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JP3243642B2 - 情報通信方法および端末 - Google Patents

情報通信方法および端末

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JP3243642B2
JP3243642B2 JP51560296A JP51560296A JP3243642B2 JP 3243642 B2 JP3243642 B2 JP 3243642B2 JP 51560296 A JP51560296 A JP 51560296A JP 51560296 A JP51560296 A JP 51560296A JP 3243642 B2 JP3243642 B2 JP 3243642B2
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terminal
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JP51560296A
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English (en)
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JPH09507991A (ja
Inventor
タケフマン・ミカエル・レウィス
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Nortel Networks Ltd
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Nortel Networks Ltd
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Publication date
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First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=23326420&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=JP3243642(B2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
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Publication of JPH09507991A publication Critical patent/JPH09507991A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3243642B2 publication Critical patent/JP3243642B2/ja
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04J3/16—Time-division multiplex systems in which the time allocation to individual channels within a transmission cycle is variable, e.g. to accommodate varying complexity of signals, to vary number of channels transmitted
    • H04J3/1694—Allocation of channels in TDM/TDMA networks, e.g. distributed multiplexers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q11/00—Selecting arrangements for multiplex systems
    • H04Q11/04—Selecting arrangements for multiplex systems for time-division multiplexing
    • H04Q11/0428—Integrated services digital network, i.e. systems for transmission of different types of digitised signals, e.g. speech, data, telecentral, television signals
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/54—Store-and-forward switching systems 
    • H04L12/56—Packet switching systems
    • H04L12/5601—Transfer mode dependent, e.g. ATM
    • H04L2012/5638—Services, e.g. multimedia, GOS, QOS
    • H04L2012/5646—Cell characteristics, e.g. loss, delay, jitter, sequence integrity
    • H04L2012/5652—Cell construction, e.g. including header, packetisation, depacketisation, assembly, reassembly
    • H04L2012/566—Cell construction, e.g. including header, packetisation, depacketisation, assembly, reassembly using the ATM layer
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    • H04L12/5601—Transfer mode dependent, e.g. ATM
    • H04L2012/5672—Multiplexing, e.g. coding, scrambling
    • H04L2012/5675—Timeslot assignment, e.g. TDMA

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Time-Division Multiplex Systems (AREA)
  • Small-Scale Networks (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は分配ネットワーク通信に関するものであり、
より詳細には、中央あるいは分配基地局が複数の端末を
用いて通信を行う分配ネットワークにおける双方向通信
に関するものである。特に本発明が適用されるネットワ
ークの例として、ケーブルネットワークが挙げられ、ケ
ーブルネットワークではテレビ信号がテレビ端末に分配
されるだけでなく、他の信号、例えば、データ、音声、
制御信号なども、端末、中央基地局間で双方向通信が行
われる。
背景技術 CATV分配ネットワークは一般に知られているが、この
ようなネットワークではアナログテレビ信号が顧客の端
末（テレビ受信機）に中央基地局あるいはヘッドエンド
より、ブリッジアンプ、ライン拡張器、顧客タップ等を
含む分岐同軸ケーブルを通じて供給される。各テレビ信
号は、約50MHzから450MHzおよびそれ以上の周波数で6MH
zのチャネルを占める。最大周波数はブリッジアンプお
よびライン拡張器の帯域と同軸ケーブルの減衰によって
制限され、周波数の増加とともに最大周波数が増加する
ことは良く知られている。
CATV分配ネットワークにより他の信号の通信をおこな
う様々な方法が提案されている。その一つとして特に、
光ファイバを用いてこのような信号を同軸ケーブルシス
テムの適当な地点に供給し、顧客の家庭内へドロップケ
ーブルと称される同軸ケーブルを通じてその信号を配送
することが挙げられるが、それは既に顧客タップから顧
客の家庭内の範囲で存在している。また、顧客の家庭か
ら中央基地局の方向である上流方向においても信号が取
り込まれるようにすることが望ましく、それによってネ
ットワークを用いて任意の種類の信号を双方向に通信す
ることができる。このような信号として、例えば、テレ
ビ番組の選択や制御をおこなう信号や、度数信号、音声
信号、データ信号などがある。
中央基地局から端末への下流方向では、CATV分配ネッ
トワークは一点から複数の点へひろがるネットワークを
構成し、信号送信は比較的容易である。端末から中央基
地局への上流方向では、このネットワークは複数の点か
ら一点へ集中するネットワークを構成し、信号送信は極
めて困難である。
困難である理由のひとつには、異なる端末間で信号を
同時に中央基地局へ送信しようとするときに競合がおこ
る問題が挙げられる。一般に複数点から一点への通信ネ
ットワークに対する様々な衝突検出方法が提案されてい
るが、これらは、特にケーブル分配ネットワークに用い
るために提案されたものではなく、特にこのネットワー
クのように端末数が多い場合は適さない。端末間の競合
は各端末を順番にポーリングすることで避けられるが、
その結果、中央基地局から信号をポーリングするための
下流方向帯域に不必要なロスが生じるばかりでなく、中
央基地局から各端末への距離が異なるために異なる端末
