JP2002518891A - リソース利用可能性に基づいてモデム伝送能力をスケーリングするための方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 複数のトーンを用いてデータを通信するためのモデム（３０５）は、折衝装置（４５）、変調器（６５）および復調器（９０）を含む。折衝装置（４５）はリソース利用可能性データを受信し、リソース利用可能性データに基づいて、利用可能なトーン範囲を決定するようにされる。変調器（６５）は、利用可能なトーン範囲を受信し、第１の複数のトーンを変調して、外に向かうデータを生成するようにされる。第１の複数のトーン数は、利用可能なトーン範囲に基づく。復調器（９０）は利用可能なトーン範囲を受信し、第２の複数のトーンを復調して入来データを生成する。第２の複数のトーン数は、利用可能なトーン範囲に基づく。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】

本発明は一般にモデム通信に関し、特に、リソース利用可能性に基づくモデム
伝送能力のスケーリングに関する。

【０００２】

【背景技術】

オンライン内容の複雑さが増すにつれて、多くのユーザは２８．８ＫＢＰＳモ
デムといった典型的な接続では速度が全然十分でないと認識している。用途によ
っては５６．６ＫＢＰＳの通信速度を可能にする新しいモデムでも遅いようであ
る。インターネットなどのオンライン用途における一般的な問題は、電気通信に
おける帯域幅である。ビデオオンデマンド、テレビ会議および対話型ＴＶなどの
さらなるサービスに対して将来予測される需要により、帯域幅の問題が悪化しや
すい。

【０００３】 帯域幅の問題を軽減するように設計された１つの電気通信プロトコルが、１９
７９年５月４日付の「ネットワークとカスタマとの間のインターフェイスの設置
−非対称高速通信技術（ＡＤＳＬ）メタルインターフェイス、Ｒｅｖ．Ｒ１（In
terface Between Networks and Customer Installation-Asymmetric Digital Su
bscriber Line (ADSL) Metallic Interface, Rev. R1）」と題された非対称高速
通信技術（ＡＤＳＬ）規格、ＡＮＳＩ Ｔ１．４１３ Ｉｓｓｕｅ ２に記載さ
れている。

【０００４】 Ｔ１．４１３型モデムに採用されている技術は、離散マルチトーンと呼ばれる
。規格では２５６個の離散的なトーンが規定されている。各トーンは、データを
送信するためにデジタル信号で変調され得るキャリア信号を表わす。所与のトー
ンに対する特定の周波数はトーン数の４．３１２５ｋＨｚ倍である。トーン１−
７は音声帯域および防護帯域のためのものである（すなわちトーン１は音声帯域
であり、トーン２−７は防護帯域である）。単一の回線で音声およびデータを同
時に送信できるようにするために音声帯域の近くではデータは送信されない。防
護帯域は音声帯域をＡＤＳＬデータ帯域から分離するのを助ける。典型的には、
任意の音声帯域信号をデータトーンから分離するためにスプリッタが使用され得
る。上流(upstream)に（すなわちユーザから）データを送信するためにトーン８
−３２が使用され、下流(downstream)に（すなわちユーザに）データを送信する
ためにトーン３３−２５６が使用される。これに代えて、下流データにはデータ
トーン８−２５６すべてが使用され得、トーン８−３２に存在する上流データは
エコーキャンセラを使用して検出され得る。上流での通信の場合よりも下流での
通信の場合の方が使用されるトーン数が多いため、伝送は非対称的であると言わ
れる。

【０００５】 トレーニング手順により、接続の両側にあるモデムは、電話回線において欠陥
のないトーンを感知および分析する。欠陥のない各トーンが情報の伝達に使用さ
れる。したがって、電話接続の質によって最大能力が設定される。すべてのトー
ンに欠陥がないとする場合の、ＡＤＳＬ仕様によって規定されるデータ速度は下
流では約８ＭＢＰＳであり、上流では６４０ＫＢＰＳである。

【０００６】 図１は、これらのパラメータを使用するＡＤＳＬモデムの帯域幅の要件を示す
。図１に示される周波数帯域幅を支持するために、ＡＤＳＬモデムのアナログサ
ンプリングレートは少なくとも２．２Ｅ＋６サンプル毎秒でなければならない。

【０００７】 上記のＡＤＳＬモデムはデータの送信には高い帯域幅を有するが、柔軟性がな
い。起こり得る設置すべてが同じ帯域幅を要求するわけではない。また、ユーザ
の中には、より均衡の取れた帯域幅の比を求める者もいるだろう。さらに、図１
に示される帯域幅を支持するために要求されるアルゴリズム処理要求、記憶要求
、消費電力、ゲート数、アナログサンプルコンバータレートおよび物理サイズな
どが原因となってモデムのコストは高くなり、ある用途には使用できなくなる可
能性がある。

