DE19816350B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb eines Kommunikationssystems, in dem sich mehrere Stationen den Zugang zu einem gemeinsamen Kommunikationskanal nach einem Mehrfachzugriffsformat im Zeitmultiplex teilen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb eines Kommunikationssystems, in dem sich mehrere Stationen den Zugang zu einem gemeinsamen Kommunikationskanal nach einem Mehrfachzugriffsformat im Zeitmultiplex teilen Download PDF

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Abstract

Sende- und Empfangseinrichtung, welche folgendes umfaßt:
– Empfangsmittel zum Empfangen eines Downstream-Datenrahmens, welcher Bereichsparameter R0 und R1 sowie einen Minischlitzparameter MAP aufweist, wobei der Minischlitzparameter MAP die Positionen von Minischlitzen MS0 und MS1 zur Übertragung in einem dem Downstream-Datenrahmen nachfolgenden Upstream-Datenrahmen festlegt, der in Schlitze eingeteilt ist, von denen einige in Minischlitze unterteilt sind, wobei
die Minischlitze MS0 zur Aufnahme von erstmaligen Reservierungsanforderungen für Nachrichten, für die noch keine Reservierungsanforderungen in einem Upstream-Datenrahmen übertragen worden sind, dienen; und wobei
die Minischlitze MS1 zur Aufnahme von wiederholten Reservierungsanforderungen für Nachrichten dienen, für die bereits in dem dem empfangenen Downstream-Datenrahmen vorausgegangenen Upstream-Datenrahmen eine Reservierungsanforderung übertragen worden ist;
– Übertragungsparameter erzeugende Mittel zum Erzeugen einer Zufallsnummer als Übertragungsparameter N1 innerhalb eines Bereiches, welcher von dem Bereichsparameter R1 definiert wird, und zum Erzeugen einer Zufallsnummer als Übertragungsparameter N0 innerhalb eines Bereiches, welcher von dem Bereichsparameter R0 definiert wird, wobei das...

Description

  • Diese Patentanmeldung offenbart eine Erfindung, die den Erfindungen ähnlich ist, die in folgenden Patentanmeldungen offenbart werden: U.S. Patentanmeldung Seriennummer 08/734.909, ( US 5956325 ) eingereicht am 22. Oktober 1996; U.S. Patentanmeldung Seriennummer 08/777.216, ( US 6034967 ) eingereicht am 27. Dezember 1996; und U.S. Patentanmeldung Seriennummer 08/777.217, ( US 5978382 ) eingereicht am 27. Dezember 1996.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Protokoll für ein Kommunikationssystem, in dem sich mehrere Stationen den Zugang zu einem gemeinsamen Kommunikationskanal nach einem Mehrfachzugriffsformat im Zeitmultiplex teilen.
  • Kommunikationssysteme schließen normalerweise eine Vielzahl an Stationen ein, die miteinander über einen Kommunikationskanal verbunden sind. In einer Großgemeinschaftsantennenanlage (CATV) zum Beispiel wird eine Hauptstation durch ein Kabel mit einer Vielzahl von Teilnehmerstatianen verbunden. Das Kabel unterstützt "abwärtsgerichtete" (Downstream) Kommunikation von der Hauptstation zu den Teilnehmerstationen und "aufwärtsgerichtete" (Upstream) Kommunikation von den Teilnehmerstationen zur Hauptstation. Daten, die zwischen der Hauptstation und den Teilnehmerstationen übertragen werden, werden in Datenrahmen übertragen. Demzufolge ist es so, daß – wenn die Hauptstation mit einer Teilnehmerstation kommuniziert, die Hauptstation einen Downstream-Datenrahmen zur Teilnehmerstation überträgt – und wenn eine Tellnehmerstation mit der Hauptstation kommuniziert, überträgt die Teilnehmerstation einen Upstream-Datenrahmen zur Hauptstation.
  • In einem solchen CATV-System müssen sich die Hauptstation und die Teilnehmerstationen auf irgendeine Weise die Ressourcen des Kabels teilen. So werden zum Beispiel Downstream-Kommunikationen und Upstream-Kommunikationen normalerweise unterschiedlichen Frequenzbereichen zugeordnet. In einer unterteilten Zuordnung werden die Downstream-Kommunikationen einem Frequenzbereich zwischen 54 MHz und 750 MHz und höher zugeordnet, während Upstream-Kommunikationen einem Frequenzbereich unter 42 MHz zugeordnet werden. In einer mittengeteilten Zuordnung werden Downstream-Kommunikationen einem Frequenzbereich von 162 MHz und höher zugeordnet, während Upstream-Kommunikationen einem Freguenzbereich zwischen 5 bis 100 MHz zugeordnet werden. In einer hochgeteilten Zuordnung werden Downstream-Kommunikationen einem Frequenzbereich von 234 MHz und höher zugeordnet, während Upstream-Kommunikationen einem Frequenzbereich zwischen 5 MHz und 174 MHz zugeordnet werden.
  • Außerdem müssen sich auch die Teilnehmerstationen die Ressourcen des Kabels in irgendeiner Weise teilen. In einem CATV-System mit Mehrfachzugriff im Zeitmultiplex (TDMA) teilen sich die Teilnehmerstationen normalerweise das Kabel, indem sie Daten während Zeitspannen übertragen, die einmalig Form zugewiesen werden und nicht überlappend. In einem CATV-System mit Mehrfachzugriff im Frequenzmultiplex (FDMA) teilen sich die Teilnehmerstationen das Kabel, indem die verfügbare Frequenzbandbreite in zahlreiche Schmalfrequenzkanäle aufgeteilt wird, und indem jeder Teilnehmerstation ihr eigenes entsprechendes Schmalfrequenzband zugeordnet wird. In einem CATV-System mit Vielfachzugriff durch Codetrennung (CDMA) teilen sich die Teilnehmerstationen das Kabel durch Multiplizieren ihrer Datenmitteilungen mit entsprechenden zugeordneten Codewörtern und anschließendes Übertragen des Ergebnisses.
  • Ein herkömmliches TDMA-System, das jede Teilnehmerstation einem einmaligen Zeitschlitz zuordnet, verhindert Kollisionen von Daten, die von den Teilnehmerstationen übertragen werden, beschränkt aber die Menge an Datendurchlauf von den Teilnehmerstationen zur Hauptstation. Ein FDMA-System, das jeder Teilnehmerstation ihr eigenes, entsprechendes Schmalfrequenzband zuordnet, beschränkt auf ähnliche Weise den Durchlauf, da die Anzahl an Frequenzbändern, die den Teilnehmerstationen zugeordnet werden, beschränkt ist. Das CDMA-System beschränkt ebenfalls den Durchlauf über ein Kommunikationskabel, da die Anzahl der Codewörter, die den Teilnehmerstationen zugeordnet werden können, begrenzt ist.
  • Um den Durchlauf der Daten, die von den Teilnehmerstationen an die Hauptstation eines CATV-Systems übertragen werden, zu erhöhen, ist es bekannt, den Upstream-Datenrahmen, der die Kommunikation von den Teilnehmerstationen zur Hauptstation unterstützt, in eine Reihe von Minischlitzen und Datenschlitzen zu unterteilen. Diejenigen Teilnehmerstationen, die Daten haben, die an die Hauptstation zu übertragen sind, müssen eine Reservierungsanforderung in einen Minischlitz des aktuellen Upstream-Datenrahmens einfügen (d.h. der Upstream-Datenrahmen zur diskreten Zeit n). Diese Reservierungsanforderung fordert die Hauptstation auf, Datenschlitze in einem folgenden Upstream-Datenrahmen (z.B. der Upstream-Datenrahmen zur diskreten Zeit n + 1) für die Verwendung durch solche Teilnehmerstationen zu reservieren.
  • Da die Anzahl der Minischlitze in einem Upstream-Datenrahmen, die von solchen aktuellen Systemen verwendet werden, begrenzt ist, führt die Konkurrenz zwischen den Teilnehmerstationen um den Zugang zu der begrenzten Anzahl an Minischlitzen zu häufigen Kollisionen zwischen Reservierungsanforderungen. Man hofft jedoch, daß zumindest einige Reservierungsanforderungen erfolgreich von den Teilnehmerstationen an die Hauptstation ohne Kollision übertragen werden. Daher wird im allgemeinen davon ausgegangen, daß letztendlich alle Teilnehmerstationen imstande sein werden, ihre Daten an die Hauptstation in Datenschlitzen zu übertragen, die für diesen Zweck reserviert sind. Da aber die Anzahl der Minischlitze in solchen Systemen begrenzt und festgelegt ist, ist auch der Durchsatz in einem solchen System entsprechend begrenzt.
  • In der US 5,615,212 A wird vorgeschlagen, dass Nutzer um Minischlitze konkurrieren, die einer bestimmten Service-Klasse zugeordnet sind, um eine Bandweitenzuteilung für eine Service-Klassenanforderung zu reservieren. Der Upstream-Kanal wird dabei durch einen zentralen Knoten definiert. Die Anzahl der Minislots kann für jede Service-Kategorie dynamisch verändert werden.
  • Gemäß der US 5,590,131 A fordert ein Nutzer einen Zugang zu Datenschlitzen, indem er Reservierungen in Upstream-Minischlitze einfügt. Die Auswahl der genutzten Minischlitze kann zufällig erfolgen. Bevor ein erster Zeitschlitz empfangen wird, initialisiert der Nutzer eine Mehrzahl von Reservierungsslot-Parametern. Diese Parameter umfassen einen Rahmen- und einen Schlitz-Index, eine verteilte, globale Warteschlange, eine globale Reservierungszählung und die Rahmenlänge.
  • Die US 5,012,469 betrifft ein TDMA-System, in dem sich Kommunikationseinheiten einen einzigen Übertragungskanal teilen. Eine Kommunikationseinheit kann in Abhängigkeit von dem Verkehr dynamisch zwischen mindestens zwei Protokollen umschalten, wobei die Protokolle ein Konkurrenz-Protokoll, ein Reservierungsprotokoll und ein Protokoll mit festen Zuweisungen umfassen. Für das Reservierungsprotokoll ist jeder Station ein bestimmter Minischlitz in den Rahmen für Reservierungszwecke zugeteilt.
  • Die US 4,641,304 betrifft Übertragungen zwischen Grundstationen, die in der Lage sind, Datenpakete über eine Masterstation untereinander auszutauschen. Für die Übertragungen wird ein jeweiliger Rahmen mit einer Anzahl von Nachrichtenschlitzen eingesetzt, wobei jedem Nachrichtenschlitz eine entsprechende Anzahl an Minischlitzen vorausgeht. Eine Grundstation überträgt eine Nachricht in einer dieser Nachrichtenschlitze und wählt außerdem zufällig einen der zugehörigen Minischlitz aus, um kundzutun, dass sie die Nachricht im Fall einer Kollision in dem Nachrichtenschlitz erneut übertragen wird, der diesem Minischlitz entspricht.
