多链路轮询方法、设备和数据通信系统 本发明一般涉及数据通信系统，更确切地说，涉及通信系统中的多链路轮询设备和方法。
本发明与以下专利美国申请有关(全部转让给本发明的受让人)，这里一并作为参考， CXO95004 用于混合竞争和轮询协议的方法和装置 CXO95005 利用从站提供共享传输介质访问的方法和系统 CXO95008 共享介质上多个应用程序之间的频谱管理方法和系统 CXO95009 用于有限混合竞争和轮询协议的方法和装置 CXO95011 采用深度优先搜索技术解决混合竞争和轮询协议冲突的系
统和方法 CXO95012 共享介质上多个应用程序之间的频谱管理方法和系统
在某些高速数据应用中，组合几条低速链路以实现高速数据传输。在简单的点对点的应用中，反复用技术允许使用几条低速信道作为一条高速信道。可以在物理层、链路层或者网络层进行反复用，不同层具有不同优缺点和不同的复杂性。
在一点对多点的应用中，增加了另一层复杂性。在一点对多点的应用中，控制站具有一个广播(即下行)信道，该信道到达一组从站。该组从站共享一个或多个上行信道，上行信道到达控制站。附加复杂性指：必须控制上行信道。
在以上应用中，通常分别处理与上行信道和下行信道访问控制有关的问题，和利用多个低速信道实现高速数据传输的问题。
通过轮询、竞争访问(contention access)或者二者之组合，就能够处理信道访问问题。通常通过反复用，或者通过将从站设备的子集静态分配给特定的上行信道，解决多链路问题。
通常采用复杂的、昂贵的硬件方案或者软件方案，实现反复用。当每次设备开始传输时，反复用通常需要一个同步启动时间。并且反复用要求传输设备以等于所有低速信道之和的速度传送数据。
将从站设备静态分配给上行信道不能有效地利用带宽。如果指派到某个信道的多个用户同时需要峰值带宽，则即使系统内有其他空闲信道，用户数据也会拥塞。
因此，需要控制上行信道访问的更有效方法，同时，该方法能够有效使用上行信道。
图1是数据通信系统的框图。
图2是从站的框图。
图3是从站的流程图。
图4是控制站的流程图。
一个联合轮询类型的信道访问和动态分配上行信道的方法，该方法使得整组从站能够有效使用众多上行信道。
当控制站产生从站轮询时，控制站在其轮询消息内包含一信道标识符(CID)，信道标识符表示从站应答的上行信道。从站必须使用指定的上行信道。
该方法允许个别从站完全使用某一链路。同时，该方法允许多个从站在多条链路之间进行平衡，以使带宽利用率最大，使拥塞最小。只要一条链路的带宽足够一个从站使用，该方法就允许使用更简单的、廉价地从站。
该协议能够避免与一个从站同时使用多条链路有关的问题，如需要重排矢序祯和由于不同的链路具有不同的特性(链路速度、传播延迟和差错率等等)而引起的延迟问题，并且该协议允许从站没有涉及选择进行传输的链路的智能。由于在某些环境中，链路质量随从站的不同而不同，所以控制站能够控制特定从站使用某些链路，该链路被认为对该从站具有较高的质量。
图1说明数据通信系统6。控制站(可以为电缆路由器)8通过下行信道9对从站10、16和18进行广播。从站10、16和18利用上行信道11和13向控制站8发送数据。
控制站8具有两个主要构件以便与从站10、16和18通信。发送器10从控制站8向从站10、16和18发送数据和控制信息。接收器12与上行信道11连接，接收器14与上行信道13连接。从从站10、16和18向控制站8传送数据和控制信息的各独立信道，均需要一个接收器。
沿下行方向，控制站8传输数据分组和控制分组，从站10、16和18接收该数据分组和控制分组。每个分组均有一个分组标识符，该标识符确定将由从站10、16和18中的哪一个从站接收数据。对于本发明，下行分组被分为“数据分组”或“轮询”。轮询用于确保特定从站访问特定上行信道。
一旦接收到下行分组，各从站10、16和18就检查分组标识符，以便确定下行分组是否是特定从站的分组。如果分组属于该从站，则检查该下行分组是“数据分组”还是“轮询”。数据分组被传输到终端用户接口。
