半雙工通信系統中的碰撞避免的製作方法
2023-05-03 23:44:31
專利名稱：半雙工通信系統中的碰撞避免的製作方法
I.發明領域本發明涉及數據傳送。更具體地，本發明涉及一個新穎的和改進的方法以防止在半雙工通信系統中的消息碰撞。
II.有關技術的描述在半雙工通信系統中，多個通信設備連到單個通信通道中，一個那樣的系統是一個傳真通信系統，其中兩個傳真機通過一根電話線發送消息。如傳真機那樣的半雙工設備能在特定時刻僅發送消息或僅接受消息。這些設備不能同時發送和接受數據。若兩個設備同時相互發送數據且無設備在接收，這些設備將不能接受另一個設備的消息。這種情況就稱為消息碰撞。
大多數半雙工通信系統設計成儘可能減小消息碰撞以改善通信質量。這些系統使用各種各樣的方案來避免消息碰撞。這些方案中某些需要一定質量的通信通道。當通信通道變壞，可能是消息碰撞增加的跡象。另外一些方案使用專門的定時和同步以避免消息碰撞。對這些方案，增加了通信通道的延時，可能引起系統失效。
傳真系統是一個半雙工通信系統的例子，它依賴於兩個通信傳真機之間的定時和同步來避免消息碰撞。傳真機通過一個標準的公共交換電話網(PSTN)通道互相通信，後者具有已知的通道質量和延時特徵。當一個非標準PSTN通道，如數字通信系統或衛星通信線路，被插入到兩個傳真機之間，增加了的傳輸延時可能由於消息碰撞而引起傳真交互失敗。
一個數字通信系統或衛星通信線路結合半雙工通信系統擴大了覆蓋的範圍，允許通信設備的可動性，並增加了不同通信設備之間的互連性。一個能用於連接傳真通信系統的示例性數字通信系統是一個無線碼分多址(Code DivisionMultiple Access-CDMA)系統，它在網狀(Cellular)或個人通信系統(PCS)上或在GLOBALSTAR衛星通信系統中運行。這些數字通信系統具有由於大量數位訊號處理和傳輸延時引起的內在的處理延時。這些數字通信系統也使用中心基站來組合或多路復用從許多通信設備來的信號成為一個公共的傳輸信號。最終的總體延時既是不可容忍地長，且是不可預計的。
在本發明的整個說明中保持一個辭法結構以便更清楚地討論本發明。在敘述兩個設備之間的通信時，用術語「消息」表示從源設備到目標設備之間的通信。此「消息-messege」可以或不可以由源設備發送。術語「響應-response」用於表示從目標設備到源設備的通信，作為以前發送的「消息」的結果。
在使用定時和同步方案以避免消息碰撞的半雙工通信系統中，希望與目標設備在同一通道通信的源設備藉助於發出一個消息並等待從目標設備來的響應來起動通信過程。在預定時間長度過去後，若未收到響應，該源設備重發此消息。此過程重複規定的次數或直到收到響應為止。
對於一個Group 3標準的傳真系統，在傳真機之間的定時與同步符合於「ITU-T推薦T.30在一般交換電話網絡中文件傳真過程」中的規定，後面稱為T.30傳真協議。T.30傳真協議使用若干調製技術來傳輸前面的消息數據。特別地，在傳真機之間的參數協高和握手使用在「CCITT推薦V.21用於一般切換電話網絡(GSTN)的300bps雙工數據機標準」中規定的調製技術完成。握手建立了傳真機之間合適的通信模式。
對於一個T.30傳真系統，一個呼叫傳真機器藉助於向被呼叫的傳真機撥號並發出一個呼叫音調(CNG)來發出呼叫。該被呼叫傳真機檢測入局呼叫並發回一個被呼臺識別音調(CED)到呼叫傳真機器。該被呼叫傳真機然後給呼叫傳真機發出其數字識別信號(DIS)，向呼叫傳真機通知它的能力。在檢測到DIS信號以後，呼叫傳真機發出一個數字命令信號(DCS)，通知被呼叫傳真機前者計劃使用的能力。
除了上述初始化信號以外，呼叫期間在傳真機之間還發生其他消息。例如，訓練信號，信息消息和終止消息也是典型的傳真呼叫的部分。