  • Die US 5,303,234 A betrifft ein TDMA basiertes Kommunikationssystem, in dem Endgeräte Nutzerpakete in zufällig ausgewählten Zeitschlitzen an eine Zentralstation übertragen. Jedes Endgerät definiert Minischlitze in einem vorgegebenen Teil der ausgewählten Zeitschlitze und wählt zufällig einen der Minischlitze zum übertragen eines zusätzlichen Bursts aus. Die Zentralstation erkennt eine Kollision zwischen Paketen, die von zwei Endgeräten in dem gleichen Zeitschlitz übertragen wurden, wenn sie zwei Bursts in Minischlitzen erfasst. Sie weist daraufhin zwei Zeitschlitze zu, um eine erneute Übertragung der Pakete zu ermöglichen.
  • Die US 4,907,224 betrifft die Übertragung von Daten zwischen einer Mehrzahl von Datenkommunikationsgeräten, die in einem Netzwerk zusammengeschlossen sind. Jeweils eines der Geräte steuert das Netzwerk. Die Geräte übertragen Reservierungsanforderungen für Anwendungsdaten in zufällig ausgewählten Konkurrenz-Schlitzen. Alle nicht kollidierenden Reservierungsanforderungen bestimmen die Reihenfolge, in der die Geräte nacheinander die Steuerung des Netzwerks übernehmen werden. Ein Gerät überträgt Anwendungsdaten, wenn es die Steuerung des Netzwerks übernimmt. Die Anzahl der Konkurrenz-Schlitze wird von dem jeweils steuernden Gerät dynamisch basierend auf der Netzwerklast zugeteilt.
  • Aus der nicht vorveröffentlichten DE 197 57 967 A1 ist darüber hinaus ein adaptives Zugriffsprotokoll und eine dynamische Suchbaum-Erweiterungsauflösung für Netze mit mehreren Teilnehmereinrichtungen bekannt. Die in der Entgegenhaltung beschriebene Erfindung bezieht sich auf eine Gemeinschaftsantennen-Fernsehanlage, bei welcher ein Kopfende und eine Vielzahl von Teilnehmereinrichtungen wechselseitig über ein Kabel miteinander kommunizieren. Der Datendurchsatz bei der Übertragung von Nachrichten von den Teilnehmereinrichtungen an das Kopfende einer Gemeinschaftsantennen-Fernsehanlage wird dadurch verbessert, daß die Attribute des aus dem Stand der Technik bekannten dynamischen Baumalgorithmus mit den Attributen eines Protokolls, welches auf dynamische Weise die Anzahl der Minischlitze in einem Rückwärts-Datenrahmen je nach Bedarf variiert, kombiniert wird. Genauer gesagt sieht das System vor, in einem Vorwärts-Datenrahmen an einen Bereichsparameter von dem Kopfende an die Teilnehmereinrichtungen zu übertragen, welcher es den Teilnehmereinrichtungen gestattet, festzustellen, ob die von ihnen zuvor an das Kopfende gesendeten Reservierungsanforderungen kollisionsfrei dort angekommen sind. Dieser Bereichsparameter wird in den Teilnehmereinrichtungen von einer Empfangsvorrichtung empfangen und ausgewertet. Der Bereichsparamter definiert einen Bereich, in welchem ein von der jeweiligen Teilnehmereinrichtung definierter Übertragungsparameter liegen darf. Stellt die Teilnehmereinrichtung fest, daß der Übertragungsparameter einen ebenfalls in dem Vorwärts-Datenrahmen definierten Mitteilungs-Minischlitz für erstmalig zu sendende Reservierungsanforderungen repräsentiert, so überträgt sie eine derartige Reservierungsanforderung in einem nächstmöglichen Rückwärts-Datenrahmen.
    •
  • Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Sende- und Empfangseinrichtung, ein Kommunikationssystem, eine Station und ein zugehöriges Verfahren derart weiterzubilden, daß der Datendurchsatz bei einer Kommunikation der genannten Kommunikationsvorrichtungen untereinander gemäß dem Verfahren erhöht wird.
  • Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der vorliegenden Vorrichtungsansprüche 1, 11 und 23 sowie durch das Verfahren gemäß Patentanspruch 6 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gemeinschaftsantennen-Fernsehanlage, bei der eine Übertragung von Daten von einer Teilnehmereinrichtung an ein Kopfende in Form von Upstream-Datenrahmen erfolgt, während die Übertragung von Daten von dem Kopfende zu den Teilnehmereinrichtungen in Form von Downstream-Datenrahmen erfolgt. Bevor eine Teilnehmereinrichtung Daten an die Hauptstation senden darf, muß sie zuvor eine Reservierungsanforderung in einem Upstream-Datenrahmen an die Hauptstation senden, woraufhin diese ihr im Idealfall einen bestimmten Datenbereich in einem späteren, nachfolgenden Upstream-Datenrahmen reserviert. Aufgrund verschiedener Einflüsse kann die Übertragung der Reservierungsanforderung an die Hauptstation jedoch gestört sein oder mit Reservierungsanforderungen anderer Teilnehmerstationen kollidieren, so daß die Hauptstation nicht in der Lage ist, die Reservierungsanforderung durch eine gewünschte Zuteilung von Datenbereichen zu bedienen. Je nachdem, welche und wie viele Reservierungsanforderungen von der Hauptstation bedient werden können, definiert die Hauptstation Bereichsparameter R0(n + 1), R1(n + 1) sowie einen Minischlitzparameter MAP und überträgt diese Parameter in einem Downstream-Datenrahmen an die Teilnehmerstationen. Dabei definiert der Bereichsparameter R0(n + 1) in einem nach dem Downstream-Datenrahmen von einer Teilnehmereinrichtung an die Hauptstation zu übertragenden Upstream-Datenrahmen n + 1 einen Bereich für erstmalige Reservierungsanforderungen für Nachrichten bzw. Daten. Demgegenüber definiert der Bereichsparameter R1(n + 1) in demselben Upstream-Datenrahmen n + 1 einen Bereich für wiederholte Reservierungsanforderungen für Nachrichten, d.h. für Reservierungsanforderungen, die bereits in dem vorangegangenen Upstream-Datenrahmen erstmalig an die Hauptstation gesendet worden sind. Schließlich definiert der Minischlitzparameter MAP Minischlitze MS0 und MS1 welche, jeweils zur Aufnahme von erstmaligen bzw. wiederholten Reservierungsanforderungen in dem Upstream-Datenrahmen n + 1 dienen.
  • Die einzelnen Teilnehmerstationen werten die empfangenen Bereichsparameter R0 und R1 aus und definieren daraufhin Übertragungsparameter N0 und N1. Die Teilnehmerstationen prüfen daraufhin, ob die von ihnen definierten Werte N0 bzw. N1 gleich einem der Minischlitze MS0 bzw. MS1 sind oder ob die Werte für N0 bzw. N1 innerhalb der von den Minischlitzen MS0 bzw. MS1 definierten Grenzen liegen. In Abhängigkeit des resultierenden Ergebnisses werden erste oder wiederholte Reservierungsanforderungen in dem Upstream-Datenrahmen n + 1 von den Teilnehmerstationen an die Hauptstation übertragen.
  • Es folgt eine detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren, wobei
  • 1 ein schematisches Diagramm eines CATV-Systems ist, das eine Hauptstation einschließt, die mit einer Vielzahl von Teilnehmerstationen über ein Kabel verbunden ist, und die beispielhaft für ein Kommunikationssystem ist, das gemäß der vorliegenden Erfindung konfiguriert ist;
  • 2 einen Downstream Datenrahmen darstellt, der durch die Hauptstation an die Teilnehmerstationen von 1 übertragen wird;
  • 3 – 6 Beispiele von Upstream-Datenrahmen zeigen, die zu dem Downstream-Datenrahmen korrespondieren, der in 2 dargestellt wird;
  • 7 ein Datenschlitzformat des Upstream-Datenrahmens darstellt;
  • 8 ein Steuerfeldformat für den Datenschlitz zeigt, der in 7 dargestellt wird;
  • 9 eine Gruppe von Funktionen zeigt, die durch ein Segmentierfeld des Steuerfeldformates für den Datenschlitz gekennzeichnet werden, der in 7 dargestellt ist;
  • 10 ein Minischlitzformat des Upstream-Datenrahmens darstellt;
  • 11A und 11B ein Programm zeigen, das von der Hauptstation der 1 in beispielhafter Umsetzung der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird; und
  • 12 ein Programm zeigt, das von jeder der Teilnehmerstationen von 1 in beispielhafter Umsetzung der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird.
    •
  • 1 zeigt ein CATV-System 10, das eine Hauptstation 12, eine Vielzahl an Teilnehmerstationen 141 – 14n und ein Kabel 16 umfaßt, das die Hauptstation 12 und die Teilnehmerstationen 141 – 14n miteinander verbindet. Die Hauptstation 12 kann aus einem herkömmlichen Hardware-Design bestehen, das einen Prozessor enthält, der programmiert werden kann, um die Downstream Kommunikation über das Kabel 16 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zu unterstützen. Ebenso können die Teilnehmerstationen 141 – 14n aus einem herkömmlichen Hardware-Design bestehen, wobei jede von ihnen einen Prozessor enthält, der programmiert werden kann, um die Upstream-Kommunikationen über das Kabel 16 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zu unterstützen.
  • Wenn die Teilnehmerstationen 141 – 14n Daten an die Hauptstation 12 über das Kabel 16 übertragen müssen, müssen diese Teilnehmerstationen zuerst eine Reservierungsanforderung durchführen. Bei der Durchführung der Reservierungsanforderung konkurrieren die Teilnehmerstationen 141 – 14n miteinander, um eine begrenzte, aber variierbare Anzahl an Minischlitzen im Upstream-Datenrahmen, weil Minischlitze die Reservierungsanforderungen von den Teilnehmerstationen 141 – 14n an die Hauptstation 12 tragen. In bezug auf diejenigen Reservierungsanforderungen, die erfolgreich von der Hauptstation 12 empfangen werden (d.h., von der Hauptstation 12 in Minischlitzen empfangen werden, in denen es keine Kollisionen gibt), bestätigt die Hauptstation 12 die Reservierungsanforderung durch eine Bestätigung, die von der Hauptstation 12 an die erfolgreichen Teilnehmerstationen 141 – 14n übertragen wird. Demzufolge ist der Upstream-Datenrahmen in Schlitze S eingeteilt, von denen einige oder die meisten in Minischlitze MS unterteilt sind, so daß die gesamte Konkurrenz- und Reservierungstätigkeit in den Minischlitzen des Upstream-Datenrahmens und die gesamte Datenübertragung in Datenschlitzen DS stattfindet, die nicht unterteilte Schlitze der Schlitze S sind.
  • Die Teilung zwischen Minischlitzen und Datenschlitzen wird durch die Hauptstation 12 im Downstream-Datenrahmen spezifiziert. In dieser Hinsicht enthält der Downstream-Datenrahmen Parameter, welche die Anzahl der Minischlitze und die Anzahl der Datenschlitze im nächsten Upstream-Datenrahmen bestimmen. Die Teilnehmerstationen 141 – 14n verwenden diese Parameter, um eine Entscheidung dahingehend zu fällen, ob sie die Reservierungsanforderungen übertragen können oder nicht. Demzufolge konkurrieren die Teilnehmerstationen 141 – 14n um die Bandbreite des Upstream-Kanals. Eine erfolgreiche Reservierungsanforderung führt dazu, daß die Hauptstation 12 einen oder mehrere Datenschlitze – je nach Verfügbarkeit – jeder der Teilnehmerstationen zuordnet, die erfolgreiche Reservierungsanforderungen übertragen haben. Die Anzahl an Datenschlitzen, die für die jeweiligen Teilnehmerstationen verfügbar sind, hängt von der Anzahl an Teilnehmerstationen ab, die erfolgreiche Reservierungsanforderungen absetzen.
