JP3866713B2 - マルチユーザ1ポイント対多ポイント型デジタルデータ送信システムによるデータ送信の方法 - Google Patents
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Description
本発明は物理媒体(6)での双方向通信の種々のユーザモデム(1)にあてはまる。本方法は、各宛先ユーザモデム(1b−1d)に必要な帯域幅および最大待ち時間の値を維持しつつ、1つのユーザモデム(1a)と多くの宛先ユーザモデム(1b−1d)との間の、種々の速度における情報の多重送信を可能にする。
【0002】
本方法は、1つのモデム(1a)から多くの宛先ユーザモデム(1b−1d)へ、種々の速度で、情報の種々のフレームを送信することを備え、さらに、上記フレームのある割合を確保することにより、ユーザモデムあたりのサービス品質を達成する。またこの方法は、送信されるパケットを1まとめにしまたは分割することにより、上記フレーム中で各ユーザモデムへ送信されるパケットを動的に割り当てる規準を提供する。
【背景技術】
【0003】
種々のモデムが同じ物理媒体を使用して互いに情報を送信する1ポイント対多ポイント型システムの使用は、従来技術で知られている。このシステムの主な問題は、もし、現実にはありそうもないが、各ユーザに関し送信ネットワークが対称でないと、ユーザモデムは、下り方向(ユーザモデム送信機からもう1つのユーザモデムの受信機へ流れるチャネル)の減衰とチャネルノイズが、各場合に関わっている送信機と受信機および各時点におけるチャネルの状況によるという事実のため、種々の送信機から等しいレベルの品質で情報を受信できない。
【0004】
この問題は、今日入手可能な1ポイント対多ポイント型システムにおいて、異なるタイプのトラフィックを送信可能にするのに必要な、帯域幅要求および最大待ち時間の両方を維持することをとても困難にする。
【0005】
低電圧電気ネットワークまたは移動体ネットワークの場合のように、時間における送信媒体の応答が固定ではなく変動する場合、この技術的問題は、全ての時点における待ち時間と帯域幅に関する要求を維持可能にするように通信の構成を変更する必要性のため、より重要になる。
【0006】
本発明はこの技術的問題を解決し、上記物理媒体および上記通信の特性に依存しないで、上記サービス品質の要求(帯域幅および最大待ち時間)を維持できる。
【0007】
通信におけるサービス品質(QoS)を含むことを可能にする他のシステムは従来技術として存在する。これに関連して、スペイン特許出願第200003024号、「デジタルデータの電気ネットワークでの1ポイント対多ポイント型システムおよびそのシステムの送信方法」、およびスペイン特許出願第200100916号、「電気ネットワークでのデータの1ポイント対多ポイント型デジタル送信のためのマルチユーザシステムにおけるデータの多重アクセスおよび多重送信のための方法」を説明すると、両方とも、電気ネットワークでの1ポイント対多ポイント型通信に関するサービス品質(QoS)を含む解決法を与え、1つの送信機(ヘッドエンドモデム)が種々のユーザ(ユーザモデム)と通信する。本発明における方法は、この方法を改良して、1ポイント対多ポイント型通信において、サービス品質(帯域幅および待ち時間に関して)を含むことを可能にするので、どのユーザモデムも任意の他のユーザへ情報を送信できて、また、通信は、低電圧電気ネットワークなどの可変時間媒体に限定されず、1ポイント対多ポイント型送信における通信チャネルとして使用される、他の任意の送信媒体においても使用可能である。
【0008】
もう1つの関係ある背景技術は特許文献1において発見可能であり、この特許文献1は、データサービスチャネル内のデータパケットを、1つ以上のデジタルビデオ信号チャネル内のデータと多重化して、多重化された出力信号を形成することに関する。上記データサービスチャネル内のデータは、制御データ、条件付きアクセスデータ、電子番組表、ページ化データサービス、サービス情報、ブロードキャストインターネット情報、および金融株情報などのビジネス情報を含んでもよい。データパケット各々は要求到達時間を示すタイムスタンプを備え、データパケットはタイムスタンプ順で待ち行列の中に分類される。データサービスチャネルの緊急性は、待ち行列の長さおよび要求到着時間の関数として計算される。データサービスチャネルに割り当てられた、多重化された出力信号のビットレートの割合は、その緊急性に応じて変化する。エラーの値が各データパケットに関して計算され、待ち行列の出口への予想到達時間および要求到着時間の間のエラーを表し、データチャネルの緊急性はエラーの値の平均として導出される。この平均は加重平均でもよい。