からの応答に可変遅延が生じたり、このような遅延や端
末数の多さにより各基地局の継続ポーリング間隔が長く
なる。
加えて、特定時間において信号を上流方向へ送信する
際に、各端末に求められる帯域に大きなばらつきが見ら
れることがある。例えば、これら信号は音声、度数信
号、画像信号のような同期信号（一定ビットレート）で
あったり、さらに／あるいは、コンピュータデータ信
号、キーボード操作、テレビ押しボタン式制御信号のよ
うな非同期信号（可変ビットレート）であったりする。
これら様々な信号を多数の端末から効率的に送信を行う
ことは困難である。
さらに、各端末に必要な装置を比較的小型で比較的安
価に供給することを常に考慮しなくてはならない。
従って、本発明の目的は中央基地局と複数の端末間の
分配ネットワークにおいてよりよい情報通信方法を提供
することにある。
発明の概要 本発明は、分配ネットワーク中央基地局から複数のネ
ットワーク端末の下流方向ではTDM（時分割多重化）フ
レームで、複数の端末から中央基地局の上流方向ではTD
MA（時分割多元接続）フレームで情報通信を行う方法を
広く提供する。各端末は端末アイデンティティを有し、
下流方向フレームでは分配情報およびオーバーヘッド情
報が送信され、オーバーヘッド情報は複数の端末を上流
方向フレームに同期させる同期情報と選択された端末に
それぞれが上流方向フレームで送信を行うことを認可す
る認可情報を含み、各端末は認可情報および端末に記憶
された情報に応答し、上流方向フレームのそれぞれのタ
イムスロットで情報が送信される。
下流方向フレームの認可情報には、各上流方向フレー
ムのフレームアイデンティティ、上流方向フレームのア
イデンティティを含む各端末に記憶された情報、および
端末がそのフレームで情報送信を行うタイムスロットを
識別する情報が含まれる。これは、ポーリング情報およ
び端末からの同期情報を上流方向へ送信する際に特に都
合がよい。また、同期情報送信の様々なレートが供給す
るために、好ましくは、各端末に記憶された情報はマス
キングフィールドを含み、端末内で端末に記憶された上
流方向フレームアイデンティティと認可情報の各フレー
ムアイデンティティとを比較する際に、その一部がマス
キングされる。
また、さらに好ましくは、下流方向フレームの認可情
報には、上流方向フレームで送信を行うよう認可を受け
た各端末の端末アイデンティティと、各端末が送信を行
う上流方向フレームのタイムスロットを識別する表示が
含まれ、各端末に記憶された情報にはそれぞれの端末ア
イデンティティが含まれている。これは、端末から非同
期情報を上流方向へ送信するのに特に都合がよい。各端
末が送信を行う上流方向フレームのタイムスロットを識
別する表示は、下流方向フレームの端末アイデンティテ
ィの相対位置によって都合良く構成される。
本発明の他の見地によれば、分配ネットワークで中央
基地局と複数の端末間で情報通信を行う方法は、以下の
ステップを含む。中央基地局内は、分配情報およびオー
バーヘッド情報を中央基地局から複数の端末に送信する
ために下流方向のTDMフレームを決定し、端末から中央
基地局へそれぞれのタイムスロットに情報を送信するた
めに上流方向のTDMAフレームを決定し、各上流方向フレ
ームはフレームアイデンティティを有し、そのフレーム
アイデンティティは対応する下流方向フレームのオーバ
ーヘッド情報中に含まれる。各端末内は、上流方向に送
信する非同期情報をバッファし、端末に割り当てられた
上流方向フレームアイデンティティとタイムスロットア
イデンティティを記憶し、記憶された上流方向フレーム
アイデンティティに対する下流方向フレーム中のオーバ
ーヘッド情報をモニタし、さらに、記憶された上流方向
フレームアイデンティティが下流方向フレームのオーバ
ーヘッド情報に検出されると、対応の上流方向フレーム
の割り当てられたタイムスロットへバッファされた非同
期情報の待ち行列サイズを示す情報を送信する。中央基
地局は、端末からの待ち行列サイズの表示に従い上流方
向フレームのタイムスロットを端末に割り当て、対応の
下流方向フレームのオーバーヘッド情報にこのタイムス
ロットに割り当てられた各端末およびこれら端末に割り
当てられたタイムスロットを示す情報が含まれるように
し；さらに、バッファされた非同期情報を含む各端末内
で、下流方向フレームでオーバーヘッド情報をモニタし
て端末を表示し、下流方向フレームのオーバーヘッド情
報に端末が表示されたことが検出されると、対応の上流
方向フレームの割り当てられたタイムスロットへバッフ
ァされた非同期情報を送信する。
好ましくは、下流方向、上流方向フレームは同じフレ
ーム周期を有し、さらに本方法は、端末を上流方向フレ
ームに同期させるために、下流方向フレーム中の同期情
報をオーバーヘッド情報に含ませるステップを含む。さ
らに端末で上流方向フレームのタイミングを遅らせるた
めに、本方法は整列遅延を各端末に記憶させるステップ
を含む。整列遅延は、中央基地局から端末までの距離に
逆比例する。
バッファされた非同期情報を送信するために割り当て
られた上流方向フレーム中のタイムスロットは、好まし
くは、バッファされた非同期情報の待ち行列サイズ表示
を含む情報を送信するために端末に割り当てられたタイ
ムスロットよりも大きい。バッファされた非同期情報を
送信するために割り当てられた上流方向フレーム中のｍ
個のタイムスロットは、バッファされた非同期情報の待
ち行列サイズを表示する情報送信のために端末に割り当
てられたｎ個のタイムスロットと同じ大きさであれば都
合がよい。ここで、ｍ、ｎは整数でありｎ＞ｍであり、
例えば、ｍは１である。
さらに本方法には、少なくとも一つの端末から、それ
ぞれの上流方向フレームのタイムスロットに、バッファ
された非同期情報の待ち行列サイズを表示する情報の一
部として、同期情報を送信するステップが含まれる。従
って端末からの同期情報を、同じタイムスロットの端末
からのポーリング情報を付加することが可能となる。
また、さらに、本方法にはさらに以下のステップが含
まれる。上流方向へ送信される同期情報を有する少なく
とも一つの端末において、同期情報を送信するために、
中央基地局から端末に割り当てられる上流方向フレーム
アイデンティティおよびタイムスロットアイデンティテ
ィが記憶され、この記憶された上流方向フレームアイデ
ンティティに対する下流方向フレーム中でオーバーヘッ
ド情報がモニタされ、この記憶された上流方向フレーム
アイデンティティが下流方向フレームのオーバーヘッド
情報に検出されると、対応の上流方向フレームの割り当
てられたタイムスロットへ同期情報が送信される。従っ
て、端末からの同期情報を、端末からのポーリング情報
から独立して割り当てられたタイムスロットとすること
ができる。
本方法は、さらに好ましくは、上記の少なくとも一つ
の端末にマスキングフィールドを記憶させるステップを
含み、記憶された上流方向フレームアイデンティティが
端末で検出されるとき、その一部がマスキングされ、下
流方向フレームのオーバーヘッド情報で同期情報が送信
される。このマスキングフィールドを用いることで、異
なる端末に異なる同期情報レートを容易に供給すること
ができる。
本発明の他の見地によれば、本発明は分配情報および
オーバーヘッド情報がTDMフレームで中央基地局から端
末へ下流方向へ送信される分配ネットワークで、端末に
上流方向送信容量を割り当てる方法を提供する。この方
法は、端末から中央基地局へ送信を行うために、少なく
とも２つの異なる大きさのタイムスロットが存在する上
流方向TDMAフレームを供給し、対応の下流方向フレーム
中のオーバーヘッド情報のフレームアイデンティティに
よって各上流方向フレームを識別して、端末が各上流方
向フレームに対するタイムスロットを決定するステップ
を含む。また、端末から上流方向へ送信されるバッファ
された非同期情報に対する上流方向待ち行列サイズ情報
を送信するために、少なくともいくつかの端末に第１の
大きさのタイムスロットを割り当て、各端末は、割り当
てられたタイムスロットのアイデンティティと待ち行列
サイズ情報を送信するための上流方向フレームアイデン
ティティを記憶し、下流方向フレーム中のオーバーヘッ
ド情報をモニタして割り当てられたフレームアイデンテ
ィティを検出し、対応の上流方向フレーム中に割り当て
られたタイムスロットへ待ち行列サイズ情報を送信する
ステップを含む。さらに、そのタイムスロットに割り当
てられた各端末およびこれらの各端末に割り当てられた
タイムスロットを表示する情報を中央基地局から下流方
向フレーム中のオーバーヘッド情報で送信することによ
って、待ち行列サイズ情報に応じて第２の大きさのタイ
ムスロットを端末に割り当て、送信されるバッファされ
た非同期情報を有する各端末は下流方向フレーム中のオ
ーバーヘッド情報をモニタして端末表示を検出し、対応
の上流方向フレームの割り当てられたタイムスロットへ
バッファされた非同期情報を送信するステップを含む。
さらに、本発明の他の見地によれば、本発明は分配ネ
ットワークの中央基地局からネットワークの複数の端末
へ向かう下流方向ではTDMフレームで、複数の端末から
中央基地局へ向かう上流方向ではTDMAフレームで情報が
送信される通信システムの端末を提供する。この端末
は、下流方向フレームで同期情報および認可情報を検出
する手段と；端末アイデンティティを含む端末に割り当
てられた情報および中央基地局から端末の距離に逆比例
する遅延情報を記憶する記憶装置と；下流方向フレーム
の認可情報および端末に割り当てられた情報に応答し、
同期情報と記憶された遅延情報に依存する時間に、端末
から中央基地局へ上流方向フレームで選択的に情報通信
を行う制御手段とを含む。
図面の簡単な説明 本発明を図面を参照し、以下に詳しく説明する。