一旦接收到轮询，从站就将其发送器42(参见图2)调整到特定信道。然后，从站沿上行方向传输用户数据。如果从站没有数据要发送，则从站就向控制站发送一个否定确认(NAK)，否定确认表示从站没有数据要发送。
接收器12和14等待上行分组。一旦接收到上行分组，接收器12和14就向轮询处理器17发送一个消息，该消息表示可以使用上行信道11和13轮询其他从站10、16和18。同时，接收器发送一个消息，以便启动超时计时器15和19。轮询处理器17选择下一个要轮询的从站10、16和18，并向控制站发送器10发送轮询。控制站发送器10在下行信道9上发送下一个轮询。
如果下行轮询出现传输错误，或者如果从站10、16或18关机，则某些轮询将不会产生应答。如果没有接收到轮询应答，则超时计时器15和19将终止。此时，超时接收器15和19生成一个消息，该消息到达轮询处理器17，表示上行信道11和13空闲，可以再次轮询。轮询处理器17可以使超时接收器15和19生成的消息与特定从站10、16和18相关，并且如果从站没有应答，就停止轮询该从站(或以较低频率进行轮询)。
图2是从站的框图。从站接收器30被调整到下行信道9。接收数据过滤器32区分本从站分组和其他从站分组。抛弃到达其他从站的分组。同时，接收数据过滤器32区分数据分组和轮询。将数据分组传输到用户数据接口36，而将轮询传输到轮询处理器34。可以将用户数据接口36与数据终端设备相连。
轮询处理器34对轮询进行译码，并且利用频率选择器40将发送器调整到相应频率。将上行用户数据存储在发送数据缓冲区41直至接收到轮询。轮询处理器34通知发送数据缓冲区，将上行数据发送到从站发送器42。如果数据缓冲区内没有数据，就发送一个NAK分组。
图3说明整个从站的常规处理流程。接收并检查控制站广播的每个分组(100)。如果是其他从站设备的分组，就将其抛弃，如果是该设备的分组，就检查该分组，以便确定是数据分组还是轮询(102)。如果是数据分组，则将该数据传输到终端用户。如果是轮询，则将从站发送器调整到由轮询确定的信道(104)。检查发送数据缓冲区41，确定该缓冲区内是否有数据(106)。如果缓冲区内有数据，则传输该数据(108)。反之，传输NAK分组(110)。
图4说明整个控制站8的常规轮询处理流程。该处理以从控制站接收器12和14到控制站发送器10的指示开始，该指示表示上行信道12和14空闲(200)。同时，在将空闲指示发送到控制站发送器10时，控制站接收器12启动超时计时器15(200)。控制站发送器10从轮询设备表中选择下一个从站设备(202)。发送器必须确保将要轮询的设备没有正在其他上行信道上进行轮询。随后创建一个轮询分组，该分组包含从站标识符(ID)和空闲信道(204)。利用广播信道，将该分组传输到所有从站设备(206)。
在从站接收并询问分组，以确定该分组是数据分组还是NAK分组(208)。此外，由于轮询没有应答，可以停止超时接收器15。
如果接收到数据分组，则将该数据传输到终端用户(210)。
如果接收到NAK分组，则向轮询处理器34发送通知(212)。轮询处理器可根据从站设备对轮询应答时有实际数据的频度，以较高频率或较低频率轮询该从站设备。
若出现超时，则向轮询处理器34发送通知。有几种原因引起超时。如广播轮询出现传输错误，导致没有从站设备应答。或者将要轮询的从站设备关机或出现故障。轮询处理器34内的算法能够关联超时事件，并且对所有特定设备的连续轮询能够采取相应动作。
经过三种可能的应答类型中的任一个后，就认为接收信道是空闲的，并且通知发送器，从而可以轮询下一个从站设备(200)。并复位超时接收器15。
通过使用多条低速信道，以上所述方法使得(通信)系统实现了高速共享上行信道的性能特征。通过使用低速信道，可以使用性能价格比更优的从站设备。另外，经过自动轮询动态分配上行信道实现了信道内的负载平衡。根据拥塞，静态分配模型需要高级算法重新分配静态映射信道。