【0009】
それ故、本発明は、減衰、ノイズおよびチャネル応答が、各ユーザモデムに関し、周波数だけでなく時間でも動的に変化するときを含む上記要求を維持する方法を与える。
【0010】
本発明の技術分野は遠距離通信の分野、さらに具体的に言えば、任意の通信手段を使用する種々のユーザ間の双方向通信である。
【特許文献1】
欧州特許出願公開第0937−290−A2号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
発明の名称に示したように、本発明は、マルチユーザ1ポイント対多ポイント型デジタルデータ送信システムによるデータ送信の方法から構成される。この方法は、下り方向のチャネルで送信媒体内でのアクセス制御を実行する手段、いいかえれば、1つのユーザモデムから多くの他のユーザモデムへ送信が実行される方法に適用される。
【0012】
本発明における上記方法の主な目的は、各ユーザモデムにより確立される最大待ち時間要求にしたがってデジタルデータが送信される異なるユーザモデム間での物理媒体で利用可能な帯域幅を分散することにより、送信能力を最大にすることである。
【課題を解決するための手段】
【0013】
前の段落で示された、目的を達成するため、および不便さを避けるために、本発明は、種々のユーザモデムが物理媒体での双方向通信であるマルチユーザ1ポイント対多ポイント型デジタルデータ送信システムの下り方向のデータの送信のための新しい方法を開発した。下り方向のチャネルは、情報を受信する一連のユーザモデムへ情報を送信するユーザモデムによりどちらが使用されるかであり、上り方向のチャネルは定義により反対方向である。
【0014】
本発明に記載の方法は、同じ物理媒体を使用して、異なるユーザモデムへ、異なる速度での情報の送信を備えるので、異なる送信速度および異なるユーザに適応可能な下り方向のチャネルにおける時分割が実行されるので、パケットの大きさが通信手段にとって最適化され、上記パケットの大きさは送信機により通信の上部層において使用される上記パケットの大きさとは異なってもよいので、および、複数のユーザモデムまたは複数のユーザモデムの複数のグループに関して異なる優先順位をもったパケットは、これらにより要求される品質に基づくチャネル時間の予約により送信されるので、特徴付けられる。
【0015】
これら全ての特性は、下り方向のチャネルの種々のユーザに関する決定された帯域幅および決定された最大待ち時間を保証可能にし、異なるユーザモデムに関する異なる帯域幅要求および待ち時間に基づく通信トラフィックに関するサービス品質(QoS)を提供する。
【0016】
種々のユーザの送信速度に適応可能な下り方向のチャネル内の時分割を実行するために、物理媒体により送信される全ての上記パケットは同じチャネル時間を占有するが異なる長さである。なぜなら、情報は異なる速度で送信され、これらの送信速度は、各ユーザモデムにより使用されるシンボルあたりのビット数に依存するからである。送信される上記パケット長は固定最大長(ビット数)以下であり得る。
【0017】
上記パケットが同じチャネル時間を占有するように、各パケットのシンボルの数は、送信機内の、通常、いわゆる最大転送単位(MTU)に固定される。このシンボルの数は、1秒あたりのビットの送信という意味での効率性および待ち時間に関してのサービス品質の間の妥協に達するのが適切である値に調整される。上記方法は、送信するパケットに使用されるユニット(MTU)からの異なるタイプのトラフィックを可能にする。種々のタイプのトラフィックの中で、最小待ち時間および帯域幅要求、固定ビットレート(CBR)のトラフィック、可変ビットレート(VBR)のトラフィック、および予約された帯域幅および固定最大待ち時間のトラフィックが可能である。