【０００８】 本発明は、上記問題の１つまたは２つ以上を克服するか、または少なくともそ
れによる影響を軽減することに向けられる。

【０００９】

【発明の開示】

本発明の一局面では、複数のトーンを使用してデータを通信するためのモデム
を提供する。モデムは折衝装置(negotiation unit)と、変調器と、復調器とを含
む。折衝装置は、リソース利用可能性データを受信し、リソース利用可能性デー
タに基づいて利用可能なトーン範囲を決定するようにされる。変調器は、利用可
能なトーン範囲を受信して、第１の複数のトーンを変調し、外に向かうデータを
発生するようにされる。第１の複数のトーン数は利用可能なトーン範囲に基づく
。復調器は、利用可能なトーン範囲を受信し、第２の複数のトーンを復調して、
入来データを発生するようにされる。第２の複数のトーン数は利用可能なトーン
範囲に基づく。

【００１０】 発明の別の局面では、複数のトーンを用いてデータを通信することが可能なモ
デムの帯域幅スペクトルをスケーリングするための方法が提供される。方法は、
利用可能な処理リソースの量を決定することを含む。利用可能な処理リソースの
量に基づいてリソース利用可能性データが生成される。リソース利用可能性デー
タに基づいて、複数のトーンから、利用可能なトーンの第１のサブセットが決定
される。トーン範囲は、利用可能なトーンの第１のサブセットに基づいて折衝さ
れる。トーン範囲は少なくとも１つの下流トーンと少なくとも１つの上流トーン
とを含む。下流トーンおよび上流トーンの少なくとも１つを介してデータが搬送
される。

【００１１】 発明は、似た参照番号が似た要素を特定する添付の図面に関連して以下の説明
を読むと理解されるであろう。

【００１２】 発明にはさまざまな変形および変更が施され得るが、その特定的な実施例を図
面に例として示し、ここに詳細に説明する。しかしながら、ここにおける特定的
な実施例の説明は、開示される特定の形態に発明を限定することを意図せず、こ
れとは逆に、添付のクレームによって規定される発明の精神および範囲内のすべ
ての変形、均等および変更をカバーすることを意図する。

【００１３】

【発明を実施するためのモード】

発明の例示的な実施例を以下に説明する。明瞭にするために、実際の実現例の
すべての特徴をこの明細書では説明しない。このような実際の実施例すべての展
開において、実現例によって異なり得るが、システムに関連した制約およびビジ
ネスに関連した制約に対する適合を目的とした開発者の特定のゴールを達成する
ために、実現例に特有な数々の決定をなす必要があることが当然認められるであ
ろう。さらに、このような開発上の努力は複雑であり時間のかかるものであろう
が、この開示の利益を享受する当業者には日常的に行なわれることであり得るこ
とが認められるであろう。

【００１４】 図２を参照して、通信システム１０のブロック図が示される。通信システム１
０は接続２２によってユーザモデム２０に結合されたホストモデム１５を含む。
図示される実施例では、接続は今日電話網に通常見られるような普通のより対線
接続である。しかしながら特定の実現例に応じて他のタイプの接続も考えられる
。

【００１５】 ホストモデム１５およびユーザモデム２０の各々は上述のとおり２５６個まで
のトーンを含む、データ送信用の特定数のトーンだけを使用し得る。本発明に従
うモデム１５，２０は、上述の全帯域幅モデム（図示せず）よりも少ない数のト
ーンを使用し、中間帯域モデム２５と呼ばれ、これを以下に図３を参照して詳細
に説明する。中間帯域モデム２５は、トーン数は例外であるが、全帯域モデム（
図示せず）と同じＡＤＳＬプロトコルおよびアルゴリズムを使用し得る。たとえ
ば、中間帯域モデム２５は全帯域モデム（図示せず）と同じレート適合特徴を使
用し得る。中間帯域モデム２５はまた、単一レイテンシ(latency)モード（すな
わち高速経路またはインターリーブ経路のいずれかにすべてのデータが割当てら
れる）または二重レイテンシ経路（すなわち両経路にデータが割当てられる）で
動作し得る。

【００１６】 トーン数を低減することによりモデム１５，２０の最高伝達能力をスケーリン
グすることには多くの利点がある。たとえば、ユーザモデム２０が使用される用
途ではホストモデム１５の全帯域幅能力が要求されないかもしれない。したがっ
て、ユーザモデム２０は低価格で製造でき、このため設置環境および使用者の用
途の範囲が拡大する。また、ホストモデム１５がユーザモデム２０の伝送能力を
意図的にスケーリングして、何らかのプログラムパラメータに基づいて最大スル
ープットを調整することが望ましいだろう。たとえば、ホストモデム１５はユー
ザの支払う料金に基づいてユーザモデム２０の最高許容速度を設定し得る。

【００１７】 図３を参照して、中間帯域モデム２５の簡単なブロック図が示される。明瞭化
にしかつ例示を簡単にするために、すべての機能ブロックを詳細には示さない。
なぜなら、これらのアイテムは当業者には既知のものであり、Ｔ１．４１３ Ｉ
ｓｓｕｅ ２規格などの文献にさらに規定されているからである。中間帯域モデ
ム２５はその構成に応じてホストモデム１５またはユーザモデム２０として機能
し得る。先程述べたとおり、ホストモデム１５では典型的には、データ送信専用
トーン（下流トーン）の数が多く、データ受信用トーン（上流トーン）が少ない
。逆に、ユーザモデム１５では典型的には、データ受信専用トーンの数が多く、
データ送信用トーンが少ない。