図１は本発明の実施例による双方向通信を行うCATV分
配ネットワークの概略図である。
図２、図３は図１のネットワーク中のそれぞれ異なる
点における下流方向、上流方向信号の周波数スペクトル
を示す図である。
図４は下流方向信号のTDMフレーム構造を示す図であ
る。
図５は下流方向信号のATMセルのヘッダを示す図であ
る。
図６〜図８は上流方向信号の様々なTDMAフレーム構造
を示す図である。
図９は上流方向信号を整列するための距離−時間図で
ある。
図10はネットワークのタップボックスを示すブロック
図である。
図11はネットワーク端末を示すブロック図である。
図12は端末内でのマスキングされたフレームアイデン
ティティ比較の構成を示す図である。
発明の詳細な説明 図１は従来のCATVの分配構造の一部を示すもので、双
方向送信能力がさらに追加的に補完されている。ここで
は本発明の記述に必要な部分のみが示されている。
図１に示すように、同軸ケーブル10はブリッジアンプ
12、ライン拡張器14、顧客タップボックス16、同軸ドロ
ップケーブル18を介して顧客の家庭へテレビ信号を供給
する。図１の破線は、本構成が多数の要素14〜18を含
み、既知の方法で多数の顧客の家庭にテレビ信号が供給
されることを示す。
双方向送信能力を追加するため、図１では、ディジタ
ル光ファイバ終端ユニット（DFTU）20が双方向光ファイ
バ22を介して中央基地局24に接続されている。DFTU20は
ブリッジアンプ12あるいはライン拡張器14に続いて同軸
ケーブル10のパスに挿入され、ディジタル信号を下流方
向へ（中央基地局24から顧客の家庭へ）同軸ケーブル10
に供給する。その際、周波数は以下に詳述するように、
ケーブル10によってすでに運ばれているアナログテレビ
信号の周波数を上回っている。DFTU20はまた、上流方
向、すなわち顧客の家庭の端末（Ｔ）26から受けたディ
ジタル信号を同軸ケーブル10を介して中央基地局24へ送
信する。顧客家庭内の端末26は同軸ドロップケーブル18
に接続され、テレビ受信機、画像記録装置、音声および
／またはデータ端末、コンピュータ端末、度数装置など
任意の種類の端末装置がそれに含まれる。
図２は、DTFU20と顧客タップボックス16間の同軸ケー
ブル10上の信号スペクトルを示す。従来の6MHzテレビチ
ャネル信号およびFMラジオ信号はDTFU20にブリッジアン
プ12およびライン拡張器14を介して供給され、下流方向
では周波数50MHzから約450MHzで送信される。550MHz〜9
50MHzの周波数では、QAM（直交振幅変調）ディジタル信
号チャネルがDTFU20から下流方向へ送信される。一例と
して、図２では、各々が50MHzの帯域を持つこのような
チャネルが８つ示されている。このような各チャネル
は、それぞれのSONET STS−３信号から155.52Mb/sのビ
ットレートで中央基地局24によって発生され、TDM（時
分割多重化）フレーム・フォーマットの信号に変換され
る。そして以下に詳述するように、ファイバ22を介しDT
FU20へ光信号として、同軸ケーブル10を介しDFTU20から
顧客タップボックス16へQAM信号として、さらに顧客タ
ップボックス16から同軸ドロップケーブル18を介し端末
26へBPSK信号として送信される。
図２は、また、例えば、顧客タップボックス16からDF
TU20への上流方向送信を1100〜1150、1200〜1250MHzの
周波数で行うBPSK（２値位相シフトキー）デジタル信号
チャネルを示す。顧客タップボックス16およびDTFU20内
でこれらチャネルの切り替えが行われ、よりよいチャネ
ルが選択される。如何なる時でも、これらのチャネルの
うち使用されるのはひとつである。
図３は、同軸ドロップケーブル18上の信号スペクトル
を示す。約450MHzまでのスペクトルは図２に示す同軸ケ
ーブル10上のスペクトルと同じである。下流方向、上流
方向双方のディジタル信号チャネルにとって、ビットレ
ートはDFTU20からの下流方向の同軸ケーブル10上で必要
となるものよりも少なくでき、反面、ノイズに対する対
策が必要となる。従って、BPSK信号は双方向送信のため
に供給される。下流方向ディジタル信号チャネルは周波
数レンジが550〜700MHzのBPSKチャネルとして図示され
ている。上流方向ディジタル信号チャネルは周波数レン
ジが800〜850MHzのBPSKチャネルとして図示されてい
る。
図２、図３に図示されたスペクトルは以下の記述に従
って、下流方向、上流方向信号を送信するための一例と
して挙げられたものである。これら信号を送信するため
に他に可能な構成がいくつも考えられ、また、本発明も
この点に限定されるものではない。ここでは詳述を省略
するが、異なる波形あるいは多くの他の形式でも光ファ
イバ22上の異なる信号として使用することができる。
図４は中央基地局24から端末26への各下流方向信号チ
ャネルのTDMフレームフォーマットの一例を図示するも
のである。図４に示されるように、フレームは125μｓ
のフレーム周期中で2430バイト（１バイトは８ビット）
を有し、ビットレーは155.52Mb/sであり、これはSONET
STS−３のビットレートと同じである。フレームは238
5バイトのペイロードと45バイトのオーバーヘッド情報
に分割され、この例でペイロードは各々53バイトからな
る45個のATM（非同期転送モード）セル（ATM1〜ATM45）
を送信する。ペイロードは44.15個のATMセルがあり、こ
れはSTS−３信号で平均的に運ばれるセルであり、フレ
ームフォーマット中の45番目のセルは約６フレーム毎に
のみ用いられる。他のフレームでは、この45番目のATM
セルは下流方向の制御、および／または、360Kb/sのビ
ットレートの信号チャネルに用いられる。これは、例え
ば、以下に記述するように、上流方向同期トラフィック
に対してフレームアイデンティティおよびタイムスロッ
トを端末に割り当てるために用いることができる。
図４のフレームフォーマット中の45バイトのオーバー
ヘッド情報は、４バイトの同期語（SYNC）、１バイトの
フレームインジケータＦ、２バイトからなる15の非同期
許可（AG1〜AG15）と10の信号（SIG.）バイトからな
る。簡単に説明すると、SYNC語は上流方向に送信を行う
際に端末26を同期させるために用いられる。フレームイ
ンジケータＦは特定の上流方向フレームあるいはフレー
ムタイプを識別するのに用いられる。AGは上流方向フレ
ームで上流方向ATMセルを送信する認可をうけた端末26
を識別するために用いられ、以下に記述するように各端
末26は別々の端末アイデンティティあるいはアドレスを
有する。信号バイトSIG.は以下に記述するように新しい
モデム信号と高度の制御構成の場合に用いられる。
各顧客タップボックス16はそれぞれ10ビットのボック
スアイデンティティ（BOX ID.）がアドレス用に割り当
てられ、一つの10ビットアドレスが全てのタップボック
スに放送を行うためのアドレスとして割り当てられる。
従って、分配ネットワークは全部で2010−１＝1023個の
顧客タップボックス16を収容できる。さらに、特定のタ
ップボックス16に接続される各端末26にはそれぞれ６ビ
ットの端末アイデンティティ（T.ID.）が割り当てられ
る。１つの６ビットのアドレスがそのタップボックス16
に接続された全ての端末に放送を行うためのアドレスと
して割り当てられ、他の６ビットアドレスがそのタップ
ボックス16用のアドレスとして割り当てられ、各タップ
ボックスに最大26−２＝62個の端末が接続される。従っ
て、分配ネットワークは全体として多くの端末26を収容
でき、各端末は10＋６＝16ビットすなわち２バイトのア
ドレスによって識別される。
上述したように、図４に示される下流方向信号フレー
ムのペイロードはATMセルを含み、各ATMセルは特定の端
末26にアドレスされる。これらATMセルには圧縮したデ
ィジタルテレビ信号や音声および／またはデータ信号、
制御信号、その他下流方向送信に望ましい任意の形式の
信号が含まれる。周知のように、各ATMセルは53バイト
からなり、そのうちヘッダが５バイト（40ビット）、ペ
イロードが48バイト（384ビット）である。
図５は、図４に示された各フレームの各ATMセル、ATM
セル１〜ATMセル45のヘッダの内容を、従来の方法で図
示したものである。ヘッダは４ビットの一般フロー制御
（GFC）フィールド、３ビットのペイロードタイプ識別
（PTI）フィールド、セル損失優先（Ｐ）ビット、８ビ
ットのヘッダエラー制御（HEC）フィールドを含み、ATM
セルヘッダはこのHECによって識別される。これらのヘ
ッダにおける機能および位置は従来知られている通りで
ある。ヘッダの残りの24ビットは、従来は８ビットの仮
想パス識別子（VPI）と16ビットが10ビットのATMセルの
仮想パス識別子（VCI）によって構成されているが、本
発明では、以下のように再構成されている。
オクテット１の４ビット、オクテット２の６ビットの
BOX ID.を構成し、他のオクテット２の２ビットおよび
オクテット３の４ビットが６ビットのT.IDを構成し、他
のオクテット３の４ビットおよびオクテット４の４ビッ
トが８ビットのチャネルアイデンティティ（CH.ID.）を
構成し、最大64個までの論理チャネルを特定の端末に対
して識別するものである。
端末26から中央基地局24へ上流方向信号を送信するに
は、同じく125μｓのフレーム周期を有するTDMAフレー
ムによって行われる。従って、下流方向フレームと上流
方向フレームの間には１対１の相関関係がある。各端末
26では、以下に述べるように、上流方向フレームのタイ
ミングはSYNC語によって下流方向フレームで同期され