  • Beispielsweise können die Größen der Upstream-Datenrahmen und der Downstream-Datenrahmen gleich, festgelegt und definiert sein, so daß sie beispielsweise eine Größe aufweisen, die zumindest der Summe der Hauptstation-Verarbeitungszeit und der Verzögerung bei der Hin- und Rückübertragung des Kabels 16 entspricht.
  • Ein beispielhafter Downstream-Datenrahmen wird in 2 dargestellt. Jeder dieser Downstream-Datenrahmen weist vier Abschnitte auf. Der erste Abschnitt enthält zwei Bereichsparameter R0 und R1. Der Bereichsparameter R0 kann von jenen Teilnehmerstationen 141 – 14n verwendet werden, die neue Nachrichten an die Hauptstation 12 zu übertragen haben und wird daher im folgenden als der Bereichsparameter R0 für neue Nachrichten bezeichnet. Eine neue Nachricht ist eine Nachricht, für die zuvor noch keine Reservierungsanforderung übertragen wurde. Der Bereichsparameter R1 kann von jenen Teilnehmerstationen 141 – 14n verwendet werden, die alte Nachrichten an die Hauptstation 12 zu übertragen haben, und wird daher im folgenden als der Bereichsparameter R1 für alte Nachrichten bezeichnet. Eine alte Nachricht ist eine Nachricht, für die zuvorerfolglos eine Reservierungsanforderung übertragen wurde. Demzufolge kann der Parameter R1 für alte Nachrichten von jenen Teilnehmerstationen 141 – 14n verwendet werden, die sich in einem Konkurrenzlösungszustand befinden. Eine Teilnehmerstation befindet sich im Konkurrenzlösungszustand, wenn diese Teilnehmerstation zuvor eine Reservierungsanforderung für eine neue Nachricht übermittelt hat, aber diese Teilnehmerstation von der Hauptstation 12 keine Bestätigung dieser zuvor übertragenen Reservierungsanforderung erhalten hat (weil beispielsweise die Reservierungsanforderung mit einer oder mehreren anderen Reservierungsanforderungen kollidierte, so daß sie von der Hauptstation 12 nicht erfolgreich empfangen wurde). Wie unten beschrieben werden wird, verwenden die Teilnehmerstationen 141 – 14n den Bereichsparameter R0 für neue Nachrichten, um zu bestimmen, wann eine Reservierungsforderung bezüglich einer neuen Nachricht zu übertragen ist, und die Teilnehmerstationen 141 – 14n verwenden den Bereichsparameter R1 für alte Nachrichten, um zu bestimmen, wann eine Reservierungsanforderung bezüglich einer zuvor übertragenen Reservierungsanforderung nochmals zu übertragen ist.
  • Der zweite Abschnitt des Downstream-Datenrahmens enthält einen Minischlitzparameter MAP. Der Minischlitzparameter MAP kann ein Verzeichnis sein, das definiert, welche Schlitze des nächsten Upstream-Datenrahmens Minischlitze und welche Schlitze Datenschlitze sind. Der Minischlitzparameter MAP definiert des weiteren, welche Minischlitze von den Teilnehmerstationen 141 – 14n zu verwenden sind, wenn sie sich nicht im Konkurrenzlösungszustand befinden (diese Minischlitze werden im folgenden als Minischlitze MS0 für neue Nachrichten bezeichnet), und welche Minischlitze von den Teilnehmerstationen 141 – 14n zu verwenden sind, wenn sie sich im Konkurrenzlösungszustand befinden (diese Minischlitze werden im folgenden als Minischlitze MS1 für alte Nachrichten bezeichnet). Somit kann man davon ausgehen, daß der Minischlitzparameter MAP folgende drei Teile aufweist: einen Datenschlitzparameter DS, um zu definieren, welche Schlitze des nächsten Upstream-Datenrahmens Datenschlitze sind; einen Minischlitzparameter MAP0 für neue Nachrichten, um zu definieren, welche der Minischlitze zu den Minischlitzen MS0 für neue Nachrichten zählen; und einen Minischlitzparameter MAP1 für alte Nachrichten, um zu definieren, welche der Minischlitze zu den Minischlitzen MS1 für alte Nachrichten zählen. Wie aus der unten angeführten Beschreibung in Verbindung mit 12 hervorgehen wird, kann es sein, daß eine Teilnehmerstation gleichzeitig sowohl eine neue Reservierungsanforderung als auch eine zuvor übertragene Reservierungsanforderung übertragen muß.
  • Dieses Verzeichnis ist besonders nützlich, wenn die Upstream-Datenrahmen mit Minischlitzen und Datenschlitzen durchsetzt sind. Alternativ dazu kann der Minischlitzparameter MAP eine Grenze sein, die Minischlitze und Datenschlitze in den Upstream-Datenrahmen trennt und die des Weiteren Minischlitze in Minischlitze für neue Nachrichten MS0 und Minischlitze für alte Nachrichten MS1 unterteilt.
  • Der dritte Abschnitt des Downstream-Datenrahmens ist für die Bestätigung der Reservierungsanforderungen bestimmt, die von den Teilnehmerstationen 141 – 14n an die Hauptstation 12 in einem vorherigen Upstream-Datenrahmen durchgeführt werden. Jedes Bestätigungsfeld ACK kann (i) die Teilnehmerstation kennzeichnen, an die eine Bestätigung erfolgt und (ii) den Datenschlitz oder die Datenschlitze kennzeichnen, die für die gekennzeichnete Teilnehmerstation reserviert sind, und in denen die gekennzeichnete Teilnehmerstation eine Reservierungsanforderung an die Hauptstation 12 übertragen kann.
  • Der vierte Abschnitt des Downstream-Datenrahmens enthält Schlitze (DS1 – DSn), die von der Hauptstation 12 verwendet werden können, um Daten an die Teilnehmerstationen 141 – 14n zu übertragen.
  • Der Upstream-Datenrahmen wird in 3 – 6 unter verschiedenen Belastungszuständen dargestellt. Im Upstream-Kanal verwenden die Teilnehmerstationen 141 – 14n den Minischlitzparameter MAP des vorherigen Downstream- Datenrahmens, um den nächsten Upstream-Datenrahmen zu definieren. Der Upstream-Datenrahmen enthält eine Vielzahl an Schlitzen. Wie in 3 dargestellt, werden während leichter Belastungszustände (wie während des Systemstarts), in denen wenige Teilnehmerstationen miteinander um die verfügbaren Minischlitze konkurrieren, alle Schlitze in Minischlitze MS0 für neue Nachrichten unterteilt. Ein Schlitz kann in eine fixe Anzahl m von Minischlitzen unterteilt werden. Die Minischlitze für neue Nachrichten und jene für alte Nachrichten, MS0 und MS1, können von den Teilnehmerstationen verwendet werden, um Reservierungsanforderungen an die Hauptstation 12 bei normaler Konkurrenzaktivität zu übertragen.
  • Wie in 4 dargestellt, verändert sich die Anzahl der Minischlitze dynamisch, und zwar – wie unten besprochen – in Abhängigkeit vom Ausmaß der Konkurrenz und der Reservierungsanforderungen in der Warteschlange für Reservierungsanforderungen bei der Hauptstation 12. So werden, wie in 4 gezeigt, nachdem die Konkurrenztätigkeit zwischen den Teilnehmerstationen 141 – 14n stattgefunden hat, einige der Schlitze im nächsten Upstream-Datenrahmen als Minischlitze MS0 für neue Nachrichten eingetragen, einige der Schlitze im nächsten Upstream-Datenrahmen als Minischlitze MS1 für alte Nachrichten eingetragen, und einige der Schlitze im nächsten Upstream-Datenrahmen als Datenschlitze RDS eingetragen (wobei die Bezeichnung RDS bedeutet, daß die Datenschlitze für jene Teilnehmerstationen reserviert sind, die erfolgreich Reservierungsanforderungen übertragen haben). Es kann jedoch relativ mehr Minischlitze MS als Datenschlitze RDS geben. Wie in 4 dargestellt, können in Abhängigkeit vom Verzeichnis Minischlitze MS0 für neue Nachrichten, Minischlitze MS1 für alte Nachrichten und Datenschlitze RDS in den Upstream-Datenrahmen untereinander gemischt werden. Wenn aber der Minischlitzparameter eine Grenze ist, dann werden die Minischlitze MS0 für neue Nachrichten, die Minischlitze MS1 für alte Nachrichten und die Datenschlitze RDS voneinander im Upstream-Datenrahmen getrennt angeordnet.
  • 5 zeigt einen Upstream-Datenrahmen während starker Beanspruchung. Der Datenrahmen weist eine verringerte Anzahl an Minischlitzen MS0 für neue Nachrichten und eine erhöhte Anzahl an Datenschlitzen RDS und Minischlitzen MS1 für alte Nachrichten auf. 6 zeigt einen Upstream-Datenrahmen als Ergebnis einer Blockierung. Blockierung ist ein Zustand, der eintritt, wenn die Konkurrenz so groß ist, daß nur eine minimale Anzahl (wie beispielsweise Null) an Minischlitzen im Upstream-Datenrahmen bereitgestellt wird.
  • 7 zeigt die Daten, die von einer Teilnehmerstation in einen Datenschlitz RDS eingefügt werden. Diese Daten umfassen eine Quellenadresse, welche die Adresse der sendenden Teilnehmerstation ist, ein Steuerungsfeld, reservierten Raum, eine Nutzlast und Fehlerprüfdaten. Wie in 8 dargestellt, die ein Beispiel der Konstruktion des Steuerungsfeldes, das in 7 gezeigt wird, darstellt, kann das Steuerungsfeld zwei Unterfelder aufweisen. Eines dieser Unterfelder kann ein Segmentierungsunterfeld sein, das zum Beispiel Informationen gemäß 9 trägt. Das andere dieser zwei Unterfelder kann ein Nachrichtenkennzeichnungsfeld sein, das andere kennzeichnende Informationen enthält.
  • 10 zeigt die Daten, die von einer Teilnehmerstation in einen Minischlitz eingeführt werden. Zu diesen Daten gehören die Quellenadresse der entsprechenden Teilnehmerstation, die Anzahl an reservierten Schlitzen, die von der entsprechenden Teilnehmerstation gefordert werden, reservierter Raum für zukünftige Verwendung und Vorwärts-Fehlerkorrektur-Informationen (FCC).
  • Es können Formate verwendet werden, die sich von jenen in 7 – 10 unterscheiden.
