CN101877672B - 在通信信道网络上发送分组的系统和方法 - Google Patents

在通信信道网络上发送分组的系统和方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种在通信信道网络上发送分组的系统和方法。在通信信道网络上发送分组的系统包括与同轴电缆骨干网通信的第一和第二节点，所述第一节点包括重传缓冲器；网络接入协调器，用于协调节点对同轴电缆骨干网的接入；其中，在第一时间期间，第一节点向第二节点发送至少一个第一分组，所述第一分组包括：指示重传服务已应用的指示符；以及分组的长度；其中，如果在第一时间期间，该分组未能被第二节点接收，第二节点用于发送重传请求给网络接入协调器。

Description

在通信信道网络上发送分组的系统和方法
技术领域
本发明涉及信息网络，更具体地说，涉及在通信线路例如同轴电缆上发送信息例如媒体信息以构建通信网络。
背景技术
在同轴电缆上构建家庭网络早已成为公知的技术，其具有广阔的商业前景。
具备分组聚合(aggregation)功能的家庭网络技术早已为人们所熟知。同轴电缆多媒体联盟(MoCATM)在其网站mocalliance.org上提供了一个适当规范(MoCA 1.0)的范例，用于在家庭中的现有同轴电缆上传送数字视频和娱乐，该规范已经向会员开放。分组聚合功能未能提供。本文参考了MoCA 1.0规范的全文。
同轴电缆上的家庭联网技术使用家庭同轴电缆上大量未被使用的可用带宽。美国70％以上的家庭早已在家庭基础设施中安装了同轴电缆。许多家庭在一处或者多处主要的娱乐消费空间例如家庭活动室、媒体房间和主卧室内设置同轴电缆，这为部署网络提供了良好的条件。家庭联网技术允许业主将该架构用作联网系统，以传送其他具有较高QoS(服务质量)的娱乐和信息。
在同轴电缆上进行家庭联网时使用的技术可提供较高的速率(270mbps)、较高的QoS和固有的安全性(屏蔽的有线链接，结合分组级加密)。同轴电缆的设计目标是承载高带宽视频。今天，同轴电缆通常用来安全地传送价值数百万美元的按点播来计费的节目，以及以天为单位的有偿(premium)视频内容。同轴电缆上的家庭联网技术还可用作多个无线接入点的骨干网，这些无线接入点用于将无线网络扩展到消费者的整个家中。
同轴电缆上的家庭联网技术通过已有的同轴电缆提供一个持续的(consistent)、高吞吐量的、高质量的连接给同时在室内设置有视频设备的地方，而不会影响电缆上已有的模拟或数字服务。同轴电缆上的家庭联网技术为数字娱乐提供了一条主要的链路，并且与其他有线和无线网络相互配合，以将娱乐体验扩展到整个家庭之内。
当前，同轴电缆上的家庭联网技术与接入技术例如ADSL和VDSL服务或者光纤入户(FTTH)技术一同应用，这些技术通常通过双绞线或者光纤进入家庭，其工作的频带从几百kHz到8.5MHz(ADSL)，以及12MHz(VDSL)。当服务通过xDSL或者FTTH进入家庭时，其可通过同轴电缆上的家庭联网技术和家庭中的同轴电缆路由到视频设备。有线服务功能，例如视频、语音和互联网接入均可通过同轴电缆由有线服务提供商提供给家庭，并且这些服务使用安装在家庭中的同轴电缆到达设置在家庭内多个房间中的个人有线服务消费设备。通常，同轴电缆上的家庭联网技术类功能与有线服务功能同时在电缆上传送，它们分别使用不同的频率。
室内的同轴电缆架构通常包括同轴电缆和分配器。家庭中使用的分配器通常具有一个输入和两个或多个输出，用于在向前(forward)方向上从输入向输出传送信号，或者在向后(backward)方向上从输出向输入传送信号，以及隔离分配器的输出，防止信号从一个房间/输出插座流向(flowing)另一房间/输出插座(outlet)。隔离功能非常有用，可以降低由其他设备产生的干扰，以及最大化从输入端(Point Of Entry，简称POE)到输出插座传送的电量(power)，以达到最好的TV接收效果。
MoCA技术专门设计用于反向通过分配器(插入)，以及从分配器输出到输出(隔离)。室内的所有输出插座(outlet)彼此之间均可到达，这是通过单个的“隔离跳转”(isolation jump)和一定数量的“插入跳转”(insertion jump)来实现的。通常的隔离跳转的衰减约为5到40dB，每一插入跳转的衰减大约3dB。MoCA具有一超过55dB的动态范围，其支持200Mbps的吞吐量。因此，MoCA可通过数量可观的分配器来实现高效的工作。
MoCA为一种受管理(managed)网络，不像一些其他家庭联网技术。其专门设计用于支持不丢包的流视频，在输出插座(outlet)之间提供极高的视频质量。
数字有线节目(digital cable programming)在传送过程中设置有低于1e-6的丢包率(PER)阈值。家庭网络在优选情况下具有相似或者更好的效果，从而不会降低观看效果。
本说明书中提及的任何出版物和专利文件所公开的内容，以及本文直接或者间接引用的出版物和专利文件所公开的内容，都将作为本说明书的一部分。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种用于在通信信道网络上发送分组(packet)的系统，该系统包括：
与同轴电缆骨干网通信的第一节点和第二节点，所述第一节点包括重传缓冲器(retransmission buffer)；以及
网络接入协调器(network access coordinator)，用于协调节点对同轴电缆骨干网的接入；
其中，在第一时间期间，第一节点向第二节点发送至少一个第一分组，所述第一分组包括：
指示重传服务已应用的指示符；以及
分组的长度；
以及
