирования могут иметь разный весовой коэффициент в случае их использования при прогнозировании характеристики канала. Например, коллизиям и/или занятости в интервале N-1 может быть присвоен больший весовой коэффициент, чем коллизиям и/или занятости в интервале N-2. Аналогично, коллизиям в интервале N-1 может быть присвоен больший весовой коэффициент, чем занятости в интервале N-1. Другими словами, настоящее изобретение позволяет присвоить больший весовой коэффициент для ошибок передачи во время недавнего канального интервала, и весовые коэффициенты имеют все более уменьшающиеся значения для ошибок передачи во время более поздних канальных интервалов.

Примерная формула вычисления начального размера конкурентного окна является следующей:

где

CWinit_N является начальным размером конкурентного окна для текущего канального интервала N;

CW₀ является базовым, или минимально разрешенным, размером конкурентного окна, используемого, например, при отсутствии нагрузки на канал;

s является коэффициентом пропорциональности, используемым для того, чтобы размер конкурентного окна не выходил за заданные границы (например, размер конкурентного окна не должен превышать времени продолжительности канального интервала);

k является количеством предыдущих канальных интервалов, учитываемых при вычислении. В простейшем случае k=1 и учитывают только самый недавний канальный интервал;

n является счетчиком предыдущих канальных интервалов. Например, n=1 обозначает самый недавний канальный интервал (N-1); n=k обозначает наиболее старый предыдущий канальный интервал, учитываемый при вычислении;

L_n является коэффициентом нагрузки (параметр прогнозирования коллизий), вычисленным для канального интервала n. Как было описано выше, вычисление коэффициента нагрузки может учитывать такие факторы, как коллизии или занятость канала. В простейшем случае L_n принимает всего два значения, например 0 для низкой нагрузки и 1 для высокой нагрузки;

w(n) является функцией отдаленности во времени канального интервала, для которого было вычислено значение L_n. В данном примере w(n) является положительным значением и имеет обратную взаимосвязь с n (значение w(n) уменьшается при увеличении значения n). Данную величину используют как весовой коэффициент для L _n, так чтобы наиболее недавние коэффициенты нагрузки имели большее влияние на результат. В простейшем случае, w(n) равно 1.

В некоторых вариантах осуществления, устройство связи, согласно настоящему изобретению, отслеживает вышеописанные события и генерирует оценку, вероятны ли коллизии в интервале N. Весовые коэффициенты для каждого события при выполнении оценки могут быть специально настроены в соответствии с конкретными характеристиками действующей системы. Наиболее надежным параметрам прогнозирования присваивают больший весовой коэффициент, чем менее надежным параметрам прогнозирования. Следует заметить, что события в дополнительных предыдущих канальных интервалах (N-2, N-3 и т.д.) могут быть использованы для повышения качества оценки.

Вычисление начального размера Конкурентного Окна выполняют на основе оцененной характеристики для оптимизации производительности системы при оцененных условиях в канале.

Более конкретно, если определена высокая вероятность возникновения коллизий в интервале N, то начальный размер (CWinit) конкурентного окна увеличивают, как это показано на фиг.11a. Если определена низкая вероятность возникновения коллизий в интервале N, то начальный размер (CWinit) конкурентного окна уменьшают, как это показано на фиг.11b.

В состоянии Выполнения конкурентного доступа, показанном на фиг.6, вычисленное значение CWinit используют для передачи, начиная со следующего канального интервала N.

На фиг.8 показан примерный процесс передачи данных согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения. В конце (81) интервала доступа прибывающие пакеты ставят (82) в очередь и ни один из них не передают. В начале (83) следующего интервала доступа размер CW устанавливают (84) в новое значение CWinit, которое используют при вычислении (843) первого времени передачи пакета. Также, когда время передачи вычислено, устройство определяет (85), попадает ли вычисленное время в текущий интервал доступа. Если оно является концом интервала передачи, устройство заканчивает передачу в текущем интервале доступа, начинает ставить (82) пакеты в очередь и ожидает (83) следующего интервала доступа. В начале следующего интервала вычисляют (843) следующее время, после чего выполняют (844-845) нормальную последовательность передачи и обновляют (846-849) размер CW. Следует заметить, что в блоке 846 широковещательная передача может быть учтена как успешная по умолчанию, и, в этом случае, размер CW устанавливают в значение CWmin и процесс повторяется.

На фиг.9 показано, как изобретение работает в прерывистой системе связи согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения. Как показано, в начале интервала доступа к каналу размер CW лучше подходит для высокой нагрузки, что приводит к уменьшению коллизий и лучшей эффективности по сравнению с традиционным алгоритмом, показанным на фиг.5. Размер CW может быть более быстро адаптирован для достижения оптимального значения, и очереди достигают стабильного состояния относительно быстро, что приводит к общему улучшению пропускной способности системы и уменьшению задержек.

В вышеприведенном описании был рассмотрен вариант осуществления настоящего изобретения для обновления в реальном масштабе времени. Другие варианты осуществления включают в себя вариант осуществления с накоплением в реальном масштабе времени и автономный вариант осуществления. В таких вариантах осуществления информацию о характеристиках канала накапливают (центральным блоком обработки или автономным блоком) посредством выполнения этапов оценки нагрузки на канал и вычисления значения CWinit. После этого значение CWinit распространяют (например, посредством широковещательного управляющего сообщения или другого механизма конфигурирования) для его использования устройствами связи. В случае автономного варианта, центральный процессор может учитывать историческую информацию о характеристике канала, например, приспосабливаясь к всплеску потока данных в утренние часы пик.

На фиг.12 показана примерная аппаратная блок-схема радиоустройства согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения. Приемопередатчик (1201) включает в себя, но этим не ограничено, стандартные составляющие, такие как модулятор, демодулятор и усилитель. Он также может включать в себя механизм сбора данных о канале (например, детектор огибающей принятой мощности) для обнаружения состояния занятости канала. Функции модулятора также могут включать в себя функцию обнаружения коллизий в канале. Приемопередатчик принимает пакеты для передачи и подает информацию (например, статус занятости) о состоянии канала передачи на процессор (1202).

Процессор может включать в себя один или более аппаратных или программных обрабатывающих элементов. Его функции включают в себя подготовку пакетов для передачи и реализацию алгоритмов конкурентного доступа, включающих в себя установку размера конкурентного окна. Он учитывает состояние канала передачи так, как это было описано выше, и решает, когда отправлять пакеты из очереди (1204) передачи, расположенной в памяти (1203), на приемопередатчик для их передачи.

Следует заметить, что настоящее изобретение также может быть применено для систем со многими очередями (например, на основе приоритета). В случае системы со многими очередями, разные значения CWinit могут быть использованы для разных уровней приоритета передачи.

Специалистам в данной области техники должно быть очевидно, что могут быть сделаны различные модификации для проиллюстрированных и других вариантов осуществления настоящего изобретения без их отклонения от объема изобретения. Необходимо понимать, что настоящее изобретение не ограничено конкретными вариантами осуществления и схемами, и оно охватывает любые изменения, модификации и адаптации, попадающие под объем и идею изобретения, определенные в прилагаемой формуле изобретения.