  • Da die Hauptstation 12 Datenschlitze RDS an die Teilnehmerstationen 141 – 14n auf der Basis von Reservierungsanforderungen zuweist, die von den Teilnehmerstationen 141 – 14n in die Minischlitze eingeführt werden, müssen die Daten, die – wie in 7 dargestellt – in einen Datenschlitz RDS eingefügt werden, keine Quellenadressen enthalten, solange die Hauptstation 12 eine Aufzeichnung über die Datenschlitze führt, die sie den Teilnehmerstationen 141 – 14n zuweist.
  • Zur Bestimmung (i) der Anzahl an Minischlitzen MS0(n + 1) für neue Nachrichten und Minischlitzen MS1(n + 1) für alte Nachrichten für den nächsten Upstream-Datenrahmen (n + 1) und (ii) der Bereichsparameter R0(n + 1) für neue Nachrichten und der Bereichsparameter R1(n + 1) für alte Nachrichten, die von den Teilnehmerstationen 141 – 14n verwendet werden, um festzustellen, ob sie Reservierungsanforderungen im nächsten Upstream-Datenrahmen (n + 1) übertragen können, führt der Prozessor der Hauptstation 12 ein Programm aus, das in 11A und 11B dargestellt ist.
  • Das Programm 100 wird jedes Mal eingegeben, wenn ein Upstream-Datenrahmen von der Hauptstation 12 empfangen wird. Wenn das Programm 100 eingegeben wird, empfängt ein Block 102 einen Upstream-Datenrahmen. Der Upstream-Datenrahmen, der gerade empfangen wurde, wird hierin als Upstream-Datenrahmen n bezeichnet und zur diskreten Zeit n empfangen. Ein Block 104 speichert alle erfolgreichen Reservierungsanforderungen in diesem Datenrahmen in einer Reservierungsanforderungs-Warteschlange (einem Puffer) DQ. Ein Block 106 speichert (i) eine Variable Co10(n), die der Anzahl an Minischlitzen MS0(n) für neue Nachrichten gleichgesetzt wird, in denen Reservierungsanforderungen im gerade empfangenen Datenrahmen n kollidierten, und (ii) eine Variable Co11(n), die der Anzahl der Minischlitze für alte Nachrichten gleichgesetzt wird, in der Reservierungsanforderungen im Upstream-Datenrahmen n kollidierten.
  • Ein Block 108 bestimmt die Anzahl an Minischlitzen MS0(n) für neue Nachrichten und die Anzahl an Minischlitzen MS1(n) für alte Nachrichten im gerade empfangenen Upstream-Datenrahmen n. Da die Hauptstation 12 zuvor die Anzahl der Minischlitze für neue Nachrichten MS0(n) und die Anzahl der Minischlitze für alte Nachrichten MS1(n) für den gerade empfangenen Upstream-Datenrahmen n bestimmt hat, ruft der Block 108 lediglich die Anzahl an Minischlitzen MS0(n) für neue Nachrichten und die Anzahl der Minischlitze MS1(n) für alte Nachrichten vom Speicher ab. Alternativ könnte die Hauptstation 12 die Anzahl der Minischlitze MS0(n) für neue Nachrichten und die Anzahl der Minischlitze MS1(n) für alte Nachrichten im gerade empfangenen Upstream-Datenrahmen n zählen.
  • Ein Block 110 ruft eine Konstante N vom Speicher ab. Die Konstante N ist die Gesamtanzahl der Teilnehmerstationen 141 – 14n im CATV-System 10. Ein Block 112 bestimmt den Bereichsparameter R1(n + 1) gemäß folgender Gleichung:
    Figure 00190001
    wobei n für den gerade empfangenen Upstream-Datenrahmen steht, n + 1 den nächsten Upstream-Datenrahmen anzeigt, R1(n + 1) der Bereichsparameter alter Nachrichten für den nächsten Upstream-Datenrahmen n + 1 ist, R1(n) der Bereichsparameter alter Nachrichten für den gerade empfangenen Upstream-Datenrahmen n ist, N für die Gesamtanzahl der Teilnehmerstationen, wie vom Block 110 abgerufen, steht, MS1(n) die Anzahl der Minischlitze für alte Nachrichten im gerade empfangenen Upstream-Datenrahmen n ist, wie vom Block 108 bestimmt, Co10(n) die Anzahl der kollidierten Minischlitze MS0(n) für neue Nachrichten im gerade empfangenen Upstream-Datenrahmen n ist, Co11(n) die Anzahl der kollidierten Minischlitze MS1(n) für alte Nachrichten im gerade empfangenen Upstream-Datenrahmen n und e gleich 2,718281828.... ist.
  • Ein Block 114 bestimmt, ob das CATV-System 10 im Bereitschaftszustand ist. Wenn das System im Bereitschaftszustand ist, ist die Anzahl der Reservierungsanforderungen DQ(n), die in der Warteschlange für Reservierungsanforderungen DQ zur aktuellen diskreten Zeit n gespeichert wird, größer als die Anzahl der Datenschlitze RDS(n) im vom Block 102 gerade empfangenen Upstream-Datenrahmen n, aber kleiner als die Anzahl der Datenschlitze RDS(n), multipliziert mit einer Konstanten α. Wenn das System im Bereitschaftszustand ist, bestimmt ein Block 116 die Anzahl an Minischlitzen MS(n + 1), die dem nächsten Upstream-Datenrahmen n + 1 gemäß folgender Gleichung zuzuordnen sind:
    Figure 00200001
    wobei S die Gesamtzahl der Schlitze in einem Datenrahmen ist, m die Anzahl an Minischlitzen ist, in die ein Schlitz unterteilt werden kann, e gleich 2,718281828... ist, MS(n + 1) die Anzahl der Minischlitze für den nächsten Upstream-Datenrahmen n + 1 ist, k die durchschnittliche Anzahl der Datenschlitze ist, die von den Reservierungsanforderungen reserviert werden, und M die Anzahl der Minischlitze im Bereitschaftszustand ist.
  • Wenn der Block 114 bestimmt, daß das CATV-System 10 sich nicht im Bereitschaftszustand befindet, bestimmt ein Block 118, ob die Anzahl an Reservierungsanforderungen DQ(n) in der Warteschlange für Reservierungsanforderungen DQ der Hauptstation 12 zur diskreten Zeit n kleiner als die Anzahl der Datenschlitze RDS(n) im gerade empfangenen Upstream-Datenrahmen n ist. Wenn dies der Fall ist, bestimmt ein Block 120 die Anzahl an Minischlitzen MS(n + 1), die dem nächsten Upstream-Datenrahmen n + 1 gemäß folgender Gleichung zuzuordnen sind: MS(n + 1) = m(S – DQ(n)) (3)wobei DQ(n) die Anzahl der Reservierungsanforderungen DQ(n) in der Warteschlange für Reservierungsanforderungen DQ der Hauptstation 12 zur Zeit n ist.
  • Wenn der Block 114 bestimmt, daß sich das CATV-System 10 nicht im Bereitschaftszustand befindet, und wenn der Block 118 bestimmt, daß die Anzahl der Reservierungsanforderungen DQ(n) in der Warteschlange DQ für Reservierungsanforderungen der Hauptstation 12 zur diskreten Zeit n nicht kleiner als die Anzahl der Datenschlitze RDS(n) im gerade empfangenen Upstream-Datenrahmen n ist, bestimmt ein Block 122 die Anzahl an Minischlitzen MS(n + 1), die dem nächsten Upstream-Datenrahmen n + 1 gemäß folgender Gleichung zuzuordnen sind:
    Figure 00210001
    wobei RDS(n) die Anzahl der Datenschlitze im gerade empfangenen Upstream-Datenrahmen ist.
  • Ein Block 124 bestimmt, ob der Bereichsparameter R1(n + 1) für alte Nachrichten, der im nächsten Downstream Datenrahmen n + 1 zu übertragen ist, und der vom Block 112 bestimmt wurde, kleiner als die Anzahl der Minischlitze MS(n + 1) ist, die dem nächsten Upstream-Datenrahmen n + 1 zuzuordnen ist, und die gemäß einer der Gleichungen (2) – (4) bestimmt wurde. Wenn der Bereichsparameter R1(n + 1) für alte Nachrichten kleiner ist als die Anzahl der Minischlitze MS(n + 1), bestimmt ein Block 126 die Anzahl der Minischlitze MS1(n + 1) für alte Nachrichten und die Anzahl der Minischlitze MS0(n + 1) für neue Nachrichten für den nächsten Upstream-Datenrahmen n + 1 gemäß folgender Gleichungen: MS1(n + 1) = R1(n + 1) (5) MS0(n + 1) = MS(n + 1) – MS1(n + 1) (6)wobei R1(n + 1) vom Block 112 und MS(n + 1) gemäß einer der Gleichungen (2) – (4) bestimmt wird.
  • Wenn andererseits der Bereichsparameter R1(n + 1) für alte Nachrichten nicht kleiner als die Anzahl an Minischlitzen MS(n + 1) ist, bestimmt ein Block 128 die Anzahl an Schlitzen MS1(n + 1) für alte Nachrichten und die Anzahl an Minischlitzen MS0(n + 1) für neue Nachrichten für den nächsten Upstream-Datenrahmen n + 1 gemäß folgender Gleichungen: MS1(n + 1) = MS(n + 1) (7) MS0(n + 1) = 0 (8)wobei MS(n + 1) gemäß einer der Gleichungen (2) – (4) bestimmt wird.
  • Demzufolge gilt, wie aus der Überprüfung der Gleichungen (5) – (8) hervorgeht, MS(n + 1) = MS0(n + 1) + MS1(n + 1).
  • Ein Block 130 bestimmt den Bereichsparameter R0(n + 1) für neue Nachrichten gemäß folgender Gleichung:
    Figure 00230001
    wobei n für den gerade empfangenen Upstream-Datenrahmen steht, n + 1 für den nächsten Upstream-Datenrahmen, R0(n + 1) der Bereichsparameter neuer Nachrichten für den nächsten Upstream-Datenrahmen n + 1 ist, R0(n) der Bereichsparameter neuer Nachrichten für den gerade empfangenen Upstream-Datenrahmen n ist, N für die Gesamtanzahl der vom Block 110 abgerufenen Teilnehmerstationen steht, MS0(n + 1) die Anzahl an Minischlitzen für neue Nachrichten im nächsten Upstream-Datenrahmen n + 1 ist, wie entweder vom Block 126 oder Block 128 bestimmt, MS0(n) die Anzahl der Minischlitze neuer Nachrichten im Upstream-Datenrahmen n ist, wie vom Block 108 bestimmt, Co10(n) die Anzahl kollidierter Minischlitze neuer Nachrichten MS0(n) im gerade empfangenen Upstream-Datenrahmen n ist, und e gleich 2,718281828... ist.