【００１８】 中間帯域モデム２５は、送信、受信および制御機能ブロック３０，３５，４０
を含む。制御ブロック４０では、モデム２５およびモデム２５が接続されるイン
ターフェイスモデム（図示せず）によって支持可能な最大の共通トーンの組を折
衝装置４５が特定する。中間帯域モデム２５の上流および下流トーンの組はイン
ターフェイスモデム（図示せず）の対応の上流および下流トーンの組と交差し、
最大の共通トーンの組を決定する。上述のとおり、折衝装置４５は何らかの予め
定められた理由（たとえば支払われた料金）により最大の共通トーンのサブセッ
トに、使用可能なトーンを制限し得る。トレーニング装置５０は欠陥のないトー
ンを特定するために、支持されたトーンをトレーニングする。折衝装置４５およ
びトレーニング装置５０は送信および受信ブロック３０，３５における他の要素
を構成するが、明瞭化のためにこれらの要素の間の物理的な接続のすべては図示
しない。

【００１９】 送信ブロック３０はデータ出力線６０を介して、外に向かうデジタルデータを
受信するようにされたフォーマットおよびインターフェイス回路(formatting an
d interfacing circuit)５５を含む。フォーマットおよびインターフェイス回路
５５は、巡回冗長検査（ＣＲＣ）、スクランブル、前進誤り訂正およびインター
リーブなどの機能を果たす。先程述べたとおり、これらの機能は当業者には既知
である（Ｔ１．４１３ Ｉｓｓｕｅ ２）。

【００２０】 送信ブロック３０は変調器６５をさらに含む。変調器６５は、折衝装置４５か
らトーン範囲情報を受信するようにされた制御入力７０を有する。トーン範囲情
報は上流および下流データ伝送のためのトーン範囲を特定する。トーン範囲は、
インターフェイスモデム（図示せず）の特徴に依存して、中間帯域モデム２５の
トーン能力数以下であり得る。たとえば中間帯域モデム２５は全周波数帯域能力
を有するホストモデム１５に接続されたユーザモデム２０であってもよい。何ら
かの理由で（たとえば支払料金および時刻など）、ホストモデム１５は中間帯域
モデム２５が利用できるトーン数を制限する。

【００２１】 折衝装置４５はインターフェイスモデム（図示せず）と通信し、最大許容トー
ン範囲を決定する。折衝装置４５は調整されたトーン範囲を制御入力７０として
変調器６５に与える。図示される実施例では、折衝装置４５は最大下流トーンと
、最大上流トーンと、第１の使用可能なトーン、または単に、データ送信に利用
できる最低および最高トーンを与え得る。特定の構成に依存して、他の規約を用
いてトーン範囲を特定してもよいと考えられる。

【００２２】 折衝装置４５は、線７１を介して折衝データを受信するようにされた制御入力
を有する。折衝データはモデム２５に結合されたコンピュータ（図示せず）など
の外部装置によって与えられ得る。折衝データは、割当てられ得るトーン数に関
するパラメータを折衝装置４５に与える。割当てられ得るトーン数はモデム２５
によって支持されるトーン数よりも少ないであろう。割当てられ得るトーン数は
使用者による支払料金、利用可能なホストリソースおよび利用可能なユーザリソ
ースなどのさまざまな理由で減らされ得る。割当てられ得るトーン数を制限する
ために折衝データが使用される例を以下に詳細に説明する。

【００２３】 変調器６５はフォーマットおよびインターフェイス回路５５からデータを受信
し、利用可能なトーン数に従ってトーンの順序付け、配置符号化(constellation
encoding)およびゲインスケーリング機能を果たし、データによってトーンキャ
リアを変調する。送信ブロック３０における第２のデータフォーマットおよびイ
ンターフェイス回路７２は変調器６５の出力にサイクリックプレフィックスを挿
入する（すなわち変調器６５からの出力サンプルの一部分が複製されて既存の出
力サンプルに付加され、モデム２５からの出力信号がインターフェイスモデム（
図示せず）によって最終的に受信されるときに重複をもたらし、フレームがより
よく整列するようにする）。フォーマットおよびインターフェイス回路７２は出
力サンプルをさらにバッファする。デジタルアナログ（Ｄ／Ａ）変換器およびフ
ィルタ７５はフォーマットおよびインターフェイス回路７２からのデジタル出力
サンプルを、電話接続８０を介して送信するのに適したアナログ波形に変換する
。

【００２４】 受信ブロック３５はアナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換器およびフィルタ８５を
含み、これは電話接続８０を介してアナログ波形を受信し、アナログ波形をサン
プリングしてデジタル信号を発生する。フォーマットおよびインターフェイス回
路８７はフレーム整列および時間領域等化などの、技術分野において公知の機能
を果たす。時間領域等化では、トーンの周波数が異なるため、ある周波数は他の
ものよりも速く進行し、このためすべてのトーンは同時に到達しない。フォーマ
ットおよびインターフェイス回路８７の時間領域等化機能は、伝搬速度の差を補
償するために、速いトーンを遅延する。フレーム整列精度が高いほど時間領域等
化の精度が低いという点で、フレーム整列および時間領域等化機能は性能上トレ
ードオフの関係にある。インターフェイスモデム（図示せず）によって行なわれ
るサイクリックプレフィックスの挿入によりフレーム整列の精度が改善する。フ
ォーマットおよびインターフェイス回路７２はさらに、受けた信号の振幅を高め
るためにゲイン制御を行なう。