在呼叫期間，呼叫傳真機和被呼叫傳真機之間發送許多消息。在傳真呼叫中的各個階段，從呼叫傳真機或被呼叫傳真機發送消息。因為呼叫傳真機與被呼叫傳真機均能觸發消息，下面的討論藉助於源傳真機(觸發消息到目標傳真機的傳真機)和目標傳真機(對源傳真機作出響應的傳真機)來敘述，而不再稱呼叫傳真機或被呼叫傳真機。如果未收到對這些消息的響應，則必須重複發送由源傳真機發送的某些消息。
T.30傳真協議規定了在傳真機之間觸發一個呼叫時必須遵守的規程。例如，專門規定了CNG，CED，DIS和DCS的順序和格式。T.30傳真協議還規定了哪些消息在未收到響應前必須重複發送。因此，藉助於監控消息格式和具備既定的信令順序的知識，可能確定哪些消息將重複發送。按照T.30傳真協議可通過分析消息和接收的傳真呼叫的狀態來確定重複發送的消息。
為了適應不令人滿意的通道狀態，T.30傳真協議需要某些未應答的消息在傳真機之間重複發送。若源傳真機發送那樣一個消息到目標傳真機，該源傳真機期望在指定時間間隔內收到目標傳真機的響應。若在指定時間間隔後未收到響應，T.30傳真協議要求源傳真機重發消息。重發一直持續到收到從目標傳真機來的響應或重發次數超過一個極限值。
若未檢測到響應，在傳真機之間以一定的重複間隔重複DIS和某些消息。T.30傳真協議定義了重發之間的最短重複間隔。例如，T.30傳真協議規定，以自動方式操作的一個傳真機的重複間隔是3.0秒±0.45秒。這就意味著，一個符合T.30傳真協議的傳真機在發出消息後2.55秒內不會重發消息。因此，如果那樣的傳真機在最短重複間隔2.55秒內收到響應，則不發生碰撞。
在此T.30傳真定時方案下，在通信通道中長的傳送延時可能導致消息碰撞。在一種情況下，發送的傳真機發送消息到接收傳真機，且由於發送延時，從接收傳真機來的響應佔據的重複間隔更長的時間再到達發送傳真機。因為發送傳真機未能及時收到響應，它重發消息。若從接收傳真機來的響應在發送傳真機重發消息的同時到達，則導致消息碰撞，且響應將不被發送傳真機接收。
未能顧及到不可預見的和長的延時，使得在Group 3傳真機之間在非標準PSTN通信通道上的通信變得不可靠。需要一種方法，不論通道延時多少都能防止消息碰撞。
發明概述本發明是一個新穎的和改善的方法，用於防止在半雙工通信系統中的消息碰撞。
本發明的一個目的是藉助於使用一個基於定時器的碰撞防止方法和線路來防止在半雙工通信系統中的消息碰撞。在從發送傳真機收到一個消息以後，碰撞防止線路中的控制器確定，根據T.30傳真協議的知識該消息是否要重複發送。若該消息需重發，該控制器將一個遞減計數碰撞定時器設置到一個比該消息最短重複間隔更短的預定時間間隔。傳向發送傳真機的響應只有在預定時間間隔內發送到發送傳真機。一旦該預定時間間隔走完，直到該從發送傳真機來的消息重發且遞減計數碰撞定時器復位，該控制器儲存未轉送的響應。控制器然後發送任何儲存的響應。由於發送響應僅在最短的重複間隔之中，消息碰撞被防止。
本發明的另一個目的是藉助於使用緩衝器防止在半雙工通信系統中的消息碰撞。從發送傳真機來的消息被分析以確定該消息是否被重發。從接收傳真機來的響應存入緩衝器，並根據碰撞定時器，只有在確定未發生消息碰撞以後再發送到源傳真機。
本發明的上述說明和其他目的、特徵和優點將參照下面的說明、權利要求和附圖變得更加明確。
附圖簡述本發明的特徵、目的和優點將根據下面結合附圖的詳細描述變得更加明確，圖中相應的參照號前後一致。
圖1是用現有技術的一個標準半雙工PSTN通信系統的方框圖。
圖2是一個包含與PSTN16連接的CDMA無線數字通信系統的通信系統的方框圖。
圖3是基於定時器的碰撞防止線路的方框圖。