其中，如果在第一时间期间，该分组未能被第二节点接收，第二节点发送重传请求给网络接入协调器。
优选地，所述网络接入协调器用于：
接收请求；以及
接受(accede)该请求；
其中，当所述时间期间为媒体访问计划(Media Access Plan，简称MAP)周期n时，第一节点用于在MAP周期n+2重传该分组。
优选地，在每次成功接收分组之后，第二节点用于使用分组中的数据字节数来增加收到的序列号。
优选地，如果在第一时间期间，第二节点未收到分组，第二节点进一步用于发送重传请求给网络接入协调器，指示前次正确接收的分组的序列号。
优选地，第二节点进一步还用于监视缓冲器中存在的最低序列号。
优选地，如果缓冲器中存在的最低序列号高于前次正确接收的分组的序列号，则第二节点用于重置前次正确接收的分组的序列号，使其等于缓冲器中存在的最低序列号。
根据本发明的一个方面，提供了一种在通信信道网络上发送分组的系统，该系统包括：
与同轴电缆骨干网通信的第一节点和第二节点；以及
网络接入协调器，用于协调节点对同轴电缆骨干网的接入；
其中，如果在时间期间内，第一节点向第二节点发送至少一个第一分组，但第二节点未收到该第一分组，则第二节点用于发送重传请求给网络接入协调器，该请求用于请求对分组进行重传；
其中，所述时间期间为媒体访问计划(MAP)周期；
网络接入协调器用于在传送周期内为分组传送请求提供一时隙；以及
第一节点用于使用该时隙来向协调器传送：
指示重传服务已应用的指示；以及
分组的长度。
优选地，所述网络接入协调器用于：
接收所述请求；以及
接受该请求，
其中，当所述时间期间为媒体访问计划(MAP)周期n，则第一节点用于在MAP周期n+2内重传该分组。
优选地，在每次成功接收分组之后，第二节点用于使用分组中存储的数据字节数来增加收到的序列号。
优选地，如果在第一时间期间，分组未被第二节点成功接收，第二节点进一步用于发送重传请求给网络接入协调器，指示前次正确接收的分组的序列号。
优选地，第二节点进一步用于监视缓冲器中存在的最低序列号。
优选地，如果缓冲器中存在的最低序列号高于前次正确接收的分组的序列号，则第二节点用于重置前次正确接收的分组的序列号，使其等于缓冲器中存在的最低序列号。
根据本发明的一个方面，提供了一种在通信信道网络上发送分组的方法，该方法包括：
使用网络接入协调器在同轴电缆骨干网上协调第一节点和第二节点的接入，第一节点包括重传缓冲器；
第一节点向第二节点发送至少一个第一分组，该第一分组包括：
指示重传服务已应用的指示；以及
分组的长度；以及
如果在发送完第一分组之后的第一时间期间内，分组未能被第二节点接收，则第一节点向网络接入协调器发送重传请求。
优选地，所述方法进一步包括使用网络协调器接收请求以及接受该请求。
优选地，所述时间期间为媒体访问计划(MAP)周期n，进一步包括使用第一节点在MAP周期n+2重传该分组。
优选地，所述方法进一步包括，在每次成功接收分组之后，使用分组中存储的数据字节数来增加第二节点中存储的收到的序列号。
优选地，如果在第一时间期间，所述分组未能被第二节点接收，则从第二节点向网络接入协调器发送重传请求，该重传请求指示前次正确接收的分组的序列号。
优选地，所述方法进一步包括监视重传缓冲器中存在的最低序列号。
优选地，如果缓冲器中存在的最低序列号高于前次正确接收的分组的序列号，则重置前次正确接收的分组的序列号，使其等于重传缓冲器中存在的最低序列号。
优选地，所述方法进一步包括从接收节点向网络控制器发送有关将要发送的分组的长度的指示。
附图说明
本发明的上述和其他特征，以及其本质和各种优势在参考下述具体实施方式和附图说明后将更加清晰：
图1是现有技术时序图；
图2是依据本发明的时序图；
图3是依据本发明的另一时序图；
图4是依据本发明的又一时序图；
图5是依据本发明的再一时序图；
图6是依据本发明的另一时序图；
图7是依据本发明的时序图；
图8是依据本发明的另一时序图；
图9是依据本发明的又一时序图；
图10是依据本发明的一设备的逻辑结构示意图；
图11是结合本发明提供的系统和方法一同使用的家庭网络的示意图；
图12是依据本发明的MoCA 2.0中重传协议一实施例的示意图。
图13是依据本发明的MoCA 2.0中重传过程一实施例的示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种改进的在同轴电缆上传送流媒体的系统和方法。
本发明提供的一些实施例可包括一种在通信信道网络上传送分组(packet)的系统。该系统可包括一组节点，其中至少包括第一节点和第二节点以及网络接入协调器，该协调器用于协调所述节点组对同步信道网络的接入，其中，如果从第一节点向第二节点发送了至少一个单个分组，而第二节点未能收到该至少一个分组，则第二节点用于发送重传请求给网络接入协调器，请求对该至少一个分组进行重传。
该网络可包含一协调MAC，以实现无冲突访问。该协调MAC可以是家庭网络协调MAC，例如在2006年2月22日发表的MoCA MAC/PHY SPECIFICATION v1.0(“MoCA规范”)中描述的协调MAC，本发明引用了改文中的全部内容。MoCA规范定义了现有同轴电缆上的家庭网络的特征。本方法允许将协调网络MAC扩展到家庭中的其他媒体，例如电力线和电话线(或无线)，以将网络的接入性扩展到无法通过同轴电缆来实现访问的家庭中的房间中。
针对在MAP周期N内发送失败的单个分组的重传请求可发生在MAP周期N+1。
网络接入协调器可用于接收和接受该重传请求。
针对在MAP周期N内发送失败的单个分组的重传可发生在MAP周期N+2。