【００２５】 復調器９０はフォーマットおよびインターフェイス回路８７からデジタル信号
データを受信し、フォーマットおよびインターフェイス回路８７からの時間領域
データを周波数領域データに変換し、トーンを回復する。復調器９０は制御入力
９５を含み、これはデータの受信に利用できる折衝されたトーンの範囲を受信す
る。復調器９０は配列符号化データからの配列点を決定するスライシング機能と
、特定された配列点をビットにマッピングして戻すデマッピング機能と、復号化
機能（たとえばトレリス(trellis)配列符号化が採用される場合ビタビ復号化）
とを行なう。復調器９０はさらに、利用可能なトーン中で分割されている直列バ
イトを再度組み立てるためにトーンの非順序付け(deordering)を行なう。受信ブ
ロック３５の第２のフォーマットおよびインターフェイス回路９２は復調器９０
から受信したデータに対して前進誤り訂正、ＣＲＣチェック、および非スクラン
ブル機能を行なう。フォーマットおよびインターフェイス回路９２によって与え
られた再構成データはインターフェイスモデム（図示せず）によって送信された
シーケンシャルな２進データを表わす。再構成されたデータはデータ入力線１０
０に与えられる。

【００２６】 折衝装置４５は中間帯域モデム２５の部分として示されるが、ホストまたはユ
ーザモデム１５，２０のうち一方だけが折衝装置４５を含んでもよい。利用可能
なトーン範囲に関する情報は折衝装置４５を持たないモデム１５，２０のレジス
タ（図示せず）に記憶され、折衝装置４５を有するモデム１５，２０に送信され
得る。これに代えて、折衝装置４５はホストおよびユーザモデム１５，２０の両
方の外部にある付加的なハードウェア（図示せず）にあってもよい。

【００２７】 図４を参照して、ユーザモデム２０の帯域幅をスケーリングするための方法が
示される。先程述べたとおり、ユーザモデム２０は制限された数のトーンだけを
支持してもよく、またはホストモデム１５はさまざまな理由によりユーザモデム
２０の使用可能なトーンを制限してもよい。方法は最大上流トーンおよび最大下
流トーンを折衝することを含む。最大上流および下流トーンにより、下流データ
を送信するのに利用できる帯域幅が規定される。方法はさらに第１の使用可能な
トーンを折衝することを含む。第１の使用可能なトーンおよび最大上流トーンに
より、上流データの送信に利用できる帯域幅が規定される。規定されたトーン範
囲における利用可能なトーンは、欠陥のないトーンを特定するためにトレーニン
グされる。トレーニング後に、欠陥のない利用可能なトーンがデータ送信に使用
され得る。

【００２８】 トーン範囲を折衝することに関わるステップはいかなる順序で行なわれてもよ
い。トーン範囲を折衝することは、ホストモデム１５とユーザモデム２０との間
の接続の初期化時にハンドシェイク方式を用いて行なわれ得ると考えられる。ま
た、折衝は欠陥を特定するためにトーンをトレーニングする前または後に行なわ
れると考えられる。折衝はトーン範囲を示すパラメータを送信することを含むか
、または折衝はトレーニング時にデフォルトによって行なわれてもよい（最大下
流トーンはトレーニング手順が高いトーンのトレーニングをしないことに明らか
になる）。ホストモデム１５またはユーザモデム２０のいずれかにより折衝およ
びトレーニング手順が初期化され得る。以下の例では、接続の帯域幅の特徴を変
化させるためにホストモデム１５およびユーザモデム２０がトーン範囲を折衝す
る方法を示す。

【００２９】 図５は、９６の最大下流トーンに関する帯域幅スペクトルを示す。帯域幅が低
いため、ユーザモデム２０は１．１Ｅ＋６サンプル毎秒のアナログサンプリング
周波数を用いることができ、これは図１に特徴付けられる全帯域モデム（図示せ
ず）の半分である。また、図４に特徴付けられるユーザモデム２０のアルゴリズ
ム処理要件は帯域幅の低減のために５０％だけ低減する。

【００３０】 図６は６４の最大下流トーンに関する帯域幅スペクトルを示す。ユーザモデム
２０のアナログサンプリング周波数は０．５６Ｅ＋６サンプル毎秒である。アナ
ログサンプリング周波数およびアルゴリズム処理要件は全帯域モデム（図示せず
）の２５％である。

【００３１】 図７は、６４の最大下流トーンおよび２４の最大上流トーンに関する帯域幅ス
ペクトルを示す。８個のトーンが、典型的な上流帯域（トーン８−３２）から下
流帯域までシフトされ、これにより上流トーンと下流トーンとの比が全帯域モデ
ム（図示せず）と同じに維持される。

【００３２】 図８は、１２８の最大下流トーンおよび６４の最大上流トーンに関する帯域幅
スペクトルを示す。図８に示されるデータ帯域幅の、均衡の取れたまたは対称的
な分割は、スモールビジネスウェブサーバ、または下流スループットが上流スル
ープットよりもさほど高くない他の状況の場合の用途に役立つであろう。この構
成は、上流スループットの損失を引起こすことなく分離状態を向上するために、
音声帯域から離れるよう上流データを移動するために変形されてもよい。