圖4是本發明的基於定時器的碰撞防止方法的流程圖。
最佳實施例的詳細描述現有技術的一個示例性半雙工通信系統如圖1所示。一個那樣的系統是標準的傳真通信系統。在此傳真通信系統中，傳真機A2與傳真機B10通過公共交換電話網(PSTN)6經由通信通道4和8通信。傳真機A2經由通信通道4連接到PSTN6。PSTN6經由通信通道8連接到傳真機B10。PSTN 6起著切換作用，將通信通道4連到通信通道8使傳真機之間能夠通信。通信通道4和8典型地是標準RJ-11接口。RJ-11接口和PSTN 6的特徵和延時已被很好地定義，並考慮了T.30傳真協議。
使用數字通信系統的通信系統在圖2中說明。在該通信系統中，一個數字通信系統串行地連接到傳真機A12和傳真機B30之間的通信通道14，18，20和24。該數字通信系統可能是陸地上的無線CDMA系統或如GLOBALSTAR系統那樣的衛星通信系統。傳真機A12通過通信通道14與單個用戶系統(SSS)電話16通信。在較佳實施例中通信通道14是RJ-11接口。SSS電話16數字地處理數據並通過空中的通信通道18發送結果輸出。空中通信通道18可以是衛星線路或一個陸地無線線路。基站22接收此空中信號，處理此信號並通過通信通道24將數據送到PSTN 26。通信通道24典型地是一個標準的T1/E1線或其他類似的發送介質。PSTN 26通過通信通道28將數據發送到傳真機B30。
在SSS電話16和基站22中的數位訊號處理延時了傳真機A12和傳真機B30之間的通信。通過空中通信通道18和20的信號傳輸增加了整個延時。總的延時使從源傳真機發出的消息在較後時刻被目標傳真機收到。類似地，從目標傳真機的響應在較後時刻到達源傳真機。
在示例性的實施例中，使用基於定時器的碰撞預防方法和線路防止在半雙工通信系統中的消息碰撞。參照圖2，傳真機A12試圖發送一個消息到傳真機B30。傳真機A12連接到SSS電話16並發送消息到SSS電話16。SSS電話16檢測該消息並確定根據由T.30傳真協議定義的消息狀態是否需跟隨重複消息。若該消息不被重發，SSS電話16不完成任何專門的功能，因為無潛在的碰撞。若消息要被重複，SSS電話16將僅在不發生消息碰撞的時間間隔內發送響應到傳真機A12。
裝在半雙工通信系統中的基於定時器的碰撞防止線路40a和40b被用於防止在傳真機A12和傳真機B30之間的消息碰撞。碰撞防止線路40a裝在SSS電話16中而碰撞防止線路40b裝在基站22中。在該較佳實施例中，圖3的碰撞防止線路40分別裝在兩個通信傳真機的每一個中。
在傳真機之間的一個呼叫中，一個傳真機對某些消息表現作為源傳真機而對另一些消息作為目標傳真機。在本發明中，只需要描述在源傳真機與碰撞防止線路之間的通信，而不必涉及目標傳真機。將討論限於源傳真機與碰撞防止線路將允許集中討論本發明而不會喪失精確性。
在圖3中示出一個示例性基於定時器的碰撞防止線路40。傳真機50是源傳真機，它發送消息到碰撞防止線路40。在從傳真機50收到消息以後，碰撞防止線路40確定該消息是否將重發。碰撞防止線路40根據剛收到的消息類型和它對過去消息的先驗知識作出此決定。若消息需重發，碰撞防止線路40考慮到傳真機50將在晚一些時間重發消息，但不會早於T.30傳真協議所規定的最短2.55秒的重複間隔。因此，碰撞防止線路40在2.55秒之後期待傳真機50的重發消息。知道這一點，碰撞防止線路40將僅在小於2.55秒的預定超時時間間隔內發送響應到傳真機50。在最佳實施例中考慮到其他系統處理延時預定超時時間間隔是2.40秒。在該消息先前發送後的2.55秒內由傳真機50收到的響應將不與重發消息碰撞。