本发明的一些实施例可包括一种在通信信道网络上传送分组的系统。该系统可包括通过同步信道网络实现互连的一组节点以及网络接入协调器，后者用于协调该组节点对同步信道网络的接入，包括在MAP周期内提供多个时隙以由节点组中的单个节点将分组传送请求发往协调器，其中节点组中的至少一个节点用于使用多个时隙中的单个时隙来向协调器发送保留请求和重传请求，该保留请求包括将第一分组发往第一新增节点的请求，重传请求包括请求第二新增节点将之前未能发送成功的第二分组从第二新增节点发往该单个节点的请求。
在一些实施例中，网络接入协调器可用于在每一MAP周期内提供多个时隙，以便分组传送请求可由上述节点组中的单个节点发往协调器。节点组中的至少一个节点可用于使用多个时隙中的单个时隙来向协调器发送保留请求和重传请求，保留请求包括请求发送第一分组给第一新增节点，重传请求包括请求第二新增节点重传之前从第二新增节点发往该单个节点但却未能发送成功的第二分组。
在一些实施例中，如果已经有多个分组从第一节点发往第二节点，而第二节点又未能收到多个分组之中的一些分组，则第二节点可用于发送单个突发(burst)给网络接入协调器。该突发包括请求对多个分组中未被成功接收的那些分组进行重传的重传请求。
在一些实施例中，第二节点在MAP周期N内发送的重传请求可请求仅对那些第二节点在前一MAP周期N-1内未能收到的分组进行重传。
在一些实施例中，保留请求和重传请求所共用(common to)的开销(overhead)信息仅能由单个节点发送协调器一次。
在一些实施例中，如果第一节点在MAP周期N-1内向第二节点发送聚合(aggregation)帧(其中包含多个分组，而这些分组中仅有一些分组被第二节点接收)，则在MAP周期N，第二节点将阻止对那些已经被第二节点成功接收并成功解聚合(de-aggregate)的分组(在MAP周期N-1内发送到)发送重传请求。
在一些实施例中，至少一个重传请求可包含一指示符，用于指示用来重传单个分组的时隙期间。
在一些实施例中，如果第一节点在MAP周期N-1内向第二节点发送聚合帧(其中包含多个分组，但只有一些分组被第二节点成功接收)，则第二节点向网络接入协调器发送的重传请求将请求对数量上少于所有多个分组的分组进行重传，并可包含由第二节点算出的一指示符，用于指示用来重传所请求重传的那些分组的时隙期间。
在一些实施例中，由单个节点在MAP周期N内发出的重传请求只请求对那些该单个节点在前一MAP周期N-1内未能收到的分组进行重传。
在一些实施例中，如果在MAP周期N-1内，第二新增节点向单个节点发送聚合帧(其中包含多个分组，但只有其中一些分组被单个节点所接收)，则在MAP周期N，单个节点将阻止对那些在MAP周期N-1内发送的已由单个节点成功接收并且成功解聚合的分组请求进行重传。
在一些实施例中，如果在MAP周期N-1，第二新增节点向单个节点发送聚合帧(其中包含多个分组，但只有一些被单个节点成功接收)，则单个节点发往网络接入协调器的重传请求将请求对数量上少于所有分组的一些分组进行重传，并可包含由单个节点算出的指示符，以指示用来重传那些请求重传的分组的时隙期间。
本发明的一些实施例可包括一种用于在通信信道网络上传送分组的方法。该方法可包括协调一组节点对同步信道网络(对上述一组节点进行互联)的接入。协调过程可包括在MAP周期内提供多个时隙，以实现由上述一组节点中的单个节点向协调器发送分组传送请求。在一些实施例中，上述一组节点中的至少一个单个节点可用于使用多个时隙中的单个时隙来向协调器发送保留请求和重传请求，保留请求包含向第一新增节点发送第一分组的请求，重传请求包含第二新增节点重传之前未能成功发送的第二分组给单个节点的请求。
一些实施例可包括一种用于在通信信道网络上传送分组的方法。该方法可包括协调一组节点对同步信道网络(对上述一组节点进行互联)的接入，该组节点可包括至少第一和第二节点。在一些实施例中，如果至少一个分组已经由第一节点发往第二节点，但第二节点未能接收到至少一个分组，则第二节点可用于发送重传请求给网络接入协调器，请求对该至少一个分组进行重传。
典型的，作为解聚合处理的结果，Rx节点知道帧的大小，这是因为帧信息包含在帧头中。Rx节点可知道帧中一些或者所有分组的大小，这是因为该信息是包含在分组头中的，并且该分组头即便是在相关的分组未能被接收时也能被收到，或者因为与分组大小有关的信息是包含在帧头中的。如果某一分组的大小是未知的，Rx节点通常请求对该分组之前的所有分组进行重传。如果所有分组的大小都是已知，Rx通常请求仅对丢失的分组进行重传，并简单地指示适当的时隙期间作为所有丢失分组的已知大小之和。
针对正常接收的分组的肯定(positive)或否定(negative)响应通常通过从接收节点发往网络协调器的保留请求消息来实现。
响应消息(ACK)通常为涉及收到的分组突发的单个消息。在分组聚合不同的(distince)否定响应消息(NACK)的描述中，通常对应聚合的收到的突发之中的单个分组。
网络协调器可包括自动重传请求(ARQ)机制。如果这样的话，可将其用作代理服务器，以运送一个或多个响应消息给发送节点，以及重传一个或多个未能正常接收的分组。相比传统的重传机制，ARQ机制通常不要求额外的带宽。
本发明的一些实施例可包括用于在开始传送队列中的下一分组之前对分组进行重传的方法。这样一来便可保留分组的顺序，这是通过在收到已发送分组的响应之前不发送队列中的下一分组来实现的。
表1列写了说明书及附图中各个缩写的含义。
表1
Figure GSA00000079179300101
图1是应用于所描述的协调网络的MAC接入方法一实例的时序图。网络协调器控制对网络媒体的接入，这是通过向网络终端分配传输时机来实现的。协调器因此可降低或消除网络上出现竞争的可能性。协调器可基于信息源、内容、QoS影响或者其他任何适当的标准来为信息的传送分配优先级。一些协调网络具有冲突避免期和冲突期。此外，诸如那些由MoCA规范所管理的网络，其仅仅具有无冲突期。