【００３３】 図９は６４の最大下流トーンおよび２４の最大下流トーンに関する帯域幅スペ
クトルを示す。第１の利用可能な上流トーンはトーン１である。音声および防護
トーンは、ＰＯＴＳ（Plain Old Telephone System）帯域が要求されない用途に
おいて上流トーンとして使用される。設置の中には、二重のＰＯＴＳ／データの
使用に意図されないものもある。したがって、低いトーン帯域幅を回復してデー
タ転送に使用することができ、この結果として、コストが低下（すなわち全帯域
幅の減少）し、帯域幅が増加（すなわち同じ最大下流トーンの場合）する。

【００３４】 用途によっては、音声帯域をデータ帯域から分離するためにスプリッタが要求
されることもある。スプリッタの使用が避けられる場合には設置のコストおよび
複雑さが低減されるであろう。クロストークまたは他の干渉によりスプリッタの
ない設置が不可能な場合、データ帯域を高いトーンまでシフトして、防護帯域を
広げ、音声信号をデータ信号からよりよく分離することができる。インラインフ
ィルタを導入することなくスプリッタを除去することはすべての用途においては
可能でないだろう。なぜなら、ＡＤＳＬスペクトルエネルギがあると故障してし
まう電話があるからである。しかしながら、トーン帯域を移動することにより柔
軟性を付与すると、付加的なフィルタを要求する用途の数が減ってしまうだろう
。スプリッタのない用途における干渉の問題を軽減するための別の選択肢は、図
５から図７および図９に示されるように上流信号の電力レベルを低下させること
である。

【００３５】 さらに、ＰＯＴＳ帯域の現在の状態に基づいて、利用可能なトーン範囲を再度
折衝することもできると考えられる。たとえば、ＰＯＴＳ帯域が特定の時間間隔
で使用されていない場合、未使用の帯域幅を利用してトーンを再度折衝すること
ができる。ユーザが音声コールを後に希望する場合、音声帯域トーンの使用を防
止するために再折衝が行なわれ得る。

【００３６】 以上の記述では、ホストモデム１５は全帯域ＡＤＳＬモデムである。ホストお
よびユーザモデム１５，２０の両方が中間帯域トーン範囲を有し、中間帯域範囲
は同じであるかまたは異なっていると考えられる。折衝プロセスによりモデム１
５，２０がそれらの個々の帯域幅能力を確立し、利用可能なトーンの最大の共通
の組を確立するようになる。したがって、任意の中間帯域モデムは他のすべての
中間帯域または全帯域モデムと相互作用し得る。

【００３７】 上流および下流トーン範囲の変更により、種々のユーザの要求に適合できる向
上した柔軟性が得られる。数々の利点が範囲の調整により達成可能である。柔軟
性が高まることにより、スモールビジネス、在宅勤務および消費者要求に帯域幅
が適合できるようになる。中間帯域能力を有するユーザモデム２０により、従来
のモデムのものよりも高く、全帯域ＡＤＳＬモデム（図示せず）のものよりも低
い帯域幅が得られる。ユーザモデム２０の最大スループットを低下させる（すな
わち中間帯域構成を使用する）ことにより、処理要件、アナログサンプリングレ
ートおよびゲート数が減少する。これらの減少により複雑さが低減し、シリコン
集積度が高まり、装置構成が密になり、電力の節約が可能になる。

【００３８】 図１０を参照して、データを分配するための中央局２００のブロック図が示さ
れる。複数のユーザモデム（図示せず）と通信するための複数の線２０５（たと
えば電話回線）が存在する。線２０５はＡ／Ｄ変換器２１０に結合される。Ａ／
Ｄ変換器２１０は処理装置２１５に結合される。処理装置２１５は通信網２２０
（たとえばインターネット、ローカルエリアネットワークおよびワイドエリアネ
ットワークなど）に結合される。処理装置２１５は変調器／復調器２２５と折衝
装置２３０とを含む。処理装置２１５は変調器／復調器２２５の機能（たとえば
巡回冗長検査（ＣＲＣ）、スクランブル、前進誤り訂正、インターリーブ、トー
ン順序付け、配置符号化およびゲインスケーリング）を支持するための処理リソ
ースを提供する。折衝装置２３０は接続されたユーザモデム（図示せず）とトー
ン範囲を折衝する。折衝装置２３０は処理装置２１５から切離されているか、ま
たは処理装置２１５内のハードウェアまたはソフトウェアによって実現され得る
。

【００３９】 処理装置２１５は線２０５を介する通信を支持する共用リソースである。ハー
ドウェアのコストを低減するために、処理装置２１５は線２０５の総数よりも少
ないある数の全帯域幅接続しか支持しない。たとえば、６本の線が中央局２００
に受取られる場合、所与の時刻において６本の線２０５すべてが活性状態にある
ことは統計的に見てあまり考えられない。したがって、すべての６本の線２０５
を支持するために処理装置２１５に十分なリソース（たとえばプロセッサ数、プ
ロセッサ速度、バス帯域幅、メモリおよび電力など）を提供するのではなく、少
数の線２０５（たとえば４本の線）にだけリソースを提供することができる。帯
域幅のスケーリングを行なわなければ、４本の線２０５が使用中である場合には
５つ目の呼出側の接続を拒否する必要があるだろう。接続されたユーザモデム（
図示せず）の帯域幅をスケーリングすることにより、全帯域幅接続を使用して支
持できるユーザ数が４人よりも多くなる。