る。上流方向のビットレートは下流方向のビットレート
よりも小さくなり、それは一般に上流方向へ送信される
情報が少ないためである（例えば、ディジタルテレビ信
号は下流方向へ送信され一般に上流方向へ送信されるこ
とはない）。より詳細には、上流方向ビットレートは5
1.84Mb/sになるように選択され、SONET STS−１信号の
ビットレートに対応するようにする。結果として、各上
流方向フレームには810バイト存在する。
各上流方向フレームは、いくつかのフレームアイデン
ティティのうちいずれの一つかを有し、各上流方向フレ
ームの特定のアイデンティティは対応する下流方向フレ
ームのフレームインジケータバイトＦによって決定され
る。バイトＦは256の値のうちいずれか一つの値を有
し、256の異なる上流方向フレームアイデンティティが
存在する。図６、図７、図８はそれぞれ、以下に述べる
ように、可能なフレームアイデンティティを示す。
冒頭で述べたように、端末26から中央基地局24へ送信
される上流方向情報は同期信号、非同期信号の両者が含
まれ、これらは特定の端末に対して、ある端末26から他
の端末へ、また、ある時間から他の時間へと動的に変化
する。また、全ての端末をポーリングしなくてはならな
い。従って、上流方向帯域を最適で効果的な方法で、し
かも余分なトラフィック遅延なしに、端末に割り当てる
には重大な問題がある。ここに述べるように、上流方向
帯域は短いセル、長いセルと称される形式で端末に割り
当てられる。短いセルは専ら上流方向に中央基地局へポ
ーリング情報を送信するために、各端末によって同期的
に使用される。その他の上流方向トラフィックは長いセ
ルで送信され、静止的に同期トラフィック、あるいは、
動的に非同期トラフィックのいずれかに割り当てられ
る。しかし、本発明はここに述べる短いセル、長いセル
に限られるものでない。逆に、その他の大きさのセル、
例えば、中位の大きさのセルを一つあるいは多数を特に
供給して音声信号のような同期上流方向トラフィックを
送信することも可能である。あるいは、短いセルを上流
方向同期トラフィックを含むように長くすることも可能
である。これら例や他の例は、以下の記述より明らかに
なる。
図６は、短いセルSCのみが含まれる第１の型の上流方
向TDMAフレームを示す。各短いセルは８バイトからな
り、810バイトのフレームは101個の短いセル、すなわち
SC1〜SC101を含み、図６のフレームの右端の空欄で示す
ようにフレームの終わりに２バイトが残される。セルSC
5に示されるように、各短いセルには３バイトのプリア
ンブル、２バイトの端末アドレスT.AD.、待ち行列サイ
ズバイトＱ、２バイトのポストアンブルが含まれる。プ
リアンブルはTDFU20の受信モデルが短いセルのタイミン
グに同期するように供給される。端末アドレスT.AD.は
セルを送信する端末26のBOX ID.とT.ID.が含む。バイ
トＱは、端末が上流方向に送信される非同期トラフィッ
クに対して保持するサイズＱの大きさを供給するもので
あり、この大きさは非同期情報がない場合はゼロとな
る。さらに、バイトＱはセルの型を表示する。例えば、
バイトＱの上位２つのビットによってセルの型が表示さ
れ（４つのセル型を表示できる）、残りの６ビットは非
同期トラフィック待ち行列サイズを表示する。ポストア
ンプルは、短いセル送信の急停止によってネットワーク
内にもたらされるノイズや介入を減らすための接続シー
ケンス、および／または以下に述べるように、整列プロ
セスで起こりうる不正確さを収容する保護空間を供給す
る。
図７は長いセルのみが含まれる第２の型のTDMAフレー
ムを示す。各長いセルは62バイトからなり、810バイト
のフレーム13個の長いセル、すなわちLC1〜LC13を含
み、図７のフレームの右端の空欄で示すようにフレーム
の終わりに４バイトが残される。セルLC10に示されるよ
うに、各長いセルには、短いセルと同じく３バイトのプ
リアンブル、２バイトの端末アドレスT.AD.、待ち行列
サイズバイトＱが含まれ、その後に53バイトのATMセル
と３バイトのポストアンブルが含まれる。ATMセルは上
流方向ATMヘッダと上流方向同期または非同期トラフィ
ックが最大48バイトまで含むペイロードを含み、このペ
イロードは結果的には端末の非同期トラフィック待ち行
列サイズを減らすものである。
図８は短いセルSC、長いセルLCの双方を含む第３の型
の上流方向TDMAフレームを示す。31個の短いセルが４個
の長いセルと同数のバイトを占めるために、端末26で短
いセル、長いセルでフレームをさらに分割することは容
易である。従って、図８に示される上流方向フレーム
で、はじめの248バイトが、上に述べたように各８バイ
トの31個の短いセルSC1〜SC31で構成され、次の248バイ
トが、上に述べたように各62バイトの４個の長いセルLC
1〜LC4で構成され、さらに次の310バイトが他の５個の
長いセルLC5〜LC9で構成され、フレームの終わりに４バ
イトが残される。
上流方向フレームをさらに分割する方法は他にいくつ
もあることが理解される。例えば、図８のフレームを変
更するには、248バイトまたはフレームの残りに対し
て、長いセルLC4に続いてまたは、長いセルLC8に続いて
短いセルを供給する。このような追加的セルの大きさに
よって、さらにフレームは他にいくつにも分割できる。
端末への上流方向信号の帯域割り当てをさらに述べる
前に、図９を参照して上流方向信号の整列について述べ
る。整列とは、異なる端末26からの上流方向信号がDFTU
20で正しい順序で受信されるように保証することであ
る。
図９は、それぞれがDFTU20からケーブルネットワーク
に沿った距離を有するD1、D2、Dmで示される３つの無関
係な端末28、30、32を距離−時間の座標軸上に示したも
のである。距離DmはDFTUから端末への最大の距離を示
す。下流方向TDMフレームは時間t0から始まってDFTUか
ら送信され、端末28、30、32にそれぞれ時間t1、t2、t3
に届けられる。各端末には整列遅延が割り当てられ、そ
れはDFTUから最も遠くの端末までの遅延（すなわち、図
９のt3−t0）とDFTUから特定の端末までの遅延の差の２
倍に等しい。例えば、端末28において、整列遅延は２
｛（t3−t0）−（t1−t0）｝であり、これは２（t3−t
1）に等しい。端末30において、整列遅延は２（t3−t
2）であり、距離Dmが最大の端末32においては、整列遅
延はゼロである。
各端末において、各下流方向TDMAフレームの開始を端
末が受ける時にその整列遅延が加えられ、その端末に対
応する上流方向TDMAフレームの開始を決定する。結果と
して、端末32、30、28はそれぞれt3、t5、t7において同
じ上流方向フレームに対する開始時間を決定する。上流
方向フレーム内の連続するタイムスロット中のセルを送
信するために、セル送信前に、端末はタイムスロット遅
延を加える。例えば、図９に示されるように、端末28は
上流方向フレームの第１タイムスロットに割り当てら
れ、そのタイムスロットはゼロとなり時間t7でセル送信
が開始される。端末32は上流方向フレームの第２タイム
スロットに割り当てられ、時間t4でセル送信が開始され
る。これは、時間t3よりもセル一つ分のタイムスロット
遅延だけ遅れている。実際の遅延は上流方向フレームア
イデンティティによって決定され、従って、上流方向フ
レームでのセルサイズ（短いセル、長いセル）も決定さ
れる。端末30は上流方向フレームの第３タイムスロット
に割り当てられ、時間t6でセル送信が開始される。これ
は、時間t5よりもセル一つ分のタイムスロット遅延だけ
遅れている。結果として、異なる端末からのセルは、時
間t8に開始され、DFTUで正しい順序で受け取られる。
上記より明らかなように、各下流方向フレームに含ま
れるフレームアイデンティティバイトＦによって、中央
基地局24は対応の上流方向フレームの性質を決定できる
ようになる。このフレームアイデンティティバイトＦ
は、例えば、図６〜図８のフォーマットで示される。す
なわち、中央基地局24は上流方向フレームフォーマット
を制御し、上流方向フレームに対して所望の上位フレー
ム構造を定義できる。以下にいくつか例を挙げる。
中央基地局24はポーリングリストを有し、このポーリ
ングリストは、ネットワークの各端末についてその端末
アドレスT.AD.に従って、上記のように短い同期セルの
送信のために端末に割り当てられる上流方向フレームア
イデンティティとタイムスロット数、長いセルで同期ト
ラフィックを送信するために端末に割り当てられる上流
方向フレームアイデンティティとタイムスロット数、お
よび端末により送信される非同期トラフィックの待ち行
列サイズを含んでいる。非同期トラフィックの長いセル
タイムスロットを割り当てるには、中央基地局24が繰り
返し待ち行列サイズのリストをスキャンして、最大（≠
０）待ち行列サイズを有する端末に長いセルタイムスロ
ットを割り当てる。リストの待ち行列サイズは、上記の
ように、上流方向の短いセルおよび長いセルに含まれる
端末のＱバイトから更新される。
この点における中央基地局24の動作は、以下の例を用
いることで最もよく説明される。以下の例は説明のため
簡略化されている。この例では、簡略化のために、中央
基地局24は、16の上流方向を含む上位フレームを構成す
る上流方向の上位フレームフォーマットを形成するもの
と仮定する。16フレームには、フレームアイデンティテ
ィバイトＦおよび図６、７、８に示されるフォーマット
が以下の例のように割り当てられる。
この割り当てに示されるように、各上位フレームの奇
数上流方向フレームは、16〜23までの連続する値を有す
る対応の下流方向フレームのフレームアイデンティティ