【0018】
送信されるシンボルの数がパケットあたり固定された数であるため、種々のユーザに送信されなければならない上記パケットは、送信機内でグループ分けされおよび/または分割される。この方法で、パケットの大きさは、送信に使用されるユニット、上記最大転送単位(MTU)内のシンボルの数に固定されている。
【0019】
シンボルの持続時間が固定されて常に同じであるので、送信される各パケットのシンボルの数も固定されている。
【0020】
下り方向のチャネルは、固定された数のパケットを備える一連のフレームに分割される。これらのフレーム中には、受信ユーザグループへ送信される異なる割合のパケットが予約される。各ユーザグループは、トラフィックに関する同じサービス品質要求を共有するユーザを含み、この品質は予約された帯域幅および/または最大待ち時間のことである。
【0021】
もしユーザまたは受信ユーザのグループ用に予約された割合が使用されないと、この割合は、情報を伝達する残りのモデムまたはユーザモデムのグループの間で分配できる。これは、送信されるトラフィックの決定された構成により実行される。
【0022】
各ユーザグループによりフレーム内のパケット用に予約された割合内で、上記グループ内の各ユーザは、サービス品質が、予約された帯域幅および/または最大待ち時間要求をもつかどうかに依存する各ユーザ自身のサービス品質により、ある割合をもつ。
【0023】
本発明の方法は、異なるユーザへ送信されるパケットを送信機内の一連の待ち行列へ格納することを含む。これらの送信待ち行列はユーザごとの待ち行列であって、上記パケットは優先順位にしたがって順位付けされていて、上記優先順位は上部層プロトコルにより固定されている。上記パケットを上記待ち行列内に格納することは、優先順位により順序付けられたパケットの抽出を可能にする。それ故、送信機はパケットをグループ分けし、どれが次の送信されるパケットかを決定するだけでなく、誰に送信するのか、および上記パケットのサイズを決定する。
【0024】
以下の図は本発明のより良い理解を容易にするために提供され、発明を実施するための最良の形態および特許請求の範囲の統合部分を形成するが、これらの図は、図示されているが、図に限定されない、本発明の原理の説明を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【0025】
以下に、添付の図面を参照して発明の実施の形態を説明する。
【0026】
本例は、1ポイント対多ポイント型双方向データ送信のためのデジタル送信システムに関してであり、それ故このシステムには多くのユーザモデム1がある。
【0027】
図1の例は建物2内の一連のユーザモデム1および建物3内のユーザグループ1を示す。
【0028】
本発明が下り方向のチャネルに適用可能であるので、図2は、3つのユーザモデム1a−1dへ、異なる速度vi、vi+1、およびvi+2でデータを送信するユーザモデム1aを示す。
【0029】
速度viは、送信機1aからユーザモデム1b−1dへ送信可能な、1秒あたりのビット数である。
【0030】
上記送信機は、下記のように、調停ユニットにより、物理媒体6での通信帯域幅を割り当てる責任を持つ。
【0031】
異なる送信速度をもつ1ポイント対多ポイント型システムにおいて、異なるユーザの異なる有効な待ち時間を保証するサービス品質を定義する必要が考慮される。
【0032】
各ユーザモデムの送信速度はとても異なる可能性がある。例えば、OFDM(直交周波数分割多重化)通信システムでは、速度は搬送波あたりのビット数に依存し、この最後の値は、この搬送波内の、ある複数のチャネルパラメータの品質に依存する。
【0033】
例えばこの通信システムでは、もしユーザモデム1bがもう1つのモデム1dより送信機にかなり近いと、各OFDMシンボルにおいて、モデム1dよりもモデム1bに対してより楽観的な搬送波あたりのビットの構成を与えることにより、減衰がより少ないという事実のため、品質の低下なしに、最も遠いユーザよりも最も近いユーザへより多くのビットが送信可能である。
【0034】
