CN1889559A - 可降低延迟变异量的传送装置及其相关方法 - Google Patents

Abstract

本发明是揭露一种可降低通讯***中延迟变异量的装置与方法，当传送者发送多笔数据至接收者时，该方法可有效降低该多笔数据的延迟变异量。该方法包含有：分配允许机率给该传送者；以及在该传送者发送一笔数据至该接收者之前，依据该允许机率决定该传送者是否被允许传送该笔数据。

Description

可降低延迟变异量的传送装置及其相关方法

技术领域

本发明是提供一种应用于通讯***中的传送装置及其相关方法，尤指一种可用来降低延迟变异量的传送装置及其相关方法。

背景技术

在数字通讯***中，多重数据存取是一种非常普遍的技术。举例来说，冲突回避载波检测多路访问(Carrier Sense Multiple Access withCollision Avoidance，以下简称CSMA/CA)协议是普遍应用于通讯频道中以传送数字信号。CSMA/CA协议提供给每一位传送者发送数据的机会均相同，并且CSMA/CA协议另采取二进制指数退避算法(Binary Exponential Backoffalgorithm，以下简称BEB算法)，以避免不同传送者所发送数据互相碰撞。BEB算法的主要特色在于当碰撞产生时，传送者必须延迟一段随机选取的退避时间(back-off time)后才能再次传送先前发生碰撞的数据，当碰撞的次数逐渐增加退避时间可选取的范围也随之增加。举例来说，当一个传送者S1在通道上发送一个封包P1后，传送者S1必须聆听这个通讯频道以确定封包P1是否与其它传送者所发送的封包发生碰撞，如果传送者S1听到有碰撞产生，则传送者S1将会从集合{0us，51.2us}里随机选择一个时间作为退避时间，并且在经过此退避时间后再次发送封包P1。也就是说，如果传送者S1随机选择到0us，则传送者S1会马上重传封包P1；反之，如果传送者S1随机选择到51.2us，则传送者S1将会在51.2us后重传封包。如果封包P1再次与其它传送者所发送的封包发生碰撞，则传送者S1将会从集合(0us，51.2us，102.4us，153.6us}中随机选择一个时间作为退避时间，且在经过此退避时间后重传封包P1。当发生碰撞的次数增加，集合中时间的数量亦随之呈指数型增加，因此，如果封包P1第三次碰撞，传送者S1将会从集合{0us，51.2us，102.4us，153.6us，204.8us，256us，307.2us，and 358.4us}中随机选择一个时间作为退避时间，且在此退避时间后重传封包P1。需注意的是，当封包P1的重传次数超过十次之后，集合中可随机选取的时间数目就会维持不变，所以集合的大小也不再成长了。当越多传送者利用同一个通讯频道传送数据时，碰撞产生的机会将会增加。因此，当碰撞产生十分频繁时所传送的数据将会被延迟；同理，当没有碰撞发生时，所传递的数据则会很快地被接收器接收。由此可知，在碰撞产生十分频繁的情形下多个被连续送出的封包所对应的延迟变异量便会增加。

近几年来，数字通讯***被应用于实时应用程序的情形日亦普遍，人们可以从网络上下载静态的数据或是在在线欣赏歌曲或电影。举例来说，当终端使用者运用一台终端机，例如：一台个人计算机，去接收并实时播放一部电影时，这个终端机必须先与一台有提供及时影音服务的服务器建立连结。接下来，提供服务的服务器将发送一连串的数据D1，D2…Dn给个人计算机，然后，个人计算机将会重组收到的数据D1，D2…Dn以形成一个图帧F1，最后将图帧F1显示在个人计算机的屏幕上。同理，在显示下一个图帧F2之前，个人计算机必须要成功从服务器接收并重组数据Dn+1，Dn+2，…D2n以形成图帧F2。在理想情形下，从服务器连续传输的数据应该依序被个人计算机接收，换言之，对每笔从服务器传输到个人计算机的数据而言，其延迟时间都是相等的，然而，由于通讯频道的环境会随着时间不断改变的，所以每笔数据所对应的延迟时间并不相同的。举例来说，如果当数据D1与D2被发送时通讯频道十分干净，则数据D1与D2将会迅速地被个人计算机所接收而不用重传。然而，如果当数据D3与D4被发送时通讯频道十分吵杂(例如：同时有太多发送者在通讯频道中准备发送数据)，则数据D3与D4就有可能发生碰撞而被重传好几次，因此数据D3与D4的延迟时间会比数据D1与D2要长。请注意，当延迟变异量增加时，使用者可能会因为图帧显示的速度忽快忽慢而感到不舒服，由于使用CSMA/CA协议以及BEB算法的数字通讯***并没有足以解决上述问题的机制，所以个人计算机必须配置更大的缓冲存储器以缓冲储存更多的数据以维持图帧的显示速度。如此一来，不仅终端设备的内存配置与运算量会随之增加，其它***资源以及能源的消耗也会大幅增加。