有关的MAC访问方法的一种现有技术在2006年2月22日公开的MoCA MAC/PHY SPECIFICATION v1.0中做了介绍。图1示出了MoCA MAC机制，用于网络协调器对网络接入进行协调。接入时间被分成MAP周期，它们是由网络协调器来管理的。对MAP周期的接入规则可在前一MAP周期内网络协调器发往所有节点的MAP消息中定义。
图1中的例子包括三个网络节点：协调器、节点1和节点2.协调器在MAP周期N-1的MAP消息中发送MAP周期N的传输时机。示出的时机和一些对应的描述性的先前发生的事件(与图1中的时序相关联的)在表2中做了汇总。
表2
Figure GSA00000079179300102
Figure GSA00000079179300111
典型地，在发送的任意两个突发(burst)之间存在帧间间隔(IFG)，并且存在最小突发长度。如果数据的长度小于最小突发长度，则如图1所示，将分配扩展分组长度。
IFG以及最小突发长度通常导致开销(overhead)增加，并降低网络的有效数据率，但是，其可增加调制解调器的可靠操作。
重传对于增强数据传输的健壮性是非常有用的，这是因为在接收时存在错误的分组将会被重传。特别地，重传在对脉冲噪声敏感的媒体中是非常普遍的。脉冲噪声是由家庭设备以及其他噪声源产生的，是在有线媒体例如电话线和电力线上收到的。其他媒体，例如以太网5类线和同轴线，对脉冲噪声不会那么敏感，这是因为它们对外部噪声具有很好的屏蔽。脉冲噪声在振幅和持续时间上可高到足以导致分组错误或者甚至分组丢失。
如果协调网络工作在噪声媒体(例如电话线或者电力线)上，则通常会使用重传协议(RP)以提供合适的网络性能。图1中示出的协调网络用于工作在“安静”媒体上。用于在同轴电缆上提供健壮可靠的家庭网络的网络实例在MoCA规范中做了描述。本发明的实施例可包括在协调网络协议中提供RP，例如在MoCA规范中描述的内容。在其他适当的媒体中，本文描述的方法可有效的与MoCA规范结合使用，例如电力线和电话线。
在本发明的一些实施例中，网络协调器可从几种重传协议中选择。一种协议可作为对应所有节点的缺省方法。RP的一般算法描述如下：
1、发送节点发送分组或几个分组，并等待响应；
2、A、如果接收节点正确接收分组，则接收节点发送接收响应(R-ACK)；
B、如果接收节点未能正确接收分组，则接收节点发送重传请求(RTR)；
3、基于收到的R-ACK或RTR，发送节点重传分组；
4、如果既无R-ACK又无RTR发出，发送节点重传分组。
重传的最多次数通常为数据流的一个参数。该数据流可包括视频数据。该数据流可包括音频数据。该数据流可包括浏览器数据。该数据流可包括任何适当类型的数据。在发送节点已经能够发送的重传数达到上述最多次数时，不会再继续尝试发送分组。接收节点通常将收到的分组以发送节点的发送顺序进行转发。如果分组丢失，则接收节点通常不会转发下一分组，直到丢失的分组被接收，除非到达了重传的最多次数。
下面将要描述五种示范性的基于ARQ协议的方法，以及另外三种常用的重传方法。在本发明的一些实施例中，节点可在链接建立过程中选择ARQ协议。多个选项之中的一项通常被设置为所有节点的缺省方法。例如，方法#1可作为缺省方法。通常，ARQ协议伴随一个算法，例如：
1、发送节点发送保留请求(RR)，其对应于分组的预期发送。如果使用了ARQ，则节点在RR中进行如是操作；
2、发送节点发送分组并等待ACK；
3、接收节点接收分组并检查是否接收正确；
4、如果分组正确接收，接收网络发送ACK；
5、如果分组接收错误，或者未能收到，接收网络或者发送NACK或者不进行回复；
6、在收到ACK或者NACK后，发送节点确定是否重传该分组。如果未收到ACK或者NACK，则发送节点将重传该分组；
7、重传次数为连接的一个参数。
图2示出了方法1(间接ARQ)，其可包括下列的一些或者全部步骤(以适当的顺序)：
1、发送(TX)节点在其保留请求(RR)中请求发送分组给接收节点，以指示发送过程使用ARQ；
2、协调器分配两个时隙给分组的发送。第一时隙用于TX节点发送分组。第二个时隙用于接收(RX)节点在TX之后发送ACK/NACK。在一些实施例中，协调器分配的时隙长度等于最小突发长度。
3、TX节点在收到授权消息(指示协调器为该分组授予了RR)后发送分组；
4、RX节点在第二时隙发送ACK/NACK。
5、TX分析ACK/NACK消息，如果收到NACK，则在下一RR时机，TX节点请求对分组进行重传；
6、协调器接收RR，并在如果重传请求最大次数尚未到达时授予请求；
7、如果授予，则TX节点在下一MAP周期重传分组。
8、上述进程可重复进行几次，这是基于该连接的ARQ参数来进行的。
图3示出了实例性方法2(单帧ARQ)，其与方法1(图2中描述的)相类似，区别在于，对ACK/NACK消息的分配并不一定是紧接着在TX节点传送之后进行。
图4示出了实例性方法3(多帧ARQ)，其类似于方法2，区别在于，发送ACK/NACK以响应一个以上收到的分组的聚合分组。例如，图4示出了对分组2的ACK和对分组3的NACK。
图5示出了方法4(嵌入RR中的ACK/NACK-包含在ARQ消息中)，其可实现更为高效的ARQ吞吐。ACK/NACK消息并非以其自身形式进行发送，而是在MAP周期N+1中嵌在RX节点的RR消息中。当RR消息短于最小突发长度时间，则可为ACK/NACK节省额外的开销(尽管可能导致较高的时延)。
图6示出了方法5(非常短的紧接的(immediate)ACK/NACK)，其类似于方法1，区别在于ACK/NACK是非常短的消息，例如可由PHY检测到的64比特BPSK系列。这对于吞吐量来说是非常有效的，但要求对PHY进行修改，并且能够在探测到错误时通过发送短ACK/NACK来进行快速的反应。