【００４０】 リソースの量はリソース装置で概算的に測定され、リソース装置の数は、処理
装置２１５が支持し得る全帯域幅接続の数にほぼ等しい。いかにして処理装置２
１５のリソースが共有されるかを示すためにリソース装置が使用される。実際の
実現例では、処理装置２１５のリソースはリソース装置を規定して、または規定
することなく共有され得る。

【００４１】 ユーザモデム（図示せず）が線２０５のうちの１つを介して接続を初期化する
と、処理装置２１５は接続のために支持され得る最大処理能力、最大スループッ
ト、および最小レイテンシを決定する。この決定に基づいて、処理装置２１５は
全帯域幅接続を提供するか、または利用できるトーン数を制限するために帯域幅
をスケーリングする指示を折衝装置２３０に与える。以下の例では、いかにして
処理装置２１５の処理リソースが共有され得るかを示す。図示される例では、処
理装置２１５は４つの全帯域幅接続（すなわち４つの処理装置）を支持するのに
十分なリソースを有する。

【００４２】 第１のユーザモデム（図示せず）には全帯域幅接続が割当てられ得、これによ
り処理装置２１５に利用できる４つの利用可能なリソース装置のうちの１つを使
用する。処理装置２１５と協働する折衝装置２３０は、４つのリソース装置（す
なわち４つの全帯域幅接続を支持するためのリソース）が利用可能であることを
認識する。折衝装置２３０は第１のユーザモデム（図示せず）と折衝して、利用
可能なトーンのすべてを第１のユーザモデム（図示せず）が使用できるようにす
る。中央局２００に接続する第２のユーザモデム（図示せず）にもまた全帯域幅
接続が割当てられ得、これにより第２のリソース装置を採用する。第３のユーザ
モデム（図示せず）が接続を確立すると、処理装置２１５は、それにはあと２つ
のリソース装置しかないことを認識する。処理リソースのリザーブを保持するた
めに、処理装置２１５は第３のユーザモデム（図示せず）と半帯域幅接続を折衝
することを折衝装置２３０に指示する。折衝装置２３０は、図５に示されるよう
に第３のユーザモデム（図示せず）の最大下流トーンを９６に制限する。必要に
応じて、折衝装置２３０は最大上流トーンを制限して上流帯域幅を低減すること
もできる。第４のユーザモデム（図示せず）もまた折衝装置２３０によって５０
％の接続に制限され得、または折衝装置２３０が、さらなるリソースのリザーブ
を保持するために帯域幅を３３％の接続まで低減することができる。後のユーザ
モデム（図示せず）もまた、全帯域幅能力ほどではないが６本の線２０５すべて
が同時に使用できるように、折衝装置２３０によって制限され得る。

【００４３】 処理装置２１５のリソース装置をプール(pooling)するための多くの種々の割
当方策が考えられる。処理装置２１５と協働する折衝装置２３０は上述のように
付加的なユーザモデム（図示せず）をスケーリングするために簡単な割合を用い
るか、またはこれに代えて、使用履歴などの他の変数によって影響が及ぼされる
帯域幅スケーリング度に影響を及ぼしてもよい。たとえば、１日のうちのある特
定の時刻においてｎ個の接続を持つ可能性に関する使用データをファクタリング
して、ある特定のユーザモデム（図示せず）に割当てられる帯域幅の量を得るこ
とができる。処理装置２１５のリソースをプールすることにより、ハードウェア
のコスト、および未使用のまたはめったに使用されない処理リソースの量が低減
する。

【００４４】 中央局２００は新しい接続に応答して現在の接続のうちのいずれかまたはすべ
てと再度折衝し得るとも考えられる。たとえば、最小の帯域幅を保証するために
、新しい接続を確立しようとするユーザが高い料金を支払う場合には、既存の接
続が再度折衝されて、その帯域幅を利用可能にすることもできる。中央局２００
は帯域幅を再度割当てるために任意の時刻に接続を再度折衝し得る。

【００４５】 中央局２００は共有モデムリソースとして示されるが、図１１に示されるよう
に、中央局２５０の代替的な実施例は共有処理装置２１５および／または折衝装
置２３０を有するスタンドアロンホストモデム２５５を含み得ると考えられる。
処理装置２１５および折衝装置２３０は図１０を参照して先に述べたとおり協働
し、処理リソースをホストモデム２５５に割当てる（すなわち帯域幅のスケーリ
ングによる）。再度図３を参照して、折衝装置２３０は処理装置２１５に利用可
能なリソースの量に基づいて個々のホストモデム２５５の内部折衝装置４５に折
衝データを与える。