此外，在某些情形下传统的BEB算法并不完全公平，例如：BEB算法对刚刚加入局域网络的工作站比较有优势。因此，学界提出许多方法，像是分散延迟波动控制(Decentralized Delay Fluctuat ion Control，DDFC)机制来解决这个问题。这些方法也都有各自的缺点，就以DDFC机制来说，DDFC机制会增加碰撞的机率且降低通讯信道的有效通量(throughput)。因此，数字通讯***需要一种公平且可有效减少延迟变异量的方法。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种应用于数字通讯***中可降低延迟变异量的传送装置及其相关方法以解决以上所述问题。

依据本发明的一个方面，其系揭露一种可降低多笔数据的延迟变异量的方法，其中该多笔数据是于数字通讯***的传送端传送到该数字通讯***的接收端，该方法包含有：分配允许机率给该传送端；以及在该传送者发送一笔数据至该接收者之前，依据该允许机率决定该传送端是否能够传送该笔数据。

依据本发明的另一个方面，其是揭露一种可降低多笔数据的延迟变异量的装置，其中该多笔数据是于数字通讯***的传送端传送到该数字通讯***的接收端，该装置包含有：允许机率产生模块，用来产生允许机率；以及传送模块，电连接于该允许机率产生模块，用来依据该允许机率传送一笔数据；其中，该传送模块发送该笔数据前，该传送模块系依据该允许机率决定是否可以发送该笔数据。

本发明的主要特征在于提供允许机率产生模块用来产生允许机率，并且该传送模块是依据该允许机率决定是否传送该笔数据。当该笔数据被重传数次越多时，该笔数据会有较高的允许机率，换言之，该笔数据被成功发送的机率也相对增加。如此一来，每一笔数据的延迟时间会较为平均，进而使延迟变异量相对减少。

附图说明

第1图为本发明可降低延迟变异量的传送方法的一实施例的流程图。

第2图为本发明可降低延迟变异量的传送装置的一实施例的示意图。

[主要元件标号说明]

200	可降低延迟变异量的传送装置	220	允许机率产生模块
				222	重退避计数器	224	重传计数器
226	计算单元	240	传送模块
				260	碰撞检测模块

具体实施方式

请参阅第1图，第1图为本发明可降低延迟变异量的传送方法的一实施例的流程图。本实施例中，传送者是依据CSMA/CA协议以及本方法发送多笔数据至接收者，并且传送者与接收者都位于数字通信***中，例如：无线局域网络或局域网络。本发明可降低延迟变异量的传送方法包含有下列步骤：

步骤100：开始；

步骤102：分配允许机率P给数据D1，其中允许机率P是对应至初始值P0，并且设定该数据D1所对应的重传次数(number of retransmissiontimes)RT、重退避次数(number of re-backoff times)RB、以及退避时间(backoff time)皆为0；