图7示出了实例性方法6(重传请求发送器(RQ-T))，其用于发送单个或者突发的R-ACK/RTR消息给发送器。在本发明的一些实施例中，本方法可包括下列的一些或者全部步骤(以适当的顺序)：
1、发送(TX)节点在其保留请求(RR)中请求发送一个或多个帧给接收节点；
2、发送节点在RR中指示下列信息：
A、指示该帧在重传协议中；
B、指示在RQ-T上优选RP方法；以及
C、单个或突发RQ-T。
3、协调器分配时隙给帧的发送和RP，通常采用下列顺序其中之一：
A、如果使用了单个RQ-T，分配一个时隙以供TX节点发送第一帧，随后分配一个时隙以供RX节点发送单个RQ-T消息，最后，为剩下的帧(看似TX节点要求的)分配时隙。
B、如果使用了突发RQ-T，则为所有帧(看似TX节点要求的)分配时隙，随后分配一个时隙，以供RX节点发送突发RQ-T消息。
在一些实施例中，协调器可用于为一个分组或多个分组之后的RQ-T消息分配一个或者多个时隙，其要求RQ-T或者位于对应的或随后的MAP中。
4、协调器向RX节点指示，在每个RQ-T消息中，哪个帧要进行响应；
5、TX节点基于协调器发送的授权来发送帧。
6、RX节点在协调器授予的RQ-T时隙内发送RQ-T消息；
7、RQ-T消息与指示R-ACK或者RTR的指示符同时被发出，该特定RQ-T消息中包含为帧所请求的响应。
8、TX节点分析RQ-T消息，如果应用适当，则在下一RR传输中添加RR元素，该下一传输用于对RX节点丢失的帧进行重传。
9、协调器接收RR，基于上述步骤授予时隙。
10、前述动作将重复几次，只要最大重传次数尚未到达。
图8示出了示范性方法7(重传请求信号(RQ-S))，其用于发送单个R-ACK/RTR信号给发送器。在一些实施例中，RQ-S可包含一短信号，其具有一指示符，指示R-ACK或者RTR，其在每一突发(要求使用RQ-S方法进行重传)之后立即分配。方法7通常包括下列的一些或者全部步骤(以适当的顺序)：
1、发送节点(TX)在其保留请求(RR)中请求发送一个或多个帧给接收节点；
2、发送节点在RR中指示下列信息：
A、该帧处于重传协议中；
B、在RQ-S方法中优选RP方法。
3、协调器为具有RQ-S的每个突发分配时隙，以供发送节点发送以及RX节点发送RQ-S信号；
4、协调器和RX节点检查RQ-S信号中是否承载了R-ACK或RTR指示。
5、如果RQ-S指示R-ACK，则TX节点清除该分组。
6、如果RQ-S指示RTR，则协调器分配一时隙，以供TX节点重传帧；
7、如果协调器未收到RQ-S，且TX节点收到RQ-S和R-ACK，则协调器分配一时隙以便进行重传，以及TX节点发送空帧。
8、如果TX节点未收到RQ-S，协调器收到RQ-S以及R-ACK指示，则协调器指示，该帧已在流中的下一分配时隙中正确接收。
9、R-ACK或RTR指示位于整个帧上，如果该帧为聚合帧，则每个帧中无指示。
短RQ-S信号非常容易区分于其他网络信号。短RQ-S可使用熟知的(例如MoCA)PHY前导码，该前导码被网络使用，具有不同的参数。例如，带有R-ACK指示的RQ-S可包括8个S信号，随后是4个L2系列，然后是逆变(inverted)的4个L2系列，然后是S安静期间和2个L4序列，例如如下所示。
1,0,0,1,0,1,1,1,0,1,1,1,1,0,1,0,0,1,1,0,1,0,1,0,1,1,0,1,1,0,0,0 , 0,1,1,1,1,1,0,0,1,0,0,0,1,1,0,0,1,1,1,0,0,0,1,0,1,0,0,0,0,0,0,1
图9示出了示范性方法8(重传请求协调器(RQC))，其用于发送突发R-ACK或RTR给网络协调器。在一些实施例中，响应指示符通常包含在保留请求消息中发送给协调器。本方法通常包括下列步骤中的一些或者全部步骤(以适当的顺序)：
1、发送(TX)节点在其保留请求(RR)中请求发送一个或多个帧给接收节点；
2、发送节点在RR中指示以下信息：
A、该帧处于重传协议中；以及
B、在RQ-C上优选RP方法。
3、协调器分配时隙，以供TX节点发送帧。
4、在下一MAP周期，协调器为RX节点分配RR时隙(即使RX节点不需要对应其TX帧的RR时隙)。
5、RX节点检查哪些帧正确接收以及哪些帧未正确接收，这些帧都是在前一MAP周期内来自于所有TX节点的。
6、TX节点在RR消息中为所有帧(使用RQC)发送R-ACK或RTR指示。
7、RTR通常伴随下列一些或者全部信息一起发送：
A、待重传的帧序列；
B、如果该帧为聚合帧，并且其中的部分分组未能正确接收，发送丢失分组的分组序列；
C、重传这些帧的期间。如果整个帧都需要重传，则该期间将从RX数据时隙中取得；如果只有部分帧需要重传，则该期间可基于TX和RX节点的PHY模板来计算。
8、在下一MAP周期，协调器分配供RX节点使用的时隙，以供TX节点对帧进行重传。
9、如果对应一些帧的R-ACK在RR消息中发送，协调器在下一MAP中指示这些帧已正确接收。
10、TX节点接收MAP以及用于重传丢失的帧/分组的时隙，以及指示符，用于指示对应的帧/分组已经由RX节点正确接收。
11、TX节点清除正确接收的帧/分组，重传丢失的帧/分组。
12、RX节点可为特定帧/分组重新发送RTR，直到到达重传次数上限。
13、如果到达上限，则对应的帧/分组仍将未能收到。
方法6或8对高比特速率流例如HD视频非常有用。
方法7对低比特速率流例如音频非常有用，在这种情况下，RX节点仅为收听者。在很少(或者不)为TX或RX节点分配RR时，这种方法可降低带宽。当流采用自发方式(unsolicited manner)发送时，RR将不会分配给TX节点。