從傳真機50來的消息由裝在碰撞防止線路40內的控制器42收到。控制器42可以在微處理器、一個微控制器、一個數位訊號處理(DSP)晶片或一個ASIC中編程完成所述功能。在確定消息需要重複以後，控制器42將碰撞定時器設成預定超時間間隔。此預定超時時間間隔必須小於最短重複間隔。在最佳實施例中，雖然任何短於2.55秒的超時時間間隔都是可以接受的，依賴處理延時對以自動方式工作的傳真機選擇2.40秒的預定超時時間間隔。控制器42監控碰撞定時器44。若控制器42需要發送響應到傳真機50，控制器42首先檢查碰撞定時器44。若碰撞定時器44尚未走完，控制器42將響應發送到傳真機50。否則，若碰撞定時器44已經走完且控制器42沒有響應要發到傳真機50，控制器42在發送響應到傳真機50前等待傳真機50重發消息。以此方式，控制器42中在最短的重複間隔內發送響應到傳真機50，以避免消息碰撞。
數據存儲60包含SSS電話16和基站22之間的通信。這樣，數據存儲60包含在傳真機50和傳真機50與其通信的對方傳真機(圖3中未示出)之間的消息。若由於潛在的消息碰撞或其他系統考慮直接的消息發送不可能，則在傳真機50和對方傳真機之間的通信存入緩衝器46中。數據存儲60和緩衝器46可以用任何存儲單元或任意數量的記憶裝置來實現，如RAM存儲器、鎖存器或本專業所熟知的其他類型存儲裝置。
圖4中示出描述本發明的基於定時器的碰撞防止方法的操作的流程圖。流程圖的討論集中在傳真機和碰撞防止線路之間的通信。開始，傳真機可以是源傳真機或目標傳真機。
本發明從起始狀態100開始，在步驟102空操作等待傳真機消息時，本發明不斷地詢問(poll)是否收到從傳真機來的消息。若無消息收到，在步驟103本發明然後確定是否有發送到傳真機的消息。若有消息要發到傳真機，在步驟132本發明發送消息。發消息以後，本發明回到起始狀態100。若沒有消息發送到傳真機，本發明回到步驟102繼續詢問從傳真機來的消息。
若本發明確定從傳真機收到一個消息，在步驟104等待接收完整消息。於是該傳真機被認為是該消息的源傳真機。在接收到整個信息以後，在步驟106藉助於根據T.30傳真協議分析消息的狀態本發明確定消息是否由該傳真機重發。若消息不被重發，本發明不完成任何專門的功能且回到步驟102。若本發明確定該消息是重發的，在步驟108本發明將碰撞定時器設成短於最短重複間隔的預定時間間隔。在較佳實施例中，碰撞定時器設成2.30秒到2.55秒之間的時間間隔。在最佳實施例中，碰撞定時器設成2.40秒，短於對自動方式操作的傳真機的2.55秒的最短重複間隔。該碰撞定時器從設定時間遞減計數至0。
設置定時器後，本發明進入另一個循環。此循環中在步驟110本發明首先檢測碰撞定時器是否走完(達到0)。若該碰撞定時器未走完，則在步驟120本發明確定是否需要發送一個響應到傳真機。若有一個響應需發送，本發明在步驟122發送響應。在發送響應以後，本發明回到起始狀態100。
若沒有響應需發送，本發明回到步驟110並繼續詢問碰撞定時器。若碰撞定時器走完，本發明知道，該源傳真機在其後任何時刻將重發消息。本發明期待一個重複消息，然後在步驟112等待收到從傳真機來的完全的重複消息。一旦收到重複消息，本發明進到步驟106。然後在步驟106本發明確定新消息是否將重複。
在示例性實施例中，一旦碰撞定時器走完，本發明在進入下一步前等待接收重複消息。若由於任何原因期待的重複消息未收到，本發明可能無限期地處在此狀態下。在第二個實施例中，一旦碰撞定時器走完，設置一個超時定時器。本發明在等待重複消息時不斷地詢問超時定時器。若超時定時器走完而所期待的重複消息未到，則本發明放棄等待且回到起始狀態100。
該示例性實施例的流程圖假設，在重複消息之間只有一個響應被發送到傳真機。在碰撞定時器時間間隔內有多個響應發送到傳真機的實施例也在本發明的範圍內。可以容易地修改圖4中的流程圖來表示此實施例。