  • Wenn der Bereichsparameter R0(n + 1) für neue Nachrichten vom Block 130, der Bereichsparameter R1(n + 1) für alte Nachrichten vom Block 112, die Anzahl der Minischlitze MS0(n + 1) für neue Nachrichten im nächsten Upstream-Datenrahmen n + 1 entweder vom Block 126 oder Block 128, und die Anzahl der Minischlitze MS1(n + 1) für alte Nachrichten im nächsten Upstream-Datenrahmen n + 1 entweder vom Block 126 oder vom Block 128 bestimmt wurden, überträgt ein Block 132 den nächsten Downstream-Datenrahmen, der (i) die Bereichsparameter R0(n + 1) für neue Nachrichten und die Bereichsparameter R1(n + 1) für alte Nachrichten, (ii) den Minischlitzparameter MAP, der die Abschnitte des nächsten Upstream-Datenrahmens n + 1 definiert, die für Minischlitze MS0(n + 1) neuer Nachrichten, Minischlitze MS(n + 1) alter Nachrichten und/oder Datenschlitze RDS gedacht sind, (iii) Bestätigungen auf der Basis einiger oder aller Reservierungsanforderungen in der Warteschlange DQ der Reservierungsanforderungen, und (iv) beliebige Daten für die Teilnehmerstationen einschließt. Die Anzahl an Datenschlitzen RDS(n + 1) kann beispielsweise gleich S – MS(n + 1) sein.
  • Jede der Teilnehmerstationen 141 – 14n führt ein Programm 200 aus, das in 12 dargestellt ist. Wenn in das Programm 200 eingetreten wird, sorgt ein Block 202 dafür, daß die entsprechende Teilnehmerstation auf den nächsten Downstream-Datenrahmen wartet, der die Bereichsparameter R0 für neue Nachrichten und die Bereichsparameter R1 für alte Nachrichten, den Minischlitzparameter MAP und Bestätigungen (die Datenschlitzzuordnungen zur Teilnehmerstation beinhalten) enthält. Wenn der nächste Downstream-Datenrahmen empfangen wird, bestimmt ein Block 204, ob die entsprechende Teilnehmerstation in einem Konkurrenzlösungszustand ist. Eine entsprechende Teilnehmerstation befindet sich im Konkurrenzlösungszustand, wenn sie eine Reservierungsanforderung in einem früheren Upstream-Datenrahmen übertragen und keine Bestätigung im folgenden Downstream-Datenrahmen erhalten hat. Wenn sich die entsprechende Teilnehmerstation im Konkurrenzlösungszustand befindet, erzeugt ein Block 206 einen Übertragungsparameter N1 innerhalb des Bereiches, der vom Bereichsparameter R1 für alte Nachrichten bestimmt wird, der im Downstream-Datenrahmen enthalten ist, der gerade von der Hauptstation 12 erhalten wurde. Der Bereich, der vom Bereichsparameter R1 für alte Nachrichten festgelegt wird, kann zwischen Null und einschließlich R1 liegen, zwischen Eins und einschließlich R1, zwischen R0 und R1 oder dergleichen. Der Übertragungsparameter N1 wird dazu verwendet, um festzustellen, ob es einer entsprechenden Teilnehmerstation gestattet wird, die zuvor übertragene Reservierungsanforderung an die Hauptstation 12 zu übertragen. Der Übertragungsparameter N1 kann vom Block 206 als eine Zufallsnummer erzeugt werden. Somit sind – da jede Teilnehmerstation 141 – 14n , die sich im Konkurrenzlösungszustand befindet, ihren eigenen Übertragungsparameter N1 als einen Zufallswert innerhalb des Bereiches erzeugt, der vom Bereichsparameter für alte Nachrichten R1 festgelegt wird – die Übertragungswahrscheinlichkeiten dieser Teilnehmerstationen 141 – 14n statistisch über das Intervall des Bereiches R1 verteilt.
  • Ein Block 208 bestimmt, ob der Wert von N1, der vom Block 206 erzeugt wird, einem der Minischlitze für alte Nachrichten MS1 entspricht, die vom Minischlitzparameter MAP definiert werden, der im Downstream-Datenrahmen enthalten ist, der gerade von der Hauptstation 12 empfangen wurde. Das bedeutet, daß – wenn der Minischlitzparameter MAP ein Verzeichnis ist – der Block 208 bestimmt, ob der Wert von N1 gleich einem der Minischlitze für alte Nachrichten MS1 ist, die im Routinenverzeichnis definiert werden. Wenn andererseits der Minischlitzparameter MAP eine Grenze ist, bestimmt der Block 208, ob der Wert von N1 innerhalb der Grenzen liegt, welche die Minischlitze MS1 für alte Nachrichten enthalten.
  • Wenn der Block 208 bestimmt, daß der Wert von N1 nicht einem der Minischlitze MS1 für alte Nachrichten entspricht, die vom Minischlitzparameter MAP definiert werden, wird der Teilnehmerstation nicht gestattet, die zuvor übertragene Reservierungsanforderung im nächsten Upstream-Datenrahmen zu übertragen. Statt dessen muß sie auf die Übertragung eines anderen Upstream-Datenrahmens warten, und versuchen, durch Ausführung der Blöcke 204, 206 und 208 in diesem die zuvor übertragene Reservierungsanforderung nochmals zu übertragen. Wenn andererseits der Wert von N1 einem der Minischlitze für alte Nachrichten entspricht, die vom Minischlitzparameter MAP definiert werden, überträgt ein Block 210 erneut die zuvor übertragene Reservierungsanforderung an die Hauptstation 12 im Minischlitz für alte Nachrichten, der denselben Wert hat wie der Übertragungsparameter N1.
  • Wenn der Block 208 bestimmt, daß der Wert von N1, der vom Block 206 erzeugt wird, nicht einem der Minischlitze MS1 für alte Nachrichten entspricht, die von dem Minischlitzparameter MAP definiert werden, der im Downstream-Datenrahmen enthalten ist, welcher gerade von der Hauptstation 12 empfangen wurde, oder wenn der Block 210 die zuvor übertragene Reservierungsanforderung an die Hauptstation 12 erneut überträgt, aber die Teilnehmerstation keine Bestätigung der erneut übertragenen zuvor übertragenen Reservierungsanforderung erhält, tritt die Teilnehmerstation während des nächsten Schrittes durch das Programm 200 wieder in den Konkurrenzlösungsprozeß (d.h., die Blöcke 204 – 210) ein, um zu bestimmen, ob sie die zuvor übertragene Reservierungsanforderung während des nächsten Upstream-Datenrahmens nochmals neu übertragen kann.
  • Wenn der Block 204 bestimmt, daß die entsprechende Teilnehmerstation sich nicht in einem Konkurrenzlösungszustand befindet, oder wenn der Block 208 bestimmt, daß der Wert von N1, der vom Block 206 erzeugt wird, nicht einem der Minischlitze für alte Nachrichten entspricht, die vom Minischlitzparameter MAP definiert werden, der im Downstream Datenrahmen enthalten ist, welcher gerade von der Hauptstation 12 empfangen wurde, oder nachdem Block 210 die zuvor übertragene Reservierungsanforderung nochmals an die Hauptstation 12 überträgt, bestimmt ein Block 212, ob die Teilnehmerstation eine neue Nachricht zu übertragen hat. Eine neue Nachricht ist eine Nachricht, für die von der entsprechenden Teilnehmerstation keine vorherige Reservierungsanforderung gestellt wurde. Wenn der Block 212 bestimmt, daß die Teilnehmerstation eine neue Nachricht zu übertragen hat, erzeugt ein Block 214 einen Übertragungsparameter N0 innerhalb des Bereiches, der vom Bereichsparameter für neue Nachrichten R0 festgelegt wird, der im Downstream Datenrahmen enthalten ist, der gerade von der Hauptstation 12 empfangen wurde. Der Bereich, der vom Bereichsparameter R0 für neue Nachrichten festgelegt wird, kann der Bereich zwischen Null und einschließlich R0, der Bereich zwischen Eins und einschließlich R0, der Bereich zwischen R1 und R0 oder dergleichen sein. Der Übertragungsparameter N0 wird verwendet, um zu bestimmen, ob seiner entsprechenden Teilnehmerstation gestattet wird, eine neue Reservierungsanforderung bezüglich der neuen Meldung an die Hauptstation 12 zu übertragen. Der Übertragungsparameter N0 kann vom Block 214 als eine Zufallszahl erzeugt werden. Somit werden – da jede Teilnehmerstation 141 – 14n ihren eigenen Übertragungsparameter N0 als Zufallswert innerhalb des Bereiches erzeugt, der vom Bereichsparameter für neue Nachrichten R0 festgelegt wird – die Übertragungswahrscheinlichkeiten dieser Teilnehmerstationen 141 – 14n statistisch über dem Intervall des Bereiches R0 verteilt.
  • Ein Block 216 bestimmt, ob der Wert von N0, der vom Block 206 erzeugt wird, einem der Minischlitze MS0 für neue Nachrichten entspricht, die vom Minischlitzparameter MAP definiert werden, der im Downstream Datenrahmen enthalten ist, welcher gerade von der Hauptstation 12 empfangen wurde. Das bedeutet, daß, wenn der Minischlitzparameter MAP ein Verzeichnis ist, der Block 216 bestimmt, ob der Wert von N0 gleich einem der Minischlitze MS0 für neue Nachrichten ist, die im Verzeichnis definiert werden. Wenn andererseits der Minischlitzparameter MAP eine Grenze ist, bestimmt der Block 208, ob der Wert von N0 innerhalb der Grenzen liegt, welche die Minischlitze MS0 für neue Nachrichten enthalten.
  • Wenn der Block 216 bestimmt, daß der Wert von N0 nicht einem der Minischlitze MS0 für neue Nachrichten entspricht, die vom Minischlitzparameter MAP definiert werden, wird der Teilnehmerstation nicht gestattet, die neue Reservierungsanforderung im nächsten Upstream-Datenrahmen zu übertragen, sondern muß sie stattdessen auf die Übertragung eines anderen Upstream-Datenrahmens warten, währenddessen sie durch Ausführung der Blöcke 212, 214 und 216 die Übertragung der neuen Reservierungsanforderung versucht. Wenn andererseits der Wert N0 einem der Minischlitze für neue Nachrichten MS0 entspricht, die vom Minischlitzparameter MAP definiert werden, überträgt ein Block 218 die neue Reservierungsanforderung an die Hauptstation 12. Wenn die Teilnehmerstation keine Bestätigung dieser neuen Reservierungsanforderung erhält, tritt die Teilnehmerstation in den Konkurrenzlösungsprozeß (d.h., die Blöcke 204 – 210) während des nächsten Schrittes durch das Programm 200 ein, um zu bestimmen, ob sie diese Reservierungsanforderung während des nächsten Upstream-Datenrahmens erneut übertragen kann.
  • Wenn der Block 212 bestimmt, daß die entsprechende Teilnehmerstation keine neue Nachricht zu übertragen hat, oder wenn der Block 216 bestimmt, daß der Wert von N0, der vom Block 214 erzeugt wird, nicht einem der Minischlitze für neue Nachrichten entspricht, die vom Minischlitzparameter MAP definiert werden, der im Downstream Datenrahmen enthalten ist, der gerade von der Hauptstation 12 empfangen wurde, oder nachdem der Block 218 die neue Reservierungsanforderung an die Hauptstation 12 überträgt, bestimmt ein Block 220, ob dem gerade empfangenen Downstream-Datenrahmen einer oder mehrere Datenschlitze RDS im nächsten Upstream-Datenrahmen zugewiesen wurden, innerhalb dessen die Teilnehmerstation eine alte Nachricht übertragen kann. Diese Nachricht ist eine Nachricht, für die von der entsprechenden Teilnehmerstation eine vorherige erfolgreiche Reservierungsanforderung durchgeführt wurde. Wenn der Block 220 bestimmt, daß der gerade empfangene Downstream-Datenrahmen einen Datenschlitz RDS im nächsten Upstream-Datenrahmen hat, innerhalb dessen die Teilnehmerstation eine alte Nachricht übertragen kann, fügt ein Block 222 diese Nachricht in den Datenschlitz ein, der für diese Teilnehmerstation reserviert ist.