【００４６】 図１２を参照して、ユーザ側設置３００のブロック図が示される。ユーザモデ
ム３０５はコンピュータ３１０に結合される。コンピュータ３１０は、デスクト
ップコンピュータ、ノートブックコンピュータ、ミニコンピュータなどを含み得
る。例示の目的で、以下では、コンピュータ３１０を、マイクロソフト（登録商
標）社によって販売されているウィンドウズ（登録商標）９５などのオペレーテ
ィングシステムで動作するパーソナルコンピュータとして説明する。ユーザモデ
ム３０５は図３を参照して説明したようなタイプの高帯域幅ＡＤＳＬモデムであ
る。

【００４７】 ユーザモデム３０５の高帯域幅はコンピュータ３１０のオペレーティングシス
テムにかなりの負荷を与える。処理上の負荷、最大スループットおよび最小レイ
テンシを含む、オペレーティングシステムとのいくつかの相互作用により、モデ
ム３０５の帯域幅を支持するオペレーティングシステムおよびコンピュータ３１
０の能力が決まる。モデム３０５を支持するのに十分なリソースがない場合、オ
ペレーティングシステムの機能は十分ではなく、またはオペレーティングシステ
ムは故障して機能を止めるかもしれない。

【００４８】 コンピュータ３１０の中央処理装置（ＣＰＵ）（図示せず）の速度、コンピュ
ータ３１０内のさまざまなバス（図示せず）の帯域幅、メモリ（図示せず）の量
、および利用可能なメモリの量（すなわちコンピュータ３１０で実行されるアプ
リケーションおよび／またはドライバの数に基づく）といった動作パラメータは
、モデム３０５を支持するためのコンピュータ３１０に利用可能なリソースの総
量に影響を及ぼす。

【００４９】 図１３は、ユーザモデム３０５の動作モードを決定するための方法を示すフロ
ー図である。モデム３０５は種々のパラメータの組を用いて動作することができ
る。たとえば、モデム３０５は図１および図５から図９に示されるモードのうち
の１つまたはすべてにおいて動作し得る。各パラメータの組、すなわち動作モー
ドは、モデム３０５が耐え得る関連の処理上の負荷、最大スループット、ならび
に平均的な場合および最悪の場合のレイテンシを有する。これらのパラメータの
組はモデム３０５のメモリ装置（図示せず）の中で、コンピュータ３１０のプロ
グラム記憶装置（図示せず）に記憶されるか、またはモデム３０５のドライバま
たはオペレーティングソフトウェアと統合され得る。

【００５０】 コンピュータ３１０はモデム３０５に可能な動作モードとしてパラメータの組
を評価する。コンピュータ３１０はコンピュータ３１０に利用可能なリソースに
対して各パラメータの組を評価し、支持できるパラメータの組を特定する。支持
可能なパラメータの組は、可能な動作モードのサブセットであり得る。モデム３
０５（または関連のソフトウェアアプリケーション）は、支持可能な動作モード
のうちの１つを選択して、選択された動作モードをコンピュータ３１０に通信し
得る。

【００５１】 選択動作モードを選ぶに当り、モデム３０５（または関連のソフトウェアアプ
リケーション）はユーザによって特定されたパラメータによって影響される。選
択動作モードの選択はまた、帯域幅のコストといった要素によって影響を受ける
（たとえばユーザはスループットを最大にし、ＣＰＵ（図示せず）の使用を最小
限にし、インターアクティビティを最小限にし、消費電力または何らかの他のパ
ラメータを最小限にすることを希望し得る）。高い帯域幅ほど料金が高い場合、
ユーザは低いコストの動作モードを選択するであろう。コンピュータ３１０がノ
ートブックまたはポータルコンピュータである場合、ユーザは小さな帯域幅を有
する動作モードを選択し得る。低帯域幅ではＣＰＵ（図示せず）の使用が少ない
ため消費電力が少ない。消費電力が減ると、電池（図示せず）の動作時間が長く
なるであろう。

【００５２】 動作モードの選択後、折衝装置４５（図３に示される）はホストモデム（図示
せず）とインターフェイスして、決定された動作モード内で最大の共通トーンの
組を確立する。

【００５３】 コンピュータ３１０は動作環境が変化すると再折衝を要求し得る。たとえば、
ユーザが実行アプリケーションの数を変更すると、コンピュータ３１０のリソー
スがこれに応じて増減し得る。コンピュータ３１０は、モデム３０５の、可能な
動作モードを再度評価して、現在の動作環境に対する互換性がより高い新しいモ
ードを選択できる。

【００５４】 ユーザモデム３００帯域幅を制限することには数々の利点がある。モデム３０
０の動作モードをコンピュータ３１０に利用可能なリソースに基づかせることに
より、モデム３０５がコンピュータ３１０をオーバロードし、性能の低下、デー
タの破壊および接続損失といった動作上の問題を引起す可能性が低くなる。コン
ピュータ３１０によって与えられ得る最小レイテンシに基づいてモデム３０５の
接続レートを制限することにより、モデムアルゴリズム処理におけるリアルタイ
ムのソフトウェアの問題が軽減する。