步骤103：随机产生一个介于0与1之间的实数；

步骤104：如果所产生的实数小于允许机率，则执行步骤108，否则执行步骤106；

步骤106：将重退避次数RB加1，然后执行步骤114；

步骤108：传送数据D1，并且执行碰撞检测程序以检测数据D1是否发生碰撞；

步骤110：若检测到碰撞产生则执行步骤112，否则执行步骤118；

步骤112：将重传次数RT加1、将重退避次数RB归零并且依据BEB算法更新退避时间；

步骤114：依据重退避次数RB及重传次数RT更新允许机率P；

步骤116：等待退避时间结束后执行步骤103；

步骤118：结束。

首先，当传送者准备传送数据D1时，传送者必须先对数据D1的允许机率P、重传次数RT、重退避次数RB以及退避时间进行初始化(步骤102)。本实施例中，允许机率P的初始值P0为0.5，重传次数RT，、重退避次数RB以及对避时间的初始值皆为0，请注意以上所述的初始值皆不以本实施例为限。然后，传送者会根据允许机率P决定是否允许发送数据D1(步骤103，104)。本实施例中，传送者是产生一介于0与1之间的实数，如果所产生的实数小于允许机率P，传送者便能够发送数据D1，否则传送者便不能发送数据D1。如果传送者不能发送数据D1，则依据本实施例传送者将会更新重退避次数RB，也就是将退避次数RB加1(步骤106)并维持数据D1原有的退避时间。如果传送者能够发送数据D1，则传送者会发送数据D1并且执行碰撞检测程序(步骤108)。如果执行碰撞检测程序的结果显示没有任何碰撞产生，则表示数据D1被成功地被传送到接收者，接下来传送者将会准备传送下一笔数据D2并且再次执行本方法。如果执行碰撞检测程序的结果显示有碰撞产生，则传送者会更新重传次数RT，也就是将重传次数RT加1，将重退避次数RB归零并且依据BEB算法更新退避时间(步骤112)，然后传送者系依据重退避次数RB及重传次数RT计算新的允许机率P，允许机率P产生方式请见下列方程式：

$P=P0+\frac{1-P0}{{\mathrm{BS}}_{\mathrm{MAX}}}\·(\mathrm{RT}+\frac{\mathrm{RB}}{{\mathrm{RB}}_{\mathrm{MAX}}+1})$ 方程式(1)

方程式(1)中，BS_MAX代表BEB算法中最大的退避级次(backoff stage)，在CSMA/CA协定中最大的退避级次为10。如方程式(1)所示，允许机率P将会随着重退避次数RB或是重传次数RT的增加而增加，此外，当计算出的允许机率P大于1时，允许机率P则会被设定为1。因此，由方程式(1)可知当一笔特定数据第一次被传送时，该笔特定数据所对应的允许机率P会最低；当该笔特定数据被重传的次数增加时，其对应的允许机率P便会随之提高。总而言之，本发明是借着上述允许机率的产生机制使多笔数据的延迟时间较为平均，因此该多笔数据的延迟变异量也随之减少。在计算完允许机率P之后，传送者将会等待退避时间结束然后再依据更新的允许机率P来决定数据D1是否能够被传送出去。请注意，上述产生退避时间的产生方式是如现有技术中所述，故以下将省略其相关描述以节省篇幅。要特别注意的是，产生允许机率P的方法并不局限于方程式(1)，其它可依据重退避次数RB或是重传次数RT，来调整允许机率P的方法皆属于本发明的范畴。

请参阅第2图，第2图为本发明可降低延迟变异量的传送装置200的一较佳实施例的示意图。依据本实施例，传送装置200是应用于数字通信***中，例如：无线局域网络或局域网络，并且依据CSMA/CA协议传送数据。传送装置200包含允许机率产生模块220、传送模块240及碰撞检测模块260。首先，允许机率产生模块220会产生允许机率P给传送模块240，然后传送模块240便依据允许机率P决定是否能够传送数据D1。如果依据允许机率P不能够传送数据D1，则允许机率产生模块220将会调高允许机率P；反之，如果传送模块240可以传送数据D1，则碰撞检测模块260会执行碰撞检测程序以检测数据D1是否发生碰撞。在执行执行碰撞检测程序中，如果碰撞检测模块260发现有碰撞产生，则允许机率产生模块220同样会调高允许机率P；如果碰撞检测模块260没有发现有任何碰撞产生(亦即数据D1已成功传送)，则机率产生模块220将会重设允许机率P为初始值P0，以用来传送下一笔数据D2。

