[发明专利]媒体访问控制架构

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2005年9月1日提交的题为“A Multiple AccessControl Architecture”的美国临时申请60/713,052的优先权，其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本发明一般地涉及通信，更具体而言，涉及的是提供关于共享通信媒体的媒体访问控制。

背景技术

在国际电报电话咨询委员会(CCITT)和国际电信联盟(ITU)电信标准中，早已经定义了基于连接(例如交换链路)和基于无连接(例如路由的分组)的通信技术。在基于连接的通信中，通信站间的完整传输集使用的是相同的通信路径(例如交换链路)。基于连接的通信是公共交换电话网络(PSTN)过去的传统工作方式。例如，在连接呼叫时，在该呼叫的所有时间都会保持端到端连接，而站间的所有传输都是通过该连接传递的。与基于连接的通信相反，在基于无连接的通信中，通信站间的每次传输都可以经过一个或多个网络内部的不同路径(例如，每个分组都是单独从端点经由通过网络的“最佳”路径而路由到端点的)。一般来说，诸如公共数据网络(因特网)、局域网(LAN)、城域网(MAN)、广域网(WAN)等数据网络是以无连接架构为基础的。

当多个站共享通信媒体(例如铜传输线、电力线、空气、光纤等等)时，例如在无连接架构中，通常较为理想的是实施某种形式的媒体访问控制(MAC)，以便仲裁这些站对媒体的使用以及促成媒体的共享使用。LAN、WAN和因特网等被设计成经由图1所示的共享媒体来为多个站服务，并且有可能提供最流行的MAC方案。对于例如用户终端101-105的站来说，MAC提供的多访问能力通常被认为是必要的，以便根据所涉及的系统并且经由例如媒体100的共享媒体而与作为网关111的图1显示的接入点、路由器、交换机、网关、基站等等进行通信，其中媒体100可以包括铜传输线、电力线、空气、光纤等等。

通常，MAC与物理层规范是始终紧密相关的，并且由此是作为单独的规范文档发布的。由于媒体物理特性存在差异，因此其后果是有多种不同的MAC方案在使用(例如用于有线线路的以太网、用于无线的IEEE802.11(WiFi)、用于电力线的电力线通信系统等等)。

虽然目前已实施了多种不同的MAC方案，但在用于MAC层设计的方法中仍旧存在一些通用性。由不同制造商为多种媒体实施的不同MAC方案通常以冲突避免方案实施或以冲突检测方案实施。这些MAC方案的例子可以在TIA/IS-94(TDMA蜂窝规范)、TIA/EIA95-B(CDMA蜂窝规范)、TIA/EIA/IS-2000系列(CDMA2000蜂窝规范)、TIA/EIA-732系列(蜂窝数据分组数据规范)、IEEE802.3-2002(具有冲突检测的载波侦听多址访问(CSMA/CD)接入方法和物理层规范)以及IEEE802.11(无线LAN媒体访问控制(MAC)和物理层(PHY)规范)中找到，这些规范通过引用合并于此。通常，这些MAC方案是互不兼容的，由此需要在其间进行仲裁(例如在使用这些MAC方案中的不同方案的网络之间的桥接器或网关)，并且每一个MAC方案都使用了自身的硬件和软件配置。

很多此类MAC方案(例如IEEE802.11)都是通过实施“一次一站”或串行处理来提供冲突避免以及由此仲裁对共享媒体的访问。其它的MAC方案(例如IEEE802.3的以太网)实施的是随机访问处理，在该处理中，提供冲突检测和回退时段而仲裁对共享媒体的访问。从以下论述中可以更好地了解到，这些方案中的每种方案都存在与之相关的缺陷。

为了提供可接受的解决方案，除了仲裁对共享媒体的访问之外，MAC方案通常还需要解决其它各种问题。这些其它问题包括性能目标，例如访问公平性、争用控制、吞吐量效率、网络稳定性以及等待时间。相应地，MAC层设计性能特性通常包括这些性能目标之间的平衡。吞吐量和等待时间通常会因为各种其它性能目标而被放弃(trade down)。一般来说，由于设备供应方规定了原始传输速率(而不是吞吐速率)，因此，吞吐量效率在前述平衡中具有较低优先级，且在典型的用户业务量需求中，媒体并不是瓶颈。

为了更高地帮助理解当前的MAC方案，在下文中将会给出与两种广泛使用的数据网络MAC方案相关的细节。特别地，在下文中将会描述提供了冲突避免方案例子的IEEE802.11(WiFi)MAC方案，以及提供了冲突检测方案例子的以太网MAC方案。