基於定時器的圖3中碰撞防止線路和圖4中的流程圖能以多種方式實現。發明的概念可以使用一個狀態機，一些存儲器和一個時鐘從硬體上實現。本發明也能藉助在微機上或數位訊號處理器上運行的微碼以固件方式實現。其他實現方法或混合組合的實現方法也屬本發明的範圍。
雖然該示例性實施例是以在PSTN以半雙工方式運行的傳真通信系統為目標的，本發明的概念也能用於任何使用半雙工通信系統的多個設備之間的通信。例如，本發明也能用於計算機、傳真機、掃描儀、繪圖儀和印表機、複印機、測試設備及診斷設備之間的通信。
該較佳實施例的以上敘述使本專業的任何人能使用本發明。對這些實施例的各種修改對熟悉本專業的人是十分明白的，而且這裡定義的一般原則可應用到其他實施例中而不需任何創新技能。因此本發明無意限於這裡提出的實施例，而是符合與這裡發現的原理和新穎特徵相一致的更廣泛的範圍。
權利要求
1.一種在半雙工通信系統中防止消息碰撞的方法，包括從一個通信設備中接收第一個消息；若所述第一個消息被重複，將遞減計數碰撞定時器設置成預定時間間隔；並僅當所述遞減計數碰撞定時器未走完時，發送第二個消息到所述通信設備；其中所述預定時間間隔短於所述第一消息被重複的最短重複間隔，且所述第二消息是一個消息或一個響應。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於所述預定時間間隔小於2.55秒。
3.如權利要求1所述的方法，其特徵在於進一步包括若所述第一個消息將被重複且所述遞減計數碰撞定時器已走完，則等待一個重複消息；且若所述的重複消息被收到，將所述遞減計數碰撞定時器復位到所述預定時間間隔。
4.如權利要求3所述的方法，其特徵在於所述預定時間間隔小於2.55秒。
5.如權利要求3所述的方法，其特徵在於進一步包括若所述遞減計數碰撞定時器走完且所述第一消息將被重複，設置一個遞減計數超時定時器到一個超時時間間隔；若所述遞減計數超時定時器走完，放棄對所述重複消息的所述等待。
6.一種用於防止在半雙工通信系統中的消息碰撞的裝置，包括一個控制器，用於從一個通信設備接收第一個消息並發送第二個消息到所述通信設備，所述的第二個消息是一個消息或一個響應；以及連接到所述控制器的遞減計數碰撞定時器；其中，若所述第一消息將被重複，則所述控制器將遞減計數碰撞定時器設置到預定時間間隔，而且僅當所述遞減計數碰撞定時器未走完，所述控制器發送所述第二消息到所述通信設備。
7.如權利要求6所述的裝置，其特徵在於預定時間間隔小於2.55秒。
8.如權利要求6所述的裝置，其特徵在於它進一步包括連接到所述控制器上的遞減計數超時定時器，若所述遞減計數碰撞定時器走完且所述第一個消息將被重複，所述遞減計數超時定時器設置到超時間間隔。
9.如權利要求8所述的裝置，其特徵在於包括一個連接到控制器的緩衝器，用於當不允許直接發送到所述通信設備時儲存所述第二消息。
全文摘要
在一個半雙工通信系統中,其中通信通道的附加延時可以引起消息與響應之間的消息碰撞,使用一個基於定時器的碰撞防止線路(40)以防止消息碰撞。碰撞防止線路(40)確定由通信設備發送的消息是否將重複。若消息要被重複,碰撞防止線路(40)將遞減計數碰撞定時器(44)設到比重複消息最短重複間隔時間更短的預定時間間隔。僅當碰撞定時器(44)未走完,響應發到通信設備。若定時器(44)走完,碰撞防止線路(44)在發送響應到通信設備以前等待源設備重發消息。
文檔編號H04N1/32GK1244324SQ97181294
公開日2000年2月9日 申請日期1997年12月19日 優先權日1997年1月8日
發明者J·K·約翰, N·K·N·勒恩 申請人:誇爾柯姆股份有限公司