方法8可为RP节省带宽，这是通过将RP合并在RR时隙中来实现的。就此而言，RX节点在RP中接收流，节省的时间将得以增加。
图10示出了依据本发明的单或多芯片模块1006，在依据本发明的描述性数据处理系统1000中，其可以是一个或多个集成电路。数据处理系统1000可包括下列部件之中的一个或多个：I/O电路1004、外围设备1002、处理器1008和存储器1010。这些部件可通过系统总线或者其他互联部件相互连接，并设置在用户终端系统1016的电路板1012上，该用户终端系统1016可与同轴电缆媒体通信，依据上文所述的系统和方法来发送分组。
图11使用同轴电缆骨干网1105的家庭网络系统1102的简化结构示意图。图11的家庭网络系统1102用于在家庭1100中的同轴电缆骨干网1105上发送分组。家庭网络系统1102包括第一节点1110、第二节点1120和网络接入协调器1115。第一节点1110、第二节点1120和网络接入协调器1115用于在同轴电缆骨干网1105上通信。
本发明的一些特征涉及对MoCA技术的改进，其中，MoCA技术在MoCA 2.0规范(MoCA 2.0)中做了描述。MoCA 2.0使用强大的前向纠错码，其可确保在常规线缆环境中达到误码率为1e-6的安全传输。但是，在一些噪声环境中(例如在低RF频率范围内)，可能发生侵入噪声和/或随机非静止噪声，可能导致丢包率高于1e-6。在这种情况下，使用基于本发明的重传协议可对错误进行恢复。MoCA重传协议可进行简化，以避免增加接收缓冲器的复杂度。
本发明的下列特征描述了用于依据本发明在MoCA 2.0中实现重传机制的系统和方法的描述性实施例。当收到的分组存在CRC错误时，发送器节点将收到发送失败通知，这是通过接收器节点发出的NACK消息来实现的。发送器随后对失败的分组以及随后的所有发送的分组进行重传，从而避免接收器上的缓冲器需求，以及重新对分组进行排序。新增加的开销可忽略不计，这是因为重传的发生率很低。
发送器对已经发送但尚未响应的分组进行缓存。如果发送器缓冲器耗尽，发送器可将最久的未响应分组替换为新的发送的分组。
节点对重传的支持可在表中的字段中进行指示，例如NODE_SUPPORT_FIELD。可由接收器来决定使用重传，但作为优选地，仅当源节点也就是发送器节点和网络控制器在其各自的NODE_SUPPORT_FIELD字段中指出支持重传的情况下。
重传的优选实施例用于使用在数据MAC服务数据单元(MSDU)中。在包含分组聚合的系统中，一个或多个MSDU可构成MAC协议数据单元(MPDU)的一部分。基于本发明的MoCA 2.0中的重传协议的一个示范性实施例在图12中做了描述，示范性的重传示意图在图13中做了描述。
MoCA 2.0重传协议
重传协议应用于每个MoCA流。处于这种应用的目的，MoCA流定义为单向流，其起始于一个MoCA节点，发往一个或多个其他的MoCA节点。MoCA流可由：源节点ID、目的节点ID和数据优先级来定义。
重传的应用可由流的发送器节点来发起。重传可作为优选地仅在出口节点和NC在其NODE_SUPPORT_FIELD字段中指示支持重传的情况下应用。
如果MoCA流的目的节点ID是广播ID，且MoCA流不是PQoS流，则入口节点应作为优选地不应用重传。应注意，本文中对术语“应该(应当、应)”的任何使用，其作用应理解为用于描述本发明的单个实施例，但同时指示还可扩展至本发明的其他实施例。
如果MoCA流的目的节点ID指示为广播ID，也就是流是发往网络上的所有活跃节点的，并且MoCA流为PQoS流，则入口节点可要求一个或多个出口节点对传输进行响应。
每一MSDU都可归类为特定的MoCA流。
每一MoCA流优选地包括序列号(SN)。该SN可分配给每一MSDU。该SN可基于每一进入(ingress)MSDU通过MSDU中承载的数据字节的数量来实现。
在本发明的一些实施例中，在重传过程中将包含三个实体：
流入口节点(在本文还描述为发送器节点、发送器或TRT)
流出口节点(在本文还描述为接收器节点、接收器或RRT)
网络控制器(在本文还描述为NC)。
发送器请求传输时机以进行重传，在一些实施例中，可通过在对应的请求元素中设置重传比特来实现。
发送MPDU(其要求重传服务)的发送器可作为优选地在每一MSDU头中指示以下信息：
1、重传服务已启用；
2、序列号(SN)。
在重传缓冲器中仍然存在的最低序列号，在这里称为起始序列号(SSN)。
图12在步骤1202展示了MoCA流，其标识为RR1。RR1请求发送长度为500的分组，并指示重传服务的可能性。
一旦成功接收MSDU，接收器将所有MSDU转发给以太网汇聚层(ECL)。在这样成功接收MSDU之后，接收器应作为优选地使用存储在正确接收的MSDU中的数据字节的数量来增加接收序列号(RSN)。
RSN随后可指出接收器所正确接收的最后一个MSDU。RSN值应作为优选地总是等于或高于收到的MSDN头中的SSN值。接收器应作为优选地监视SSN值，并作为优选地重置RSN值，使其等于SSN值，如果RSN低于SSN的话。
接收器继续转发MSDU，直到接收器遇到未被正确接收的MSDU，例如具有CRC错误的MSDU，或者甚至未能收到的MAP消息所授予的MSDU。
在收到MPDU时，接收器可发送ACK消息给发送器。步骤1204显示，当MSDU未被正确接收时，接收器应作为优选地直接向发送器发送控制帧(或者，通过NC发送控制帧)，以指示发生丢包以及正确接收的最后一个分组的序列号。在图12的示范性情况下，最后正确接收的数据具有序列号449。同样的，接收器设置NACK旗标，其指示RSN之后的分组发生丢失。
在发生下列两种情况之中的至少一种时，或者在任何其他适当的环境中，在发生丢包时设置的NACK旗标应作为优选地被接收器清除，