バイトＦによって識別される。これらフレームはすべ
て、図７に示すフレームフォーマットを有し、長いセル
のみが含まれ、以下に述べるように端末からの同期およ
び／または非同期トラフィックに使用される。各上位フ
レームのフレーム２および10は、それぞれ値が32、33で
ある対応の下流方向フレームのフレームアイデンティテ
ィバイトＦによって識別される。これらフレームは、図
６に示されるフレームフォーマットを有し、短いセルの
みが含まれ、端末が待ち行列サイズを同期してポーリン
グするために使用される。各上位フレームの他の偶数フ
レームは、48から53までの連続する値を有する対応の下
流方向フレームのフレームアイデンティティバイトＦに
よって識別される。これらフレームはすべて、図８に示
すフレームフォーマットを有し、端末が待ち行列サイズ
を同期してポーリングするために使用される短いセル
と、ここでは端末からの同期および／または非同期トラ
フィックに使用されると仮定される長いセルの両者を含
む。なお、長いセルは端末からの同期トラフィックにも
同じく使用することができる。
以上の割り当てによって、各上位フレームには全体で
（２×101）＋（６×31）＝388個の短いセルが供給され
る。各上位フレームにより多くの端末をより多くの短い
セルとともに収容するには、例えば、より長い上位フレ
ームを供給したり、上位フレームのフレーム分配を変え
たりすればよいことが明らかである。
各端末が制御および信号の目的で使用されていると
き、各端末は中央基地局24によって、下流方向フレーム
の45番目のATMセル、さらに／または、下流方向フレー
ムの他のATMセルを使用して割り当てられる。また、同
様に、各上流方向の上位フレームにおいては、各端末
は、短いセルを送信するためのフレームアイデンティテ
ィおよび短いセルタイムスロット数を用いて割り当てら
れる。例えば、任意の端末にフレームアイデンティティ
33およびその短いセルに対するタイムスロット数19が割
り当てられる。端末はこの情報を記憶し、図４に示すよ
うに下流方向信号フレームをモニタする。各下流方向フ
レームの初めの４バイトのSYNC語を検出するにあたり、
端末は次のバイトＦをチェックし、それが割り当てられ
た値である33に一致するかを確かめる。もし一致してい
れば（上記より明らかなように、毎16フレーム中10番目
毎に起こる）、図６に示すように（端末に記憶され以下
の方法で決定される）その端末の整列遅延と、図９に示
すように上流方向フレームの初めの18個の短いセルタイ
ムスロット遅延の合計に等しい遅延の後、端末は短いセ
ルを送信する。従って、端末が送信する短いセルは、各
上流方向の上位フレームの10番目のフレームでセルSC19
としてDFTU20に供給される。
なお、タイムスロット数を上記のように割り当てるの
でなく、そのセルを送信する実際のタイムスロット遅延
を、中央基地局24から各端末に割り当てられる。
同様に、ネットワークのすべての端末が、各上流方向
の上位フレーム中で一つの短いセルを送信することがで
きる。これは、各下流方向フレームの割り当てられた短
いセルおよび一つのフレームアイデンティティバイトＦ
の領域を通じて、端末をポーリングするために下流方向
で必要となる情報をほとんど用いずに達成される。どの
端末も短いセルをより頻繁に送信することができ、ま
た、長いセルの同期トラフィックについても以下に述べ
るように、同様であり、より長い上位セルあるいは上流
方向フレームに対する上位−上位セルを用いてより少な
い頻度でセルを送信する。長いセル中の同期セルは同様
の方法で取り込まれる。上記の割り当てによって、同期
トラフィックが各上流方向の上位フレームの奇数フレー
ムの長いセルに含まれる（図７に示すようにフレームに
つき13）。しかし、同期トラフィックについては、異な
る端末には異なるビットレートが必要となる。
上位フレーム当たり一つの長いセルが、同期トラフィ
ック用のあらゆる端末に割り当てられ、最大192kb/s
（この例では）までのペイロードビットレートが供給さ
れる。より長い上流方向の上位フレームではこのビット
レートの細分性が小さくなる。例えば、48フレームの上
流方向の上位フレームでは、64kb/sの細分性が供給され
る。同じ方法で中央基地局24により上位フレームにつき
ひとつの長いセルが端末に供給される。従って、端末に
はフレームアイデンティティ値、例えば17、タイムスロ
ット数、例えば６が割り当てられ、これに従って端末
は、17に等しいフレームアイデンティティバイトＦを有
する下流方向フレームをチェックし、この検出の際に、
端末の整列遅延と上流方向フレームのはじめの５つの長
いセルのタイムスロット遅延の後に長いセルを送信す
る。
高次のビットレートの同期トラフィックに対しては、
各上流方向の上位フレームの多重の長いセルが端末に割
り当てられる。これは、端末にフレームおよびタイムス
ロット数を多重に割り当てることで達成されるが、端末
設計が不必要に複雑になる。あるいは、各上位フレーム
で同じフレームアイデンティティを一回以上供給するこ
とによっても達成できるが、フレームアイデンティティ
の反復によって作動した端末すべてについて、その同期
トラフィック送信レートが同様に増加するために複雑に
なる。好ましくは、高次のビットレートの同期トラフィ
ックは、フレームアイデンティティおよびタイムスロッ
ト数と並んで中央基地局から各端末に供給され、中央基
地局に記憶されたマスキングフィールドを通じて供給さ
れる。
例えば、上流方向フレーム２つにつき一つの長いセル
のレートに対応する、1.536Mb/sの同期トラフィックビ
ットレートが端末に必要であるとすると、上記の割り当
てに従って16〜32のうちのいずれかの値に等しいフレー
ムアイデンティティ値を、マスキングフィールドととも
に、端末に割り当てることができる。マスキングフィー
ルドは、端末に対して、端末が送信を行う上流方向フレ
ームを識別するためにフレームアイデンティティバイト
Ｆの比較を行う際に下位３ビットを無視するように表示
する。従って、例えば、フレームアイデンティティ値00
010XXX（Ｘは無視できるビットを示す）、マスキングフ
ィールド00000111が端末に割り当てられる。ここで２進
法の０は比較されるビット、２進法の１は比較されない
ビットを示す。図12を参照して以下に述べるように、端
末は割り当てられた値とフレームアイデンティティバイ
トＦについて、各下流方向フレームでマスキングフィー
ルドに関連して比較を行う。これによって（この例で
は）、各奇数上流方向フレームに対して一致が成り立
つ。端末はこのような各上流方向フレームの割り当てら
れたタイムスロットに長いセルを送信し、所望の同期ト
ラフィックビットレートが達成される。
ネットワークの細分性（上位フレーム当たりの１つの
長いセル）が多くの任意のビットレートに対しても同様
の手順が行われる。上記のように、必要ならば、端末に
短いセルが割り当てられるためにもこの手順を用いても
良い。また、同期トラフィックのために供給される中間
サイズのセルについても等しく適用される。
残りの各上流方向の上位フレームの長いセル、すなわ
ち同期トラフィックに使用されない奇数フレームの長い
セル、および図８に示すフォーマットを有するフレーム
中の長いセルは非同期トラフィックに利用される。上記
のように、中央基地局24は非同期トラフィック待ち行列
サイズリストを維持し、各端末について、端末からの各
バイトＱに従ってこれを更新し、このリストに従って長
いセルを端末へ割り当てる。
このために、中央基地局24が非同期トラフィック待ち
行列サイズリストから決定する各端末26に対し、上流方
向フレームで使用できる長いセルタイムスロットが割り
当てられるため、中央基地局は、図４に示される15個の
非同期許可AG1〜AG15のうちの一つとして、対応する下
流方向フレーム中にその端末の２バイトのアドレスT.A
D.を挿入する。ある中央基地局で使用される特定の非同
期許可の数は、端末が長いセルの上流方向送信を行うた
めに使用する長いセルタイムスロットの数を示す。いず
れの上流方向フレームにおいても、図７に示される長い
セルタイムスロットの数は、（これまで述べたように）
最大13であるので、下流方向フレームの15の非同期許可
AGのうち初めの13だけで非同期トラフィックのいかなる
長いセルタイムスロットも識別できる。
例えば、中央基地局24で上流方向の上位フレームの５
番目のフレームの８番目のタイムスロットが非同期トラ
フィックに対して用いられると決定されると、上記の割
り当てに従ってその値が18のバイトＦを有する対応の下
流方向フレームでは、中央基地局24は、端末26のアドレ
スT.AD.を非同期許可AG8として、そのタイムスロットを
割り当てようとするアドレスに挿入する。ゼロでない非
同期待ち行列サイズを有する各端末は、各下流方向フレ
ームでその端末アドレスについて非同期許可AGをモニタ
する。いかなる非同期許可、例えば、AGnにおいて自己
のアドレス検出するにあたり、端末は、その整列遅延と
それに先行するｎ−１個の長いセルタイムスロット（お
よび図８の上流方向フレームフォーマットの場合、先行
する短いセルタイムスロット）のタイムスロット遅延に
従って、対応する上流方向フレームのｎ番目の長いセル
タイムスロットの長いセルを送信する。
このようにすべての使用可能な長いセルタイムスロッ
トは、それを必要とする端末に動的に割り当てられ、そ
れは中央基地局24によって同じく動的に更新される非同
期タイムスロット待ち行列サイズリストから決定され
る。
上記のように、各端末26にはその整列遅延が記憶さ
れ、セルが上流方向に送信される時間が決定されなくて
はならない。各端末は、また、その自己アドレスT.AD.