  • Wenn der Block 220 bestimmt, daß ein Datenschlitz nicht für die Teilnehmerstation reserviert wurde, oder nachdem der Block 222 eine Nachricht in einen Datenschlitz einfügt, der als Reaktion auf eine vorherige Reservierungsanforderung reserviert wurde, kehrt das Programm 200 zum Block 202 zurück, um den nächsten Downstream-Datenrahmen zu erwarten.
  • Demzufolge weist die vorliegende Erfindung in anpassungsfähiger Weise Kanalressourcen in Abhängigkeit der Bedarfsmenge zu, die von den Teilnehmerstationen für den Upstream-Kanal erzeugt wird. Mit der Zunahme der Anzahl an Teilnehmerstationen, die Daten an die Hauptstation 12 zu übertragen haben, steigt auch die Wahrscheinlichkeit, daß es in den Upstream-Datenrahmen zu Kollisionen kommen wird. Mit dem Ansteigen der Anzahl an Kollisionen in den Upstream-Datenrahmen, werden die Werte der Bereichsparameter R0 für neue Nachrichten und jene R1 für alte Nachrichten erhöht, was zu einer Verminderung der Wahrscheinlichkeit führt, daß eine Teilnehmerstation eine Reservierungsanforderung in Minischlitze nachfolgender Upstream-Datenrahmen einfügen kann. Des Weiteren gilt, daß mit der Zunahme der Anzahl an Teilnehmerstationen, die Daten an die Hauptstation 12 zu übertragen haben, auch die Anzahl an Reservierungsanforderungen in der Warteschlange DQ der Reservierungsanforderungen der Hauptstation 12 steigt. Mit dem Ansteigen der Anzahl an Reservierungsanforderungen in der Warteschlange der Reservierungsanforderungen DQ, sinkt die Anzahl an Minischlitzen, die nachfolgenden Upstream-Datenrahmen zugewiesen werden.
  • Ebenso sinkt mit der Abnahme der Anzahl an Teilnehmerstationen, die Daten an die Hauptstation 12 zu übertragen haben, die Wahrscheinlichkeit, daß es in den Upstream-Datenrahmen zu Kollisionen kommen wird. Mit der Abnahme der Anzahl an Kollisionen im Upstream-Datenrahmen, werden die Werte der Bereichsparameter für neue Nachrichten und jene für alte Nachrichten, R0 und R1, verringert, was dazu führt, die Wahrscheinlichkeit zu erhöhen, daß eine Teilnehmerstation imstande sein wird, Reservierungsanforderungen in Minischlitze nachfolgender Upstream-Datenrahmen einzufügen. Des Weiteren gilt, daß mit Abnahme der Anzahl an Teilnehmerstationen, die Daten an die Hauptstation 12 zu übertragen haben, die Anzahl an Reservierungsanforderungen in der Warteschlange DQ der Reservierungsanforderungen der Hauptstation 12 ebenfalls sinkt. Mit der Abnahme der Anzahl an Reservierungsanforderungen in der Warteschlange DQ der Reservierungsanforderungen steigt die Anzahl an Minischlitzen, die nachfolgenden Upstream-Datenrahmen zugeordnet werden.
  • Somit gilt, daß mit dem Ansteigen der Anzahl an Reservierungsanforderungen die Hauptstation 12 die Anzahl an Minischlitzen senkt, die Teilnehmerstationen zugewiesen werden, um die Anzahl an erfolgreichen Reservierungsanforderungen zu reduzieren, die von den Teilnehmerstationen in den Upstream-Datenrahmen übertragen werden. Des Weiteren gilt, daß mit der Zunahme der Anzahl an Kollisionen in Minischlitzen von Upstream-Datenrahmen die Werte der Bereichsparameter für neue Nachrichten und der Bereichsparameter für alte Nachrichten, R0 und R1, erhöht werden, was zur Folge hat, daß die Anzahl an Teilnehmerstationen verringert wird, denen es gestattet wird, Reservierungsanforderungen in den Minischlitzen zu übertragen, die nachfolgenden Upstream-Datenrahmen zugeordnet werden. Demzufolge arbeiten die Minischlitzparameter MAP0 und MAP1 und die Bereichsparameter für neue Nachrichten und jene für alte Nachrichten, R0 und R1, zusammen, um in anpassungsfähiger Weise den Datenverkehr im CATV-System 10 zu regeln.
  • Bestimmte Modifizierungen der vorliegenden Erfindung wurden oben besprochen. Beispielsweise bestimmt – wie oben beschrieben – jede Teilnehmerstation ihre Übertragungsparameter N1 und N0 als Zufallszahlen, für die lediglich die Einschränkung gilt, daß sie innerhalb der Bereiche liegen müssen, die von den Bereichsparametern für neue Nachrichten und von jenen für alte Nachrichten, R0 und R1, festgelegt werden. Statt dessen können die Übertragungsparameter N1 und N0 von jeder Teilnehmerstation auf einer Pseudo-Zufallsbasis oder irgendeiner anderen Basis bestimmt werden, die dazu neigt, die Übertragungsparameter N1 und N0 der Teilnehmerstationen über die Bereiche R0 und R1 zu verteilen. Daher sollte die zufällige Erzeugung der Übertragungsparameter N1 und N0 so verstanden werden, daß sie nicht nur die zufällige Erzeugung der Übertragungsparameter N1 und N0 einschließt, sondern auch die Pseudo-Zufallserzeugung der Übertragungsparameter N1 und N0 und die Erzeugung der Übertragungsparameter N1 und N0 durch ähnliche Verfahren.
  • Des Weiteren wird die Größe der Upstream-Datenrahmen und der Downstream-Datenrahmen oben als feststehend beschrieben. Die Größen der Upstream-Datenrahmen und der Downstream-Datenrahmen können jedoch auch variabel sein, so daß die Größe dieser Datenrahmen zum Beispiel von der Datenverkehrsbelastung abhängen kann.
  • Des Weiteren werden – wie oben beschrieben – die Bereichsparameter für neue Nachrichten und jene für alte Nachrichten, R0 und R1, von den Teilnehmerstationen bei der Erzeugung der Übertragungsparameter N1 und N0 verwendet, wenn die Teilnehmerstationen Daten zu übertragen haben, ungeachtet der Priorität dieser Daten. Als Alternative dazu können Bereichsparameter für neue Nachrichten und solche für alte Nachrichten, R0L und R1L, von den Teilnehmerstationen bei der Erzeugung von entsprechenden Übertragungsparametern N1L und N0L verwendet werden, wenn die Teilnehmerstationen Daten mit geringer Priorität zu übertragen haben, und größere Bereichsparameter für neue Nachrichten und solche für alte Nachrichten, R0H und R1H, können von den Teilnehmerstationen bei der Erzeugung von entsprechenden Übertragungsparametern N0H und N1H verwendet werden, wenn die Teilnehmerstationen Daten mit hoher Priorität zu übertragen haben. Die Übertragungsparameter N0L und N1L, die den Bereichsparametern für neue Nachrichten und jenen für alte Nachrichten, R0L und R1L entsprechen, bestimmen dann, ob die Teilnehmerstationen Daten mit niedriger Priorität übertragen können, und die Übertragungsparameter N0H und N1H, die den Bereichsparametern für neue Nachrichten und jenen für alte Nachrichten, R0H und R1H, entsprechen, bestimmen dann, ob die Teilnehmerstationen Daten mit hoher Priorität übertragen können. Demzufolge besteht bei Teilnehmerstationen eine größere Wahrscheinlichkeit für eine erfolgreiche Übertragung einer Reservierungsanforderung, wenn sie Daten mit hoher Priorität zu übertragen haben.
  • Des weiteren wurde die vorliegende Beschreibung im speziellen in Verbindung mit der Übertragung von Daten in einem CATV-System beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist aber auch in Verbindung mit der Übertragung von Daten in anderen Systemarten nützlich.
  • Obwohl die Datenschlitze der oben besprochenen Upstream-Datenrahmen nur als reservierte Datenschlitze beschrieben werden, sollte es darüber hinaus klar sein, daß die Datenschlitze eines Upstream-Datenrahmens für Zwecke verwendet werden können, die nicht jene von reservierten Datenschlitzen sind.

Claims (34)

  1. Sende- und Empfangseinrichtung, welche folgendes umfaßt: – Empfangsmittel zum Empfangen eines Downstream-Datenrahmens, welcher Bereichsparameter R0 und R1 sowie einen Minischlitzparameter MAP aufweist, wobei der Minischlitzparameter MAP die Positionen von Minischlitzen MS0 und MS1 zur Übertragung in einem dem Downstream-Datenrahmen nachfolgenden Upstream-Datenrahmen festlegt, der in Schlitze eingeteilt ist, von denen einige in Minischlitze unterteilt sind, wobei die Minischlitze MS0 zur Aufnahme von erstmaligen Reservierungsanforderungen für Nachrichten, für die noch keine Reservierungsanforderungen in einem Upstream-Datenrahmen übertragen worden sind, dienen; und wobei die Minischlitze MS1 zur Aufnahme von wiederholten Reservierungsanforderungen für Nachrichten dienen, für die bereits in dem dem empfangenen Downstream-Datenrahmen vorausgegangenen Upstream-Datenrahmen eine Reservierungsanforderung übertragen worden ist; – Übertragungsparameter erzeugende Mittel zum Erzeugen einer Zufallsnummer als Übertragungsparameter N1 innerhalb eines Bereiches, welcher von dem Bereichsparameter R1 definiert wird, und zum Erzeugen einer Zufallsnummer als Übertragungsparameter N0 innerhalb eines Bereiches, welcher von dem Bereichsparameter R0 definiert wird, wobei das Übertragungsparameter erzeugende Mittel den Übertragungsparameter N1 erzeugt, wenn die Sende- und Empfangseinrichtung Reservierungsanforderungen für eine Nachricht wiederholt zu übertragen hat, und wobei das Übertragungsparameter erzeugende Mittel den Übertragungsparameter N0 erzeugt, wenn die Sende- und Empfangseinrichtung eine Reservierungsanforderung für eine Nachricht erstmalig zu übertragen hat; und – Übertragungsmittel für das wiederholte Übertragen der Reservierungsanforderung einer Nachricht in einem Minischlitz MS1 eines Upstream-Datenrahmens, wenn der Wert des Übertragungsparameters N1 mit der Position dieses Minischlitzes MS1 übereinstimmt, und für das erstmalige Übertragen einer Reservierungsanforderung einer Nachricht in einem Minischlitz MS0 eines Upstream-Datenrahmens, wenn der Übertragungsparameter N0 mit der Position dieses Minischlitzes MS0 übereinstimmt.