伝統的なシステムでは、発信元と全ての送信先を結ぶ速度は同じであり、送信される全てのパケットの最大バイト数(MTU)は固定されている。それ故、各パケットは同じチャネル時間を占有し、全ての遠隔ユーザの受信待ち時間がある値を超えないことを保証できる。これに反して、各送信先が異なる速度をもつシステムでは、もし全ての送信先に同じMTUがあると、パケットが使用するチャネル時間は上記速度に依存するので、待ち時間は保証できない。
【0035】
本発明の方法は、各チャネルの速度にと独立に、チャネル時間を全ての宛先モデムにとって等しく設定する。それ故、各宛先モデム1b−1dへの送信は、各モデムで異なる最大バイト数(MTU)をもつ。
【0036】
図2の例を考える。ここで、2つのユーザモデム1bおよび1cが選択され、モデム1bはモデム1cよりもモデム1aから離れている。モデム1aからモデム1bまでおよびモデム1aからモデム1cまでに各々関連した速度viおよびvi+1があると考える(ここで、viはvi+1よりも高い)。OFDM通信システムでは、速度v1およびvi+1は搬送波あたりのビット数に変換されることを考慮に入れると、各OFDMシンボルでは、モデム1bに関してはN1ビットを、モデム1cに関してはN2ビットを導入および送信できる。これは各シンボルが継続する時間が知られていて、各宛先モデムに関して同じだからである。
【0037】
この例では、各パケットは最大でN個のOFDMシンボルを占有する。それ故、各パケットのチャネル時間は制御され、モデム1bのMTUはN1*Nで、モデム1cのMTUはN2*Nであると計算できて、OFDMシンボルが情報を送信する全てのユーザモデムの待ち時間を保証する。
【0038】
各宛先モデムが異なる速度をもつマルチポイント構成で見出されるもう1つの問題は、異なる宛先ユーザモデム1b−1d内の受信帯域幅を保証する必要である。これを達成するために、チャネルは時分割される。例えば、OFDM通信システム内では、シンボルの数がフレーム4にグループ分けされる。各ユーザモデム1b−1dのために予約することが望まれる帯域幅を考慮に入れて、各フレームの定義が実行される。
【0039】
例えば、以前図2で提示された構成をとって、帯域幅の80%をモデム1bのために予約して、残りの20%をモデム1cのために予約することは可能である。このシナリオは図3に示される。送信機は調停ユニットを使用して、現在のパケットが送信されるべき宛先モデムを決定する。
【0040】
上記チャネルがフレーム4に分割されること、および、各パケットが同じチャネル時間を占有することを考慮に入れて、上記チャネルはパケット5に分割可能である。こうして、上記チャネルは上記調停ユニットを機能させることを助ける。
【0041】
調停ユニットは、各瞬間において、どのパケットが送信されねばならないかを決定しなければならない。上記の例では、モデム1bは80%予約され、モデム1cは20%予約され、この予約は、送信機がフレーム4の80%であるP1パケットをユーザモデム1bに送信しなければならず、フレーム4の20%のパケットであるP2をユーザモデム1cに送信しなければならないことを意味する。
【0042】
この状況で、上記調停ユニットは、フレーム中のPパケットについて、割合P1はモデム1bのユーザのパケットの割合でなければならず、割合P2はモデム1cのユーザのパケットの割合でなければないことを考慮して、各瞬間においてどのパケットを送信するかを決定する。
【0043】
各ユーザモデムへ送信されるパケットは、送信器1aに格納されている。これらの格納されたパケットの管理において、以下のことを考慮しなければならない。すなわち、各受信ユーザに関して、多くの格納されたパケットがあり、各ユーザに関するこれらのパケットの送信順序はパケットの優先順位により実行され、もし同じ優先順位の2つのパケットがある場合、これらのパケットは到着順位により送信される(最も古いパケットから最も新しいパケットの順で)。
【0044】
例えば、この格納することの可能な具体化は、各ユーザ、アドレスおよび優先順位のFIFO(ファーストイン、ファーストアウト)メモリにより達成する。調停ユニットは、どのユーザへ送信するかを決定するとき、優先順位を考慮して、送信するパケットを選択する。
【0045】