を必要とする。端末とネットワークの初期接続におい
て、これは以下の方法によって達成される。
中央基地局24はまず、接続される端末のシリアル番
号、端末に割り当てられるアドレスT.AD.、および使用
可能な長いセルタイムスロットの連続する中間に位置す
る非同期トラフィックに対する長いセルの割り当てを含
む放送メッセージを下流方向へ送る。端末はそのシリア
ル番号を識別する。シリアル番号は例えば、製造の際に
端末に配線される。端末は、割り当てられた端末アドレ
スを記憶し、割り当てられたタイムスロットで上流方向
へ長いセルを送信することによって応答する。中央基地
局24またはDFTU20は、DFTUで受信された長いセルのタイ
ミングから、端末に必要な整列遅延を決定し、これを下
流方向ATMセルで端末に送る。
上記の発明に従って行われる通信は、格段な有利さが
ある。特にすべての端末は、下流方向帯域に対し比較的
小さな要求によって周期的な方法で、ポーリング信号
（端末アドレスと非同期待ち行列サイズ）を送信するこ
とができる。上流方向フレーム中で端末からの同期トラ
フィックは、異なる端末に対して異なるデータレートで
簡単に取り込まれ、どの端末も中央基地局にアドレスさ
れた非同期の長いセルによって、同期トラフィックに対
する長いセルタイムスロットを要求できることがわか
る。さらに、ほぼすべての上流方向の帯域容量を充満こ
とによって非同期トラフィックを収容し、異なる端末か
らの上流方向信号に対する衝突検出を必要としない。こ
れにより、中央基地局によって非同期の上流方向信号に
対する最大応答時間が保証され、例えば、所望の顧客テ
レビ番組選択信号に対する応答にとって望ましいものと
なる。
中央基地局24は、ポーリングおよび上記の非同期待ち
行列サイズが維持される一つあるいは多数のコンピュー
タと、下流方向のTDMフレームを生成し送信するための
従来のハードウエアとによって構成され、上記の上流方
向TDMAフレームを受けて応答し、一般に端末26と通信を
行う。DFTU20は下流方向の光信号を受け、下流方向フレ
ームを変調し、さらに、上流方向信号を受けてこれを中
央基地局へ光信号として送信する簡単な装置でよい。ま
た、必要ならば、中央基地局24のいくつかあるいはすべ
ての機能を、DFTU20に持たせることも可能である。
各タップボックス16は、好ましくは、図10に示される
構造を有する。図10によれば、タップボックスは方向性
カプラ40、保護ユニット42および電源ユニット44を含
む。信号は、方向性カプラ40、保護ユニット42を介し
て、同軸ケーブル10から従来の方法で送信される。ま
た、タップボックスへの電源は、同軸ケーブル10から電
源ユニット44に既知の方法で供給される。上流方向信号
は、また、保護ユニット42と方向性カプラ40を介して同
軸ケーブル10に供給される。
ダイプレックスフィルタ46は、下流方向6MHzテレビチ
ャネルを破線で示されるアンプ50を含むオプションのパ
ス48に分流する。上記の下流方向QAM信号はダイプレッ
クスフィルタ46からQAM受信機（Rx）52に方向性カプラ5
4を介して供給される。上流方向BPSK信号はBPSK送信機
（Tx）56から方向性カプラ54を介してダイプレックスフ
ィルタ46へ供給される。送信機56には、このタップボッ
クスに接続された端末から同軸ドロップケーブル18、ダ
イプレックスフィルタ58、BPSK受信機60、制御ユニット
62を介して、上流方向セルが供給される。制御ユニット
62は、それ自身の上流方向セルを生成する。制御ユニッ
ト62は、また、下流方向信号をBPSK送信機64に供給す
る。BPSK送信機64の出力は、ミキサ66でパス48からの下
流方向6MHzのテレビチャネルと組み合わされ、ダイプレ
ックスフィルタ58を介して同軸ドロップケーブル18に供
給される。この下流方向信号は図４に示すフレームフォ
ーマットを有するが、送信機64は制御ユニット62によっ
て制御され、ライン68で表される制御パスを介して、タ
ップボックスに接続される端末に対してQAM受信機52が
受信したATMセルのみが同軸ドロップケーブル18に供給
される。他方のATMセルは空白セルに置き換えられる。
図11は端末26のブロック図を示すものである。下流方
向6MHzのテレビチャネルは、同軸ドロップケーブル18に
結合されたダイプレックスフィルタ70によってパス72へ
分流される。下流方向BPSK信号はダイプレックスフィル
タ70から方向性カプラ74を介して、BPSK受信機（Px）お
よびデコーダユニット76へ供給される。カプラ74は、ま
た、上流方向BPSK信号をBPSK送信機（Tx）およびエンコ
ーダユニット78からダイプレックスフィルタ70へ結合す
る。ユニット76は、下流方向信号を図４のフレームフォ
ーマット中のATMセルから、これら信号を使用する装置
（例えば、ディジタルテレビ受信機、またはコンピュー
タ）に供給し、バイトＦおよびAGを比較ユニット（COM
P.）80へ供給し、記憶装置82に記憶された値との比較が
行われる。ユニット78には同期信号、およびバッファ84
を介して非同期信号が供給され、比較ユニット80からの
出力と全てのユニット76〜84の制御に応答する制御ユニ
ット86の制御の下で上流方向送信を行う。
より詳細には、制御ユニット86は、比較ユニット80と
記憶装置82とともに各下流方向フレームでSYNC語を検出
する。すなわち、端末にアドレスされた下流方向ATMセ
ルを識別し、それによって、上述の端末アドレスT.A
D.、フレームアイデンティティ値、マスキングフィール
ド、および上流方向に送信される同期トラフィックの短
いセルと長いセルの数、および端末の整列遅延のような
割り当てられた情報を記憶装置82に記憶する。そして、
制御ユニット86は、下流方向フレームのバイトＦが、マ
スキングフィールドによってマスキングされ記憶された
フレームアイデンティティ値と一致する時、および非同
期トラフィックの上流方向送信に対する下流方向フレー
ムの非同期許可AG中に末端アドレスが現れる時を検出す
る。さらに、制御ユニット86は、端末、とくに上流方向
送信用のユニット78のタイミングを制御し、端末の非同
期待ち行列を構成するバッファ84の内容をモニタする。
従って、制御ユニット86は、短いセルに対するポーリン
グ情報を供給しユニット78を介して上流方向へ送信し、
上流方向へ送信される端末制御やテレビ番組選択のよう
な他の目的のための非同期信号を生成する。
図12は、比較ユニット80が、各下流方向フレームのバ
イトＦと記憶装置82に記憶されたフレームアイデンティ
ティおよびマスキングフィールドとを比較する構成を詳
細に示したものである。図12に示されるように、各下流
方向フレームの８ビットからなる各バイトＦは、それぞ
れの排他的NORゲート90の一つの入力に供給され、その
もう一方の入力には、記憶装置82に記憶されたフレーム
アイデンティティFR.ID.の対応するビットが供給され
る。各ゲート90の出力は入力ビットが一致するときに２
進法の１となり、それぞれのORゲート92の一方の入力に
供給され、マスキングフィールドMASKの対応ビットが、
そのゲートの他の一方の入力に供給される。８つのORゲ
ート92の出力はANDゲート94の入力に供給される。ANDゲ
ート94の出力は、マスキングフィールドビットの全てが
２進法の０となり、FR.ID.およびバイトＦビットが一致
するときに２進法の１となる。
上記のネットワーク通信でもメリットが大きいが、そ
れをさらに増強することができる。とくに図６から理解
されるように、各短いセルの送信には、比較的大きなオ
ーバーヘッドが存在し、そのためのセルサイズは３バイ
トの情報につき８バイトとなる。図７の長いセルについ
ては、オーバーヘッドの割合はずっと小さくなるもの
の、小さいとはいえない。短いセルと長いセルの間の他
のセルサイズについても、オーバーヘッドは大きい。