1、当丢包已被重传并且正确接收；
2、RSN已被重置(由于SSN正在增加)。
如果MPDU中所有的MSDU都被正确接收，且NACK旗标等于0，则接收器应作为优选地发送响应消息，指示最后的RSN和NACK旗标值。这在步骤1206中做了展示，在正确接收所有的MSDU之后。RSN如图所示为1999，对应成功接收周期4中的1000字节。
MoCA 2.0NC可作为优选地为ACK帧分配时隙，以供接收器发送其响应消息给发送器。
ACK帧可作为单独的MoCA 2.0帧直接从接收器发往发送器，或者作为保留请求中的信息元素(IE)通过NC在下一保留请求帧中发送-优选首先到来的一个。如果ACK被NC作为IE收到，NC应作为优选地传递ACK消息给发送器节点，将其作为下一MAP帧中的IE。
步骤1208展示了发送器在收到NACK消息之后，应作为优选地：
1、从其重传缓冲器中删除SN等于或者小于收到的RSN值的所有MSDU；
2、增加SSN使其等于RSN；
3、重传所有MSDU(例如重传SN高于RSN的所有MSDU，当NACK旗标设置为1时(如步骤1204所示))；
4、在特定实施例中，发送器可作为优选地删除重传次数超过允许的最大重传次数Nrt(即重传的尝试次数)的所有MSDU；以及
5、检查是否最新发送的分组的SN比SSN高出作为优选地预设阈值，例如设置在字段Max_Win_Size中的值。如果是，则发送器应作为优选地相应的增加SSN值，以及将发送缓冲器中SN值低于最新SSN值的所有分组删除。
NC操作
ACK时隙分配
NC可分配专门的时隙，以供直接向TRT发送ACK消息。ACK时隙的期间可由NC基于简要比特负载(profile bite-loading)和ACK消息的大小来确定。如果NC计划了一个ACK帧，则其应作为优选地确保数据分配和对应的ACK帧分配之间提供至少一个预设维持时间(tack time)。
协议消息传递(relay)
在收到响应IE时，NC应作为优选地在其下一MAP中作为NC IE来传递响应IE帧，其格式应与下述表3中的格式相同，或者采用其他适当的格式。
发送器操作
数据重传
发送器应作为优选地在重传流的每一MSDU中设置重传指示字段。MPDU中的所有MSDU应作为优选地属于同一MoCA流。
带有PQoS流的重传
当重传应用在PQoS流中时，发送器作为优选地不需要分配带宽给重传的分组。
发送器中的重传缓冲器
当流支持重传或流控时，发送器应作为优选地具备缓冲器，用于缓冲已经发送的但尚未响应的MSDU以及该流尚未发送的MSDU。
重传帧格式
支持重传协议的接收节点应发送ACK消息，或者作为ACK帧，或者作为其RR帧中的IE，或者以一些其他适当的方式。ACK IE格式的一个实施例(其发往NC，随后传递给发送器)在下述表3中做了描述。ACK帧格式的一个实例在表4中做了描述。重传时序在下述表6中做了描述。
表3
Figure GSA00000079179300211
表4
Figure GSA00000079179300212
Figure GSA00000079179300221
下表示出了依据本发明的MSDU头格式(用作数据传送的MSDU)的一个实施例：
表5
Figure GSA00000079179300222
表6
Figure GSA00000079179300223
图13示出了在第一周期，请求发送数据D1的请求在D1的第一MAP周期之前发送。在周期2示出了请求发送数据D2的请求，以及接收数据P-1失败。在周期2中还示出了MAP周期D2以及NACK P-1指示，其作为优选是从接收器直接发往发送器的。
第三周期，周期3，包含请求发送数据D2，3的请求，数据P-1的重传(因为前一请求RR-T D2仅为单次传输请求了带宽，而在请求RR-T D2的时刻并未意识到需要重传请求)，Map周期D2，3(其请求足够的带宽，以传送新分组以及重传分组)。最后，周期4展示了数据P-2，3的成功传送和接收。
应当明白，为了描述的清楚，说明书，包括本文所提供的参数值的特定实例，在一些时候是专门适用于特定的协议的，例如MoCA和/或以太网。但是，其目的并非是要对本发明进行限定，并且本发明一般还适用于其他电缆协议和/或其他分组协议。例如，为描述特定特征或实施例而使用的术语，例如可能专门适用于特定的协议例如MoCA或以太网的MAP、分配单元(AU)，保留请求(RR)等，其目的并不是要将这些特征或实施例的范围限定在上述特定的协议；相反的，这些术语是作为一般性而使用的，每一术语的目的是要包含其他协议下定义的同义的以及类似的术语。
应当明白，本发明的软件产品(包含程序和数据)可在需要时采用ROM(制度存储器)形式来实现，包括CD-ROM、EPROM和EEPROM，或者可存储在任何其他的合适的计算机可读介质中，例如但不限于各种磁盘、各种卡和RAM。在需要时，本文作为软件描述的部件还可作为整体的或者部分的采用硬件来实现。
本文中以不同实施例描述的本发明的特征还可组合为单独一个实施例。相反的，本文中为达到简要的效果而作为一个实施例描述的本发明的特征也可分割为多个实施例或者适当的子部分。

Claims (10)

1.一种在通信信道网络上发送分组的系统，其特征在于，该系统包括：
与同轴电缆骨干网通信的第一节点和第二节点，所述第一节点包括重传缓冲器；以及
网络接入协调器，用于协调节点对同轴电缆骨干网的接入；
其中，在第一时间期间，第一节点向第二节点发送至少一个第一分组，所述第一分组包括：
指示重传服务已应用的指示符；以及
分组的长度；
以及
其中，如果在第一时间期间，该分组未能被第二节点接收，第二节点用于发送重传请求给网络接入协调器；