  2. Sende- und Empfangseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der nachfolgende Upstream-Datenrahmen eine Gesamtzahl S von Schlitzen aufweist, wobei jeder Schlitz entweder in eine Anzahl von Minischlitzen unterteilt ist oder ein Datenschlitz ist, und wobei die Anzahl MS der Minischlitze von MSmin bis MSmax variieren kann und wobei MS = MS0 + MS1 gilt und wobei die Anzahl der Datenschlitze DS von DSmin bis DSmax variieren kann.
  3. Sende- und Empfangseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß MSmax = S und DSmin = 0
  4. Sende- und Empfangseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß DSmax = S und MSmin = 0
  5. Sende- und Empfangseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß MSmin = S – DSmax ≠ 0.
  6. Verfahren zur Übertragung von Reservierungsanforderungen, wobei das Verfahren durch eine Sende- und Empfangseinrichtung eines Kommunikationssystems durchgeführt wird, wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt: a) Empfangen eines Downstream-Datenrahmens, welcher Bereichsparameter R0 und R1 und einen Minischlitzparameter MAP aufweist, wobei der Minischlitzparameter MAP die Positionen von Minischlitzen MS0 und MS1 zur Übertragung in einem dem Downstream-Datenrahmen nachfolgenden Upstream-Datenrahmen festlegt, der in Schlitze eingeteilt ist, von denen einige in Minischlitze unterteilt sind; wobei die Minischlitze MS0 zur Aufnahme von erstmaligen Reservierungsanforderungen für Nachrichten dienen, für die zuvor noch keine Reservierungsanforderungen in einem Upstream-Datenrahmen übertragen worden sind; und wobei die Minischlitze MS1 zur Aufnahme von wiederholten Reservierungsanforderungen für Nachrichten dienen, für die bereits in dem, dem empfangenen Downstream-Datenrahmen vorausgegangenen Upstream-Datenrahmen eine Reservierungsanforderung übertragen worden ist; b) Erzeugen einer Zufallsnummer als Übertragungsparameter N1 innerhalb eines von dem Bereichsparameter R1 definierten Bereiches, wenn die Sende- und Empfangseinrichtung eine bereits vor dem Empfang des Downstream-Datenrahmens übertragene Reservierungsanforderung danach nochmals übertragen muß; c) Erzeugen einer Zufallsnummer als Übertragungsparameter N0 innerhalb eines von dem Bereichsparameter R0 definierten Bereiches, wenn die Sende- und Empfangseinrichtung eine Reservierungsanforderung für eine Nachricht erstmalig zu übertragen hat; d) wiederholte Übertragung der bereits vor dem Empfang des Downstream-Datenrahmens übertragenen Reservierungsanforderung in einem Minischlitz MS1 eines Upstream-Datenrahmens, wenn der Wert des Übertragungsparameters N1 mit der Position dieses Minischlitzes MS1 übereinstimmt; und e) erstmaliges Übertragen einer Reservierungsanforderung für Nachrichten in einem Minischlitz MS0 eines Upstream-Datenrahmens, wenn der Übertragungsparameter N0 mit der Position dieses Minischlitzes MS0 übereinstimmt.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der nachfolgende Upstream-Datenrahmen eine Gesamtzahl S von Schlitzen aufweist, wobei jeder Schlitz entweder in eine Anzahl von Minischlitzen unterteilt ist oder ein Datenschlitz ist, und wobei die Anzahl MS der Minischlitze von MSmin bis MSmax variieren kann und wobei MS = MS0 + MS1 gilt und wobei die Anzahl der Datenschlitze DS von DSmin bis DSmax variieren kann.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß MSmax = S, und DSmin = 0
  9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß DSmax = S, und MSmin = 0
  10. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß MSmin = S – DSmax ≠ 0.
  11. Kommunikationssystem mit einer Vielzahl an Stationen, welche Daten in einem Datenrahmen übertragen, der eine Vielzahl an Schlitzen aufweist, wobei das Kommunikationssystem folgendes umfaßt: – Ein Bereichsparameter bestimmendes Mittel an einer ersten Station zur Bestimmung von Bereichsparametern R0(n + 1) und R1(n + 1), wobei. der Bereichsparameter R0(n + 1) einen Bereich in einem von einer zweiten Station zu der ersten Station zu übertragenden Upstream-Datenrahmen mit der fortlaufenden Numerierung n + 1 für erstmalige Reservierungsanforderungen für Nachrichten definiert und wobei der Upstream-Datenrahmen in Schlitze eingeteilt ist, von denen einige in Minischlitze unterteilt sind; und wobei der Bereichsparameter R1(n + 1) einen Bereich in dem Upstream-Datenrahmen n + 1 für wiederholte Reservierungsanforderungen für Nachrichten definiert, für die bereits in einem dem Upstream-Datenrahmen n + 1 vorausgegangenen Upstream-Datenrahmen n eine Reservierungsanforderung an die erste Station gesendet worden ist; – ein Minischlitzparameter bestimmendes Mittel bei der ersten Station, zur Bestimmung eines Minischlitzparameters MAP, welcher die Positionen von Minischlitzen MS0(n + 1) und MS1(n + 1) in einem Datenrahmen festlegt; – wobei die Minischlitze MS0(n + 1) zur Aufnahme von erstmaligen Reservierungsanforderungen für Nachrichten in dem Upstream-Datenrahmen n + 1 dienen, und wobei die Minischlitze MS1(n + 1) zur Aufnahme von wiederholten Reservierungsanforderungen für Nachrichten dienen, für die bereits in dem Upstream-Datenrahmen n eine Reservierungsanforderung an die erste Station gesendet worden ist; – ein der ersten Station zugeordnetes Übertragungsmittel zum Übertragen der Bereichsparameter R0(n + 1) und R1(n + 1) sowie des Minischlitzparameters MAP zu der zweiten Station; – ein Übertragungsparameter bestimmendes Mittel bei der zweiten Station zur Bestimmung einer Zufallsnummer als Übertragungsparameter N0 innerhalb eines Bereiches, der von dem Bereichsparameter R0(n + 1) definiert wird, und zur Bestimmung einer Zufallsnummer als Übertragungsparameter N1 innerhalb des Bereiches, der von dem Bereichsparameter R1(n + 1) definiert wird; und – ein Übertragungsmittel bei der zweiten Station zur Übertragung der erstmaligen Reservierungsanforderungen in einem Minischlitz MS0(n + 1) an die erste Station, wenn der Übertragungsparameter N0 mit der Position dieses Minischlitzes MS0(n + 1) übereinstimmt und zur Übertragung einer wiederholten Reservierungsanforderung in einem Minischlitz MS1(n + 1) zu der ersten Station, wenn der Übertragungsparameter N1 mit der Position dieses Minischlitzes MS1(n + 1) übereinstimmt.
  12. Kommunikationssystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Minischlitzparameter bestimmende Mittel Minischlitze MS(n + 1) wie folgt bestimmt: – Wenn RDS(n) < DQ(n) < αRDS(n) ist, bestimme Minischlitze MS(n + 1) gemäß folgender Gleichung: MSn + 1) = M– wenn DQ(n) < RDS(n), bestimme Minischlitze MS(n + 1) gemäß folgender Gleichung: MS(n + 1) = m(S – DQ(n));und, – wenn DQ(n) > αRDS(n), bestimme Minischlitze MS(n + 1) gemäß folgender Gleichung:
    Figure 00410001
    wobei RDS(n) die Anzahl von Minischlitzen in einem früheren Upstream-Datenrahmen n ist, DO(n) die Anzahl der Reservierungsanforderungen in der Warteschlage für Reservierungsanforderungen zur diskreten Zeit n entspricht, S die Gesamtanzahl an Schlitzen in dem Datenrahmen ist, m die Anzahl an Minischlitzen ist, in die ein Schlitz unterteilt werden kann, e gleich 2,718281828... ist, MS(n + 1) die Anzahl an Minischlitzen für den Upstream-Datenrahmen n + 1 ist, MS(n + 1) = MS0(n + 1) + MS1(n + 1), k eine durchschnittliche Anzahl an Datenschlitzen ist, die von den Reservierungsanforderungen reserviert werden, α eine Konstante und M die Anzahl der Minischlitze im Bereitschaftszustand ist, gemäß
    Figure 00420001
  13. Kommunikationssystem nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Bereichsparameter bestimmende Mittel den Bereichsparameter R1(n + 1) für alte Nachrichten für die diskrete Zeit n + 1 gemäß folgender Gleichung bestimmt:
    Figure 00420002
    wobei n für einen gerade empfangenen Upstream-Datenrahmen steht, n + 1 für einen nächsten Upstream-Datenrahmen steht, R1(n + 1) der Bereichsparameter alter Nachrichten für den nächsten Upstream-Datenrahmen n + 1 ist, R1(n) der Bereichsparameter alter Nachrichten für den gerade empfangenen Upstream-Datenrahmen n ist, N die Gesamtanzahl an Stationen im Kommunikationssystem darstellt, MS1(n) die Anzahl an Minischlitzen für alte Nachrichten im gerade empfangenen Upstream-Datenrahmen n ist, Co10(n) die Anzahl an kollidierten Minischlitzen für neue Nachrichten MS0(n) im gerade empfangenen Upstream-Datenrahmen n ist, Co11(n) die Anzahl an kollidierten Minischlitzen für alte Nachrichten MS1(n) im gerade empfangenen Upstream-Datenrahmen n ist, und e gleich 2,718281828.... ist.
  14. Kommunikationssystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Minischlitzparameter bestimmende Mittel die Minischlitze für neue Nachrichten MS0(n + 1) und die Minischlitze für alte Nachrichten (n + 1) wie folgt bestimmt – wenn R1(n + 1) < MS(n + 1), bestimme die Minischlitze für neue Nachrichten MS0(n + 1) und die Minischlitze für alte Nachrichten MS1(n + 1) gemäß folgender Gleichungen: MS1(n + 1) = R1(n + 1) MS0(n + 1) = MS(n + 1) – MS1(n + 1);– wenn R1(n + 1) ≠ MS(n + 1), bestimme die Minischlitze für neue Nachrichten MS0(n + 1) und die Minischlitze für alte Nachrichten MS1(n + 1) gemäß folgender Gleichungen: MS1(n + 1) = MS(n + 1) MS0(n + 1) = 0.
  15. Kommunikationssystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Bereichsparameter bestimmende Mittel den Bereichsparameter für neue Nachrichten R0(n + 1) für die diskrete Zeit n + 1 gemäß folgender Gleichung bestimmt:
    Figure 00430001
    Figure 00440001
    wobei MS0(n) die Anzahl an Minischlitzen für alte Nachrichten im gerade empfangenen Upstream-Datenrahmen n ist.