このオーバーヘッド、特にプリアンプルが必要となる
のは、端末26中のBPSKTx.およびエンコーダユニット78
の一部およびタップボックス16中のBPSKTx.ユニット56
の一部を構成する上流方向信号変調器が非同期で動作す
るためであり、それによってタップボックス16およびDF
TU20のBPSKRx.ユニット60中の復調器が、送信される情
報が確実に受信される前に、入力される信号に周波数、
周期が同期する。従って、上流方向TDMAFは異なる端末
からの時分割多重セルからなり、受けたフレームの端末
の位置は同期的に決定されない。
この欠点は、より複雑な高価なモデム技術、特に同期
モデムを用いることで回避される。この場合、BPSK送信
機および受信機はすべて、DFTU20から下流方向へ供給さ
れる信号によって、正確なフェーズアラインメントに維
持される。これら信号は、図４に示される各下流方向フ
レーム中で、10の信号バイトSIG.で運ばれる。フェーズ
アライメントは公知の方法で行われ、各モデムを同期す
るために必要な調整を行うために信号フォーマットを用
いても良い。
このように同期モデムを使用すれば、セルを上流方向
に送信するためのオーバーヘッドバイトを必要としな
い。この場合、各短いセルは端末アドレスT.AD.とバイ
トＱの３バイトからなり、810バイトの上流方向フレー
ムは、ちょうど270個の短いセルを収容する。各長いセ
ルは、バイトＱおよび53バイトのATMセルからなる54バ
イトからなり、ATMセルではヘッダは端末アドレスT.AD.
を送信するために使用され、810バイトのうちの一つの
上流方向フレームはちょうど15個の長いセルを収容す
る。（あるいは、ATMセルヘッダ中のGFCフィールドを使
用することによって、各長いセルは53バイトのATMセル
のみからなるようにするならば、非同期待ち行列サイズ
が運ばれるようできる。）この理由によって、図４に示
される下流方向フレームは15個の非同期許可AGを含み、
上流方向に送信される最大15個の長いセルに応答する。
このような配置によって、短いセルと長いセルの関係は
都合良く維持され、図８を参照して上に述べたように、
同じ上流方向フレームで短いセルと長いセルを組み合わ
せることが簡単になる。例えば、音声トラフィックを送
信する中間サイズのセルは、このような配置では、好都
合なことに各６、９、18、27バイトからなっている。
発明の特定の実施例について詳細に述べたが、クレー
ムによって定義される発明の観点に逸れない限りで、様
々な変更、変形、応用を行うことができる。
例えば、既に示されたように、短いセルおよび長いセ
ルの大きさは特定の必要性に応じて変化させても良い。
他サイズのセルによって、特別の必要性や上流方向トラ
フィックの型に合わせることができる。あるいは、さら
に、異なるサイズの短いセルによって、端末から上流方
向への同期トラフィック、例えば、上流方向音声信号の
ための１以上の追加バイトを含めることもできる。さら
に、このようなセルが既にこれらの端末に対する非同期
待ち行列サイズを含むバイトＱを含んでいる限り、中央
基地局24への上流方向にポーリング信号（すなわち、バ
イトＱ）を通信するためのみに使用される短いセルは、
上流方向へ同期トラフィックを送信するセルが割り当て
られている端末に対しては、省いてもよい。
さらに、上記の特定のビットレート、RFスペクトル、
変調方法は、ただ例として挙げられたものであり、発明
はこれらに限定されるものでない。例えば、上記のよう
に、通信ネットワークには、下流方向、上流方向フレー
ムに１対１の相関関係がある。すなわち、両フレームは
125μｓのフレーム周期を有し、下流方向フレームは上
流方向フレームのタイミングを決定する。このことは、
上に述べたように、各上流方向フレームに対するフレー
ムアイデンティティバイトＦと非同期許可AGを供給する
際に特に都合がよいが、発明はこれらに限定されるもの
でない。代わりに、例えば、単一の下流方向フレームを
用いて、複数の上流方向フレームに対する非同期許可を
識別し供給してもよい。その場合、下流方向フレーム周
期の倍数となる。
同様に、上流方向、下流方向への送信に使用されるビ
ットレートは異なる無関係のものであってもよい。例え
ば、下流方向への送信には、64−QAMを用いて、6MHzチ
ャネルで約28Mb/sのビットレートを供給してもよい。フ
レーム周期は固定されないが、好ましくは、電話通信ネ
ットワークとの一貫性を保つためにも125μｓにするの
がよい。下流方向フレームは図４に示すフォーマットを
必ずしも有する必要はなく、特に、異なる型の同期と非
同期トラフィックの混合のような任意の内容を有する異
なるペイロードを送信することができる。
さらに、発明は上記のネットワークの物理的な形式に
限定されない。特に、上記のネットワークの一部あるい
は全部を２つの部分に分割して、以下のような変更を行
っても良い。すなわち、第１の部分では、中央基地局24
が各タップボックス16と通信を行い、中央基地局はタッ
プボックスを端末として扱う。第２の部分では、各タッ
プボックスが中央基地局と通信を行い、端末26が接続さ
れる中央基地局として機能することで、顧客家庭へのロ
ーカルエリアネットワークが供給される。端末とタップ
ボックス間の信号の距離およびビットレートを、タップ
ボックスと中央基地局の距離よりも短く、低くするとい
う観点から、このような分割を行えば、上に述べたよう
に２つの異なるモデムをネットワークの異なる地点で使
用することが簡単になる。すなわち、同期モデムの使用
により、ネットワークの第１の部分においてオーバーヘ
ッドが少なく、あるいは全くなくなり、さらに、非同期
モデムの使用により、上流方向セルに対するオーバーヘ
ッドがネットワークの第２の部分で必要となる。
さらに、図５を参照して上に述べたように、ATMセル
ヘッダをさらにアイデンティティであるBOX ID.、T.I
D.、CH.ID.に分割することも固定的なものではなく、変
化させることが可能である。例えば、同じタップボック
スに接続される端末の数を異なるようにしてもよい。特
に、１以上のマスキングフィールドを、例えば、各タッ
プボックスに割り当てて、これらのアイデンティティの
マスキングをフレームアイデンティティバイトＦのマス
キングの方法と同様に行うことができる。これにより、
これらアイデンティティの境界は、タップボックスごと
に異なるようになり、タップボックスオーバータイムの
ために変えることが可能になる。
上記の通信ネットワークは、端末からのポーリング信
号に対する対応上流方向フレームを識別するためのフレ
ームアイデンティティバイトＦと非同期信号に対する上
流方向タイムスロットが割り当てられる端末を識別する
非同期許可AGの両者を下流方向フレームで供給する点で
特に有利である。すなわち、より一般的には各々は他の
一方から独立して供給される。従って、フレームアイデ
ンティティバイトＦおよび非同期許可AGは、下流方向オ
ーバーヘッド情報に含まれ、端末が上流方向フレームで
それぞれのタイムスロットで送信を行うことを認可する
認可情報の形式は異なる。本発明によれば、どちらかの
形式の認可情報、あるいは両者を、特定の通信ネットワ
ークに供給することが可能である。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−229733（ＪＰ，Ａ) ＮＴＴ Ｒ＆Ｄ，Ｖｏｌ．42，Ｎｏ. ７（1993−７−10），岡田賢治他，低速 光加入者伝送システムの構成法，ｐ. 857−868 電子情報通信学会技術研究報告，ＣＳ 92−５（1992−５−28），大澤智喜他, 光加入者システム用フレームドパイプラ インポーリングによるチャネル割当方 式，ｐ．27−32 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04J 3/00 - 3/26 H04L 12/28