在MoCA2.0中，第一节点用于向第二节点发送包括一个或多个数据MAC服务数据单元（MSDU）的MAC协议数据单元，所述MAC协议数据单元为聚合帧，所述MAC协议数据单元中的所有数据MAC服务数据单元（MSDU）为同一MoCA流，一个数据MAC服务数据单元（MSDU）为一个分组，当第二节点收到的分组存在CRC错误时，第一节点将收到发送失败通知，这是通过第二节点发出的NACK消息来实现的，第一节点随后对接收失败的分组以及随后的所有发送的分组进行重传，以避免第二节点上的缓冲器需求，并重新对分组进行排序；及
第一节点对已经发送但尚未响应的分组进行缓存，如果第一节点的重传缓冲器耗尽，第一节点将最久的未响应分组替换为新的发送的分组。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述网络接入协调器用于：
接收请求；以及
接受该请求；
其中，当所述时间期间为媒体访问计划MAP周期n时，第一节点用于在MAP周期n+2重传该分组。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在每次成功接收分组之后，第二节点用于使用分组中的数据字节数来增加收到的序列号；及
第一节点在接收到NACK消息后，执行如下操作：
从其重传缓冲器中删除序列号（SN）等于或者小于收到的接收序列号（RSN）值的所有MSDU；
增加最低序列号（SSN）使其等于接收序列号（RSN）；
当NACK旗标设置为1时，重传序列号（SN）高于接收序列号（RSN）所有MSDU；
删除重传次数超过允许的最大重传次数的所有MSDU；以及
检查是否最新发送的分组的序列号（SN）比最低序列号（SSN）高出预设阈值，如果是，则第一节点相应地增加最低序列号（SSN）值，以及将重传缓冲器中序列号（SN）值低于最新最低序列号（SSN）值的所有分组删除。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，如果在第一时间期间，第二节点未收到分组，第二节点进一步用于发送重传请求给网络接入协调器，指示前次正确接收的分组的序列号。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，第二节点进一步用于监视缓冲器中存在的最低序列号。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，如果缓冲器中存在的最低序列号高于前次正确接收的分组的序列号，则第二节点用于重置前次正确接收的分组的序列号，使其等于缓冲器中存在的最低序列号。
7.一种在通信信道网络上发送分组的系统，其特征在于，该系统包括：
与同轴电缆骨干网通信的第一节点和第二节点；以及
网络接入协调器，用于协调节点对同轴电缆骨干网的接入；
其中，如果在时间期间内，第一节点向第二节点发送至少一个第一分组，但第二节点未收到该第一分组，则第二节点用于发送重传请求给网络接入协调器，该请求用于请求对分组进行重传；
其中，所述时间期间为媒体访问计划MAP周期；
网络接入协调器用于在传送周期内为分组传送请求提供一时隙；以及
第一节点用于使用该时隙来向协调器传送：
指示重传服务已应用的指示；以及
分组的长度；
且，在MoCA2.0中，第一节点用于向第二节点发送包括一个或多个数据MAC服务数据单元（MSDU）的MAC协议数据单元，所述MAC协议数据单元为聚合帧，所述MAC协议数据单元中的所有数据MAC服务数据单元（MSDU）为同一MoCA流，一个数据MAC服务数据单元（MSDU）为一个分组，当第二节点收到的分组存在CRC错误时，第一节点将收到发送失败通知，这是通过第二节点发出的NACK消息来实现的，第一节点随后对接收失败的分组以及随后的所有发送的分组进行重传，以避免第二节点上的缓冲器需求，并重新对分组进行排序；及
第一节点对已经发送但尚未响应的分组进行缓存，如果第一节点的重传缓冲器耗尽，第一节点将最久的未响应分组替换为新的发送的分组。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述网络接入协调器用于：
接收所述请求；以及
接受该请求，
其中，当所述时间期间为媒体访问计划MAP周期n，则第一节点用于在MAP周期n＋2内重传该分组。
9.一种在通信信道网络上发送分组的方法，其特征在于，该方法包括：
使用网络接入协调器在同轴电缆骨干网上协调第一节点和第二节点的接入，第一节点包括重传缓冲器；
第一节点向第二节点发送至少一个第一分组，该第一分组包括：
指示重传服务已应用的指示；以及
分组的长度；以及
如果在发送完第一分组之后的第一时间期间内，分组未能被第二节点接收，则第一节点向网络接入协调器发送重传请求；
在MoCA2.0中，第一节点用于向第二节点发送包括一个或多个数据MAC服务数据单元（MSDU）的MAC协议数据单元，所述MAC协议数据单元为聚合帧，所述MAC协议数据单元中的所有数据MAC服务数据单元（MSDU）为同一MoCA流，一个数据MAC服务数据单元（MSDU）为一个分组，当第二节点收到的分组存在CRC错误时，第一节点将收到发送失败通知，这是通过第二节点发出的NACK消息来实现的，第一节点随后对接收失败的分组以及随后的所有发送的分组进行重传，以避免第二节点上的缓冲器需求，并重新对分组进行排序；及
第一节点对已经发送但尚未响应的分组进行缓存，如果第一节点的重传缓冲器耗尽，第一节点将最久的未响应分组替换为新的发送的分组。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括使用网络协调器接收请求以及接受该请求。
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