予約された帯域幅および最大待ち時間の概念を結合して、異なるサービス品質を提供する。このため、1つのパケットが送信されるときはいつも、そのパケットを受信するユーザは特定され、さらにこのパケットがもつことができる最大長(MTU)が計算される。MTUおよび受信ユーザを考慮すると、パケットの優先順位に従ってパケットは待ち行列から抽出され、次に、パケットは集められる。最大長のパケットを作るために、パケットは結合されるだけではなく、この宛先ユーザモデムのために計算された最大長(MTU)に調整するために、パケットは分割される。
【0046】
ユーザは、要求されるサービス品質に応じてグループ分けされる。サービス品質の要求のないユーザのグループも存在し、すなわち、そのユーザは帯域幅および最大待ち時間を要求しない。サービス品質要求のないユーザのためのパケットは、調停ユニットがサービス品質を要求するユーザへ送信するパケットがないときに、フレームに入る。
【0047】
例えば、3つのユーザモデム1b−1dがある状況で、ユーザモデム1bが80%予約していて、ユーザモデム1cが20%予約していると、ユーザモデム1dは0%予約している。調停ユニットはモデム1bおよびモデム1cへ常にパケットを送信し、これらのユーザモデムのためのパケットをもたない場合、データをモデム1dへ送信する。ユーザモデム1dはチャネル速度vi+2をもち、それ故、ユーザプロファイル(この例ではユーザモデム1bおよびユーザモデム1c)の待ち時間に影響しないMTUをもつ。
【0048】
特に、ユーザは2つの主なグループ、すなわち、予約された帯域幅の割合をもつグループ(タイプA)および予約された割合をもたないグループに分割される。調停ユニットはタイプAに優先順位を与える。全てのタイプBのための予約された帯域幅の割合を考える可能性が存在し、それによって上記全てのタイプBユーザがとても狭い帯域幅ではあるがパケットを受信することを保証する。第3の選択肢は、上記全てのタイプBユーザを、全体として1つの追加のタイプAユーザと考えることから構成される。
【0049】
他方では、ライン上のデータパケットは、あるチャネル時間を占有するヘッダを含む。提案する方法は、データの送信のためにチャネル内で使用される時間に関して、ヘッダに適用される時間を最適化し、ヘッダに必要な時間およびデータ送信に使用される時間の間の効率的な妥協に達する。
【図面の簡単な説明】
【0050】
【図1】モデムが異なる建物に分散した種々のユーザモデムと通信する典型的なマルチユーザ1ポイント対多ポイント型通信のシナリオを示す図
【図2】1つのユーザモデムと各ユーザに関して送信フレームおよび異なる速度を示す3つの他のモデム3つの他のモデムとの間の通信の例を示す図
【図3】異なる品質要求をもつ2つの受信ユーザに関するフレーム中のパケットの割合の予約の可能な例を示す図
【符号の説明】
【0051】
1 ユーザモデム
1a ユーザモデム
1b 宛先ユーザモデム
1c 宛先ユーザモデム
1d 宛先ユーザモデム
2 建物
3 建物
4 フレーム
5 パケット
6 物理媒体
Claims (7)
- マルチユーザ1ポイント対多ポイント型デジタルデータ送信システムによるデータ送信の方法であって、種々のユーザモデム(1)は物理媒体(6)での双方向通信であり、下り方向のチャネルはユーザモデム(1a)と多くの宛先ユーザモデム(1b−1d)との間の通信に使用されるチャネルであり、上り方向のチャネルはこの特定のユーザモデム(1b−1dから1a)への通信に使用されるチャネルであり、
下り方向のチャネル内の種々の宛先ユーザモデムに関する固定された帯域幅および固定された最大待ち時間を保証するために、上記方法は、
同じ物理媒体(6)での種々の速度で種々のユーザモデムへの情報の送信を実行し;
異なる宛先ユーザモデム(1b−1c)の異なる送信速度に適応可能な下り方向のチャネル内で時分割を実行し;
送信機(1a)からの通信の上部層で使用されるパケットの大きさとは異なる可能性がある、通信手段(6)へのパケットの大きさを最適化し;
宛先ユーザモデムまたは宛先ユーザモデムのグループにより要求される品質に基づいたチャネル時間の予約を用いて、異なる優先順位でのパケット送信を実行し;