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】分配ネットワーク中で中央基地局と複数の
    端末間で情報通信を行う方法において： 中央基地局内で、分配情報およびオーバーヘッド情報を
    中央基地局から複数の端末に送信するために下流方向の
    TDMフレームを決定し、端末から中央基地局へそれぞれ
    のタイムスロットに情報を送信するために上流方向のTD
    MAフレームを決定し、各上流方向フレームはフレームア
    イデンティティ（以下、識別子ともいう）を有し、その
    フレームアイデンティティは対応する下流方向フレーム
    のオーバーヘッド情報中に含まれ； 各端末内で、上流方向に送信する非同期情報をバッファ
    し、端末に割り当てられた上流方向フレームアイデンテ
    ィティとタイムスロットアイデンティティを記憶し、記
    憶された上流方向フレームアイデンティティに対する下
    流方向フレーム中のオーバーヘッド情報をモニタし、さ
    らに、記憶された上流方向フレームアイデンティティが
    下流方向フレームのオーバーヘッド情報に検出される
    と、バッファされた非同期情報の待ち行列サイズを示す
    情報を下流方向フレームに対応した上流方向フレームの
    割り当てられたタイムスロットで送信し； 中央基地局で、端末からの待ち行列サイズの表示に従い
    上流方向フレームのタイムスロットを端末に割り当て、
    上流方向フレームに対応する下流方向フレームのオーバ
    ーヘッド情報にこのタイムスロットに割り当てられた各
    端末識別子およびこれら端末に割り当てられたタイムス
    ロットを示す情報が含まれるようにし；さらに バッファされた非同期情報を含む各端末内で、下流方向
    フレームでオーバーヘッド情報をモニタして端末識別子
    を表示し、下流方向フレームのオーバーヘッド情報中に
    自己の端末識別子が表示されたことが検出されると、バ
    ッファされた非同期情報を下流方向フレームに対応する
    上流方向フレームの割り当てられたタイムスロットで送
    信することを特徴とする情報通信方法。
  2. 【請求項２】請求項１記載の情報通信方法において： 下流方向、上流方向フレームは同じフレーム周期を有
    し、さらに端末を上流方向フレームに同期させるため
    に、下流方向フレーム中にオーバーヘッド情報中の同期
    情報を含むことを特徴とする情報通信方法。
  3. 【請求項３】請求項１または２記載の情報通信方法にお
    いて：さらに、 端末で上流方向フレームのタイミングを遅らせるため
    に、中央基地局から端末までの距離に逆比例する整列遅
    延を各端末に記憶させるステップを含むことを特徴とす
    る情報通信方法。
  4. 【請求項４】請求項１乃至３のいずれかに記載の情報通
    信方法において： バッファされた非同期情報を送信するために割り当てら
    れた上流方向フレーム中のタイムスロットは、バッファ
    された非同期情報の待ち行列サイズを表示する情報を送
    信するために端末に割り当てられたタイムスロットより
    も大きいことを特徴とする情報通信方法。
  5. 【請求項５】請求項１乃至４のいずれかに記載の情報通
    信方法において： バッファされた非同期情報を送信するために各端末に割
    り当てられたタイムスロットを示す表示は、下流方向フ
    レーム中のオーバーヘッド情報に対応させることを特徴
    とする情報通信方法。
  6. 【請求項６】請求項１乃至５のいずれかに記載の情報通
    信方法において： 少なくとも一つの端末から、それぞれの上流方向フレー
    ムの割り当てられたタイムスロットに、バッファされた
    非同期情報の待ち行列サイズを表示する情報と共に、同
    期情報を送信するステップを含むことを特徴とする情報
    通信方法。
  7. 【請求項７】請求項１乃至６のいずれかに記載の情報通
    信方法において：さらに、 上流方向に送信される同期情報を有する少なくとも一つ
    の端末において、同期情報送信のために中央基地局によ
    って端末に割り当てられた上流方向フレームアイデンテ
    ィティおよびタイムスロットアイデンティティを記憶
    し、前記の記憶された上流方向フレームアイデンティテ
    ィに対し下流方向フレームでオーバーヘッド情報をモニ
    タし、下流方向フレーム中のオーバーヘッド情報に前記
    の記憶された上流方向フレームアイデンティティが検出
    されると、下流方向フレームに対応する上流方向フレー
    ムの割り当てられたタイムスロットで同期情報が送信さ
    れるステップを含むことを特徴とする情報通信方法。
  8. 【請求項８】請求項６または７記載の情報通信方法にお
    いて： 下流方向フレームのオーバーヘッド情報で同期情報を送
    信するために、前記の少なくとも一つの端末に、端末内
    で前記の記憶された上流方向フレームアイデンティティ
    を検出する際、その一部をマスキングするマスキングフ
    ィールドを記憶させるステップを含むことを特徴とする
    情報通信方法。
  9. 【請求項９】分配情報およびオーバーヘッド情報がTDM
    フレームで中央基地局から端末へ下流方向へ送信される
    分配ネットワークで、端末に上流方向送信容量を割り当
    てる方法において： 端末から中央基地局へ送信を行うために、少なくとも２
    つの異なる大きさのタイムスロットが存在する上流方向
    TDMAフレームを供給し、前記上流方向TDMAフレームに対
    応した下流方向フレーム中のオーバーヘッド情報のフレ
    ームアイデンティティによって各上流方向フレームを識
    別して、端末が各上流方向フレームに対するタイムスロ
    ットを決定するようにし； 端末から上流方向へ送信されるバッファされた非同期情
    報に対する上流方向待ち行列サイズ情報を送信するため
    に、少なくともいくつかの端末に第１の大きさのタイム
    スロットを割り当て、各端末は、割り当てられたタイム
    スロットのアイデンティティと待ち行列サイズ情報を送
    信するための上流方向フレームアイデンティティを記憶
    し、下流方向フレーム中のオーバーヘッド情報をモニタ
    して割り当てられたフレームアイデンティティを検出
    し、前記下流方向フレームに対応した上流方向フレーム
    中に割り当てられたタイムスロットへ待ち行列サイズ情
    報を送信し；さらに、 そのタイムスロットに割り当てられた各端末およびこれ
    らの各端末に割り当てられたタイムスロットを表示する
    情報を中央基地局から下流方向フレーム中のオーバーヘ
    ッド情報で送信することによって、待ち行列サイズ情報
    に応じて第２の大きさのタイムスロットを端末に割り当
    て、送信されるバッファされた非同期情報を有する各端
    末は下流方向フレーム中のオーバーヘッド情報をモニタ
    して自己の端末識別子を検出し、バッファされた非同期
    情報を下流方向フレームに対応する上流方向フレームの
    割り当てられたタイムスロットで送信するステップを含
    むことを特徴とする上流方向送信容量割当て方法。
  10. 【請求項１０】請求項９記載の上流方向送信容量割当て
    方法において： バッファされた非同期情報の送信のために割り当てられ
    た第２の大きさのタイムスロット表示は、下流方向フレ
    ーム中のオーバーヘッド情報に対応させることを特徴と
    する上流方向送信容量割当て方法。
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