  16. Kommunikationssystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Bereichsparameter bestimmende Mittel den Bereichsparameter R1(n + 1) für alte Nachrichten basierend auf einem Bereichsparameter R1(n) für alte Nachrichten für einen gerade empfangenen Upstream-Datenrahmen n, basierend auf einer Gesamtzahl an Stationen, basierend auf einer Anzahl an Minischlitzen für alte Nachrichten MS1(n) im gerade empfangenen Upstream-Datenrahmen n, basierend auf einer Anzahl kollidierter Minischlitze für neue Nachrichten MS0(n) im gerade empfangenen Upstream-Datenrahmen n, und basierend auf einer Anzahl an kollidierten Minischlitzen MS1(n) für alte Nachrichten im gerade empfangenen Upstream-Datenrahmen n bestimmt.
  17. Kommunikationssystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Bereichsparameter bestimmende Mittel den Bereichsparameter R1(n + 1) für alte Nachrichten basierend auf einer Anzahl kollidierter Minischlitze im gerade empfangenen Upstream-Datenrahmen n bestimmt.
  18. Kommunikationssystem nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Minischlitzparameter bestimmende Mittel Minischlitze MS(n + 1) basierend auf der Anzahl der Reservierungsanforderungen in der Warteschlage für Reservierungsanforderungen bestimmt.
  19. Kommunikationssystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Minischlitzparameter bestimmende Mittel die Minischlitze MS0(n + 1) für neue Nachrichten und die Minischlitze MS1(n + 1) für alte Nachrichten basierend auf R1(n + 1) und MS(n + 1) bestimmt.
  20. Kommunikationssystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Minischlitzparameter bestimmende Mittel die Minischlitze MS0(n + 1) für neue Nachrichten und die Minischlitze MS1(n + 1) für alte Nachrichten basierend auf MS(n + 1) bestimmt.
  21. Kommunikationssystem nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Bereichsparameter bestimmende Mittel den Bereichsparameter R0(n + 1) für neue Nachrichten basierend auf einer Anzahl kollidierter Minischlitze im gerade empfangenen Upstream-Datenrahmen n bestimmt.
  22. Kommunikationssystem nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Bereichsparameter bestimmende Mittel den Bereichsparameter R0(n + 1) für neue Nachrichten basierend auf einem Bereichsparameter R0(n) für neue Nachrichten für einen gerade empfangenen Upstream- Datenrahmen n, basierend auf der Gesamtanzahl an Stationen, basierend auf einer Anzahl an Minischlitzen MS0(n) für neue Nachrichten im gerade empfangenen Upstream-Datenrahmen n, basierend auf MS0(n + 1), und basierend auf einer Anzahl an kollidierten Minischlitzen Co10(n) für neue Nachrichten im gerade empfangenen Upstream-Datenrahmen n bestimmt.
  23. Station, die folgendes umfaßt: – Upstream-Datenrahmen empfangendes Mittel zum Empfangen eines Upstream-Datenrahmens mit der fortlaufenden Nummer n, wobei der Upstream-Datenrahmen in Schlitze eingeteilt ist, von denen einige in Minischlitze unterteilt sind; – Bereichsparameter bestimmendes Mittel zur Bestimmung von Bereichsparametern R0(n + 1) und R1(n + 1), wobei der Bereichsparameter R0(n + 1) einen Bereich in einem von einer zweiten Station zu der ersten Station zu übertragenden Upstream-Datenrahmen mit der fortlaufenden Numerierung n + 1 für erstmalige Reservierungsanforderungen für Nachrichten definiert; und wobei der Bereichsparameter R1(n + 1) einen Bereich in dem Upstream-Datenrahmen n + 1 für wiederholte Reservierungsanforderungen für Nachrichten definiert, für die bereits in einem dem Upstream-Datenrahmen n + 1 vorausgegangenen Upstream-Datenrahmen n eine Reservierungsanforderung an die erste Station gesendet worden ist; – Minischlitzparameter bestimmende Mittel zur Bestimmung eines Minischlitzparameters MAP, welcher die Positionen von Minischlitzen MS0(n + 1) und MS1(n + 1) in dem Upstream-Datenrahmen n + 1 festlegt, wobei die Minischlitze MS0(n + 1) zur Aufnahme von erstmaligen Reservierungsanforderungen für Nachrichten in dem Upstream-Datenrahmen n + 1 dienen, und wobei die Minischlitze MS1(n + 1) zur Aufnahme von wiederholten Reservierungsanforderungen für Nachrichten dienen, für die bereits in dem Upstream-Datenrahmen n eine Reservierungsanforderung an die erste Station gesendet worden ist; und – Übertragungsmittel zur Übertragung der Bereichsparameter R0(n + 1) und R1(n + 1) sowie des Minischlitzparameters MAP.
  24. Station nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Bereichsparameter bestimmende Mittel den Bereichsparameter für alte Nachrichten R1(n + 1) für die diskrete Zeit n + 1 gemäß folgender Gleichung bestimmt:
    Figure 00470001
    wobei n für einen gerade empfangenen Upstream-Datenrahmen steht, n + 1 für einen nächsten Upstream-Datenrahmen, R1(n + 1) der Bereichsparameter für alte Nachrichten für den nächsten Upstream-Datenrahmen n + 1 ist, R1(n) der Bereichsparameter alter Nachrichten für den bereits empfangenen Upstream-Datenrahmen n ist, N für eine Gesamtanzahl an Stationen in einem Netzwerk steht, MS1(n) die Anzahl an Minischlitzen für alte Nachrichten im gerade empfangenen Upstream-Datenrahmen n ist, Co10(n) die Anzahl kollidierter Minischlitze für neue Nachrichten MS0(n) im gerade empfangenen Upstream-Datenrahmen n ist, Co11(n) die Anzahl an kollidierten Minischlitzen für alte Nachrichten MS1(n) im gerade empfangenen Upstream-Datenrahmen n ist, und e gleich 2,718281828... ist.
  25. Station nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Minischlitzparameter bestimmende Mittel Minischlitze MS(n + 1) wie folgt bestimmt: – wenn RDS(n) < DQ(n) < αRDS(n), bestimme Minischlitze MS(n + 1) gemäß folgender Gleichung: MS(n + 1) = M– wenn DQ(n) < RDS(n), bestimme Minischlitze MS(n + 1) gemäß folgender Gleichung: MS(n + 1) = m(S – DQ(n));und – wenn DQ(n) > αRDS(n), bestimme Minischlitze MS(n + 1) gemäß folgender Gleichung:
    Figure 00480001
    wobei RDS(n) die Anzahl an Minischlitzen in dem früheren Upstream-Datenrahmen n ist, DO(n) der Anzahl der Reservierungsanforderungen in der Warteschlage für Reservierungsanforderungen zur diskreten Zeit n entspricht, S die Gesamtanzahl an Schlitzen in einem Datenrahmen ist, m die Anzahl an Minischlitzen ist, in die ein Schlitz unterteilt werden kann, e gleich 2,718281828.... ist, MS(n + 1) die Anzahl an Minischlitzen für einen Upstream-Datenrahmen n + 1 ist, MS(n + 1) = MS0(n + 1) + MS1(n + 1), k eine durchschnittliche Anzahl an Datenschlitzen ist, die von Reservierungsanforderungen reserviert werden, λ eine Konstante und M die Anzahl der Minischlitze im Bereitschaftszustand ist, gemäß
    Figure 00490001
  26. Station nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß das Minischlitzparameter bestimmende Mittel die Minischlitze für neue Nachrichten MS0(n + 1) und die Minischlitze für alte Nachrichten MS1(n + 1) wie folgt bestimmt: – wenn R1 (n + 1) < MS(n + 1), bestimme die Minischlitze für neue Nachrichten MS0(n + 1) und die Minischlitze für alte Nachrichten MS1(n + 1) gemäß folgender Gleichungen: MS1(n + 1) = R1(n + 1) MS0(n + 1) = MS(n + 1) – MS1(n + 1);– wenn R1(n + 1) ≠ MS(n + 1), bestimme die Minischlitze für neue Nachrichten MS0(n + 1) und die Minischlitze für alte Nachrichten MS1(n + 1) gemäß folgender Gleichungen: MS1(n + 1) = MS(n + 1) MS0(n + 1) = 0.
  27. Station nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß das Bereichsparameter bestimmende Mittel den Bereichsparameter für neue Nachrichten R0(n + 1) für die diskrete Zeit n + 1 gemäß folgender Gleichung bestimmt:
    Figure 00500001
    wobei MS0(n) die Anzahl an Minischlitzen für alte Nachrichten im gerade empfangenen Upstream-Datenrahmen ist:
  28. Station nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Bereichsparameter bestimmende Mittel den Bereichsparameter R1(n + 1) für alte Nachrichten basierend auf einem Bereichsparameter R1(n) für alte Nachrichten für einen gerade empfangenen Upstream- Datenrahmen n, basierend auf einer Gesamtanzahl von Stationen in einem Netzwerk, basierend auf einer Anzahl von Minischlitzen MS1(n) für alte Nachrichten im gerade empfangenen Upstream-Datenrahmen n, basierend auf einer Anzahl kollidierter Minischlitze Co10(n) für neue Nachrichten im gerade empfangenen Upstream-Datenrahmen n und basierend auf einer Anzahl kollidierter Minischlitze Co10(n) für alte Nachrichten im gerade empfangenen Upstream-Datenrahmen n bestimmt.
  29. Station nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Bereichsparameter bestimmende Mittel den Bereichsparameter R1(n + 1) für alte Nachrichten basierend auf einer Anzahl kollidierter Minischlitze im gerade empfangenen Upstream-Datenrahmen n bestimmt.
  30. Station nach Anspruch 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, daß das Minischlitzparameter bestimmende Mittel Minischlitze MS(n + 1) basierend auf der Anzahl der Reservierungsanforderungen in der Warteschlage für Reservierungsanforderungen bestimmt.
  31. Station nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß das Minischlitzparameter bestimmende Mittel die Minischlitze für neue Nachrichten MS0(n + 1) und die Minischlitze MS1(n + 1) für alte Nachrichten basierend auf R1(n + 1) und MS(n + 1) bestimmt.
  32. Station nach Anspruch 30, wobei das Minischlitzparameter bestimmende Mittel die Minischlitze MS0(n + 1) für neue Nachrichten und die Minischlitze MS1(n + 1) für alte Nachrichten basierend auf MS(n + 1) bestimmt.
  33. Station nach Anspruch 31 oder 32, wobei das Bereichsparameter bestimmende Mittel den Bereichsparameter R0(n + 1) für neue Nachrichten basierend auf einer Anzahl kollidierter Minischlitze im gerade empfangenen Upstream-Datenrahmen n bestimmt.
  34. Station nach Anspruch 31 oder 32, dadurch gekennzeichnet, daß das Bereichsparameter bestimmende Mittel den Bereichsparameter für neue Nachrichten R0(n + 1) basierend auf einem Bereichsparameter R0(n) für neue Nachrichten für einen gerade empfangenen Upstream-Datenrahmen n, basierend auf der Gesamtanzahl an Stationen in einem Netzwerk, basierend auf der Anzahl der Minischlitze für neue Nachrichten MS0(n) im gerade empfangenen Upstream-Datenrahmen n, basierend auf MS0(n + 1) und basierend auf einer Anzahl kollidierter Minischlitze für neue Nachrichten MS0(n) im gerade empfangenen Upstream-Datenrahmen n bestimmt.
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