下り方向のリンクを、固定長(5)をもつ一連のフレーム(4)に分割し、ここで、同じフレーム内で送信される上記パケットの種々の割合が、予約された帯域幅、最大待ち時間およびそれらの組み合わせから選択された規準に関して、同じサービス品質を共有する宛先ユーザモデムの種々のグループに関して予約され;
および、通信トラフィックに関するサービス品質(QoS)を帯域幅および待ち時間に関する異なる要求に適応させる、
ことを特徴とする
マルチユーザ1ポイント対多ポイント型デジタルデータ送信システムによるデータ送信の方法。 - 請求項1に記載のマルチユーザ1ポイント対多ポイント型デジタルデータ送信システムによるデータ送信の方法であって、異なる宛先ユーザモデムの異なる送信速度に適応可能な下り方向のチャネル内の時分割は、同じチャネル時間で異なる長さのパケットを送信することにより着手されるので、情報は、ビット数の点で固定された最大長をもつパケットを用いて、宛先ユーザモデムの各々1つに関するシンボルあたりの使用可能なビット数に依存する、異なる速度で送信されることを特徴とするマルチユーザ1ポイント対多ポイント型デジタルデータ送信システムによるデータ送信の方法。
- 請求項2に記載のマルチユーザ1ポイント対多ポイント型デジタルデータ送信システムによるデータ送信の方法であって、同じチャネル時間を占有するために、上記送信機(1a)のパケット送信単位(最大転送単位またはMTU)で送信されるシンボルの数が固定され、上記シンボルの数は、最小待ち時間および帯域幅要求のないトラフィック、固定ビットレート(CBR)をもつトラフィック、可変ビットレート(VBR)をもつトラフィックおよび予約された帯域幅と固定された最大待ち時間をもつトラフィック、から選択される選択的に異なるタイプのトラフィックを可能にするために、単位秒あたりのビットの送信効率および待ち時間に関するサービス品質の間の妥協に達するために調整される、マルチユーザ1ポイント対多ポイント型デジタルデータ送信システムによるデータ送信の方法。
- 請求項3に記載のマルチユーザ1ポイント対多ポイント型デジタルデータ送信システムによるデータ送信の方法であって、パケットが最大転送単位(MTU)内のシンボルの数の点で固定された大きさを占有するために、種々の宛先ユーザモデムへ送信されねばならない上記パケットが、上記送信機内でグループ分けされるおよび/または分割されることを特徴とするマルチユーザ1ポイント対多ポイント型デジタルデータ送信システムによるデータ送信の方法。
- 請求項1に記載のマルチユーザ1ポイント対多ポイント型デジタルデータ送信システムによるデータ送信の方法であって、宛先ユーザモデムまたは宛先ユーザモデムのグループがそれらのために予約された割合を使用しない場合、選択されたトラフィッ クの決定された構成の機能として、上記割合は、情報が送信されている残りのモデムまたはモデムのグループの間で分割されることを特徴とするマルチユーザ1ポイント対多ポイント型デジタルデータ送信システムによるデータ送信の方法。
- 請求項1に記載のマルチユーザ1ポイント対多ポイント型デジタルデータ送信システムによるデータ送信の方法であって、宛先ユーザモデムのグループのために予約された、フレーム内のパケットの割合以内で、各モデムが、予約された帯域幅、最大待ち時間およびそれらの組み合わせから選択される規準に関して、上記サービス品質要求に依存する各モデム用のパケットの割合をもつことを特徴とするマルチユーザ1ポイント対多ポイント型デジタルデータ送信システムによるデータ送信の方法。
- 請求項1に記載のマルチユーザ1ポイント対多ポイント型デジタルデータ送信システムによるデータ送信の方法であって、送信されねばならない上記パケットはユーザ待ち行列の中に優先順位順に格納され、ここでこれらの優先順位は、確立された優先順位に従って順序づけられた上記パケットの抽出を可能にする、より上部層のプロトコルにより固定されるので、上記送信機がパケットをグループ分けし、次に送られるパケットはどれか、どのユーザへ送るのかおよび上記パケットの大きさを決定することを特徴とするマルチユーザ1ポイント対多ポイント型デジタルデータ送信システムによるデータ送信の方法。
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