依据本实施例，允许机率产生模块220还包含重退避计数器222，重传计数器224及计算单元226。重退避计数器222是用于当一笔特定数据依据允许机率P不能够被传送时，计数该笔特定数据的重退避次数RB，而重传计数器224系用于当一笔特定数据发生碰撞时，计数该笔特定数据的重传次数RT并且驱使重退避计数器222将重退避次数RB归零，此外，计算单元226系依据重退避次数RB及重传次数RT来计算该笔特定数据的允许机率P。请注意，依据本实施例计算单元226的操作是以方程式(1)说明之，故不在此赘述计算单元226的详细操作方式。

此外，依据本发明的一个方面，上述可减少延迟变异量的方法及装置，可以与任何多重存取的协议相结合，并不仅限于CSMA/CA协议。相较于先前技术，本发明的允许机率产生模块是产生允许机率以决定数据是否能够被传送，由于一笔被重传多次或者遭受多次碰撞的数据会有较高的允许机率，故该笔数据成功传送的机率也随之增加。如此一来，多笔数据的延迟时间将会比较平均，进而导致该多笔数据延迟变异量相对减少。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (12)

1.一种可降低多笔数据的延迟变异量的方法，其中该多笔数据是于数字通讯***的传送端发送到该数字通讯***的接收端，该方法包含有：

分配允许机率给该传送端；以及

在该传送者发送一笔数据至该接收者之前，依据该允许机率决定该传送端是否能够传送该笔数据。

2.根据权利要求1所述的方法，其还包含有：

若依据该允许机率该传送者不能发送该笔数据，则提高分配给该传送者的该允许机率，并且驱使该传送者重传该笔数据。

3.根据权利要求1所述的方法，其还包含：

若依据该允许机率该传送者可以发送该笔数据，则执行碰撞检测程序以检测该笔数据是否发生碰撞；以及

若执行该碰撞检测程序时发现该碰撞产生，则提高分配给该传送者的该允许机率，并且驱使该传送者重传该笔数据。

4.根据权利要求3所述的方法，其还包含：

若执行该碰撞检测程序后没有任何碰撞产生，则重设该允许机率为初始值以传送下一笔数据。

5.根据权利要求1所述的方法，其中该笔数据是依据冲突回避载波检测多路访问协议来传送。

6.根据权利要求1所述的方法，其中该数字通讯***为无线局域网络。

7.一种可降低多笔数据的延迟变异量的装置，其中该多笔数据是于数字通讯***的传送端发送到该数字通讯***的接收端，该装置包含有：

允许机率产生模块，用来产生允许机率；以及

传送模块，电连接于该允许机率产生模块，用来依据该允许机率传送一笔数据；

其中，该传送模块发送该笔数据前，该传送模块是依据该允许机率决定是否可以发送该笔数据。

8.根据权利要求7所述的传送装置，其中若依据该允许机率，该传送模块不能传送该笔数据，则该允许机率产生模块是提高该允许机率并且驱使该传送模块重传该笔数据。

9.根据权利要求7所述的传送装置，其中该传输装置还包含有：

碰撞检测模块，当该笔数据是依据该允许机率被传送时，该碰撞检测模块是执行碰撞检测程序，以检测该笔数据是否发生碰撞；

其中，若该碰撞检测模块检测到碰撞产生，则该允许机率产生模块是提高该允许机率，并且驱使该传送者重传该笔数据。

10.根据权利要求9所述的传送装置，其中若该碰撞检测模块没有检测到任何碰撞产生，则该允许机率产生模块是重设该允许机率为初始值以传送下一笔数据。

11.根据权利要求7所述的传送装置，其中该笔数据是依据冲突回避载波检测多路访问协议来传送。

12.根据权利要求7所述的传送装置，其中该数字通讯***为无线局域网络。

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