【００５５】 以上に開示した特定的な実施例は、本発明が、ここにおける教示の利益を受け
る当業者に明らかである、異なるが均等な態様で変形および実施され得るため、
例示としてのみのものである。さらに、前掲の特許請求の範囲に記載されるもの
以外の、ここに示される構成または設計の詳細に限定する意図はない。それゆえ
に、以上に開示した特定的な実施例が、変更または変形され、このようなすべて
の変形例が発明の範囲および精神にあることは明らかである。したがって、ここ
における保護範囲は前掲の特許請求の範囲に記載されるとおりである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 先行技術のＡＤＳＬモデムの帯域幅スペクトルのグラフ図である
。

【図２】 本発明の通信システムのブロック図である。

【図３】 本発明の中間帯域モデムのブロック図である。

【図４】 本発明に従うモデムの帯域幅をスケーリングするための方法を示
すフロー図である。

【図５】 本発明の中間範囲モデムの例示的な帯域幅スペクトルを示すグラ
フ図である。

【図６】 本発明の中間範囲モデムの例示的な帯域幅スペクトルを示すグラ
フ図である。

【図７】 本発明の中間範囲モデムの例示的な帯域幅スペクトルを示すグラ
フ図である。

【図８】 本発明の中間範囲モデムの例示的な帯域幅スペクトルを示すグラ
フ図である。

【図９】 本発明の中間範囲モデムの例示的な帯域幅スペクトルを示すグラ
フ図である。

【図１０】 データを分配するための中央局のブロック図である。

【図１１】 図１０の中央局の代替的な実施例を示すブロック図である。

【図１２】 ユーザ設置のブロック図である。

【図１３】 図１２のユーザモデムの動作モードを選択するための方法を示
すフロー図である。

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１２年５月２６日（２０００．５．２６）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００２

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００２】

【背景技術】 ＵＳ−Ａ−５ ４９５ ４８３は、ＤＭＴ技術を利用して通信システムにキャ
リアチャネルを割当てるための方法および装置を開示している。要求されるビッ
ト数と、利用可能なビット数とが比較され、要求されるビット数と一致するビッ
トロードを有するチャネルが割当てられる。 ＵＳ−Ａ−５ ４０２ ４７３は、データ送信方法およびコンピュータ用の通
信装置を開示している。コンピュータからの送信速度を決定するために周波数検
出器が採用される。 オンライン内容の複雑さが増すにつれて、多くのユーザは２８．８ＫＢＰＳモ
デムといった典型的な接続では速度が全然十分でないと認識している。用途によ
っては５６．６ＫＢＰＳの通信速度を可能にする新しいモデムでも遅いようであ
る。インターネットなどのオンライン用途における一般的な問題は、電気通信に
おける帯域幅である。ビデオオンデマンド、テレビ会議および対話型ＴＶなどの
さらなるサービスに対して将来予測される需要により、帯域幅の問題が悪化しや
すい。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００９

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００９】

【発明の開示】 本発明の一局面では、クレーム１に規定されるように、複数のトーンを使用し
てデータを通信するためのモデムを提供する。モデムは折衝装置(negotiation u
nit)と、変調器と、復調器とを含む。折衝装置は、リソース利用可能性データを
受信し、リソース利用可能性データに基づいて利用可能なトーン範囲を決定する
ようにされる。変調器は、利用可能なトーン範囲を受信して、第１の複数のトー
ンを変調し、外に向かうデータを発生するようにされる。第１の複数のトーン数
は利用可能なトーン範囲に基づく。復調器は、利用可能なトーン範囲を受信し、
第２の複数のトーンを復調して、入来データを発生するようにされる。第２の複
数のトーン数は利用可能なトーン範囲に基づく。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１２】 発明にはさまざまな変形および変更が施され得るが、その特定的な実施例を図
面に例として示し、ここに詳細に説明する。しかしながら、ここにおける特定的
な実施例の説明は、開示される特定の形態に発明を限定することを意図せず、こ
れとは逆に、添付のクレームによって規定される発明の範囲内のすべての変形、
均等および変更をカバーすることを意図する。

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１２年８月２日（２０００．８．２）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１０】 発明の別の局面では、クレーム８に規定されるように、複数のトーンを用いて
データを通信することが可能なモデムの帯域幅スペクトルをスケーリングするた
めの方法が提供される。方法は、利用可能な処理リソースの量を決定することを
含む。利用可能な処理リソースの量に基づいてリソース利用可能性データが生成
される。リソース利用可能性データに基づいて、複数のトーンから、利用可能な
トーンの第１のサブセットが決定される。トーン範囲は、利用可能なトーンの第
１のサブセットに基づいて折衝される。トーン範囲は少なくとも１つの下流トー
ンと少なくとも１つの上流トーンとを含む。下流トーンおよび上流トーンの少な
くとも１つを介してデータが搬送される。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１２】 発明にはさまざまな変更が施され得るが、その特定的な実施例を図面に例とし
て示し、ここに詳細に説明する。しかしながら、ここにおける特定的な実施例の
説明は、開示される特定の形態に発明を限定することを意図せず、これとは逆に
、添付のクレームによって規定される発明の範囲内のすべての変形、均等および
変更をカバーすることを意図する。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５５】 以上に開示した特定的な実施例は、本発明が、ここにおける教示の利益を受け
る当業者に明らかである、異なるが均等な態様で変形および実施され得るため、
例示としてのみのものである。さらに、前掲の特許請求の範囲に規定されるもの
以外の、ここに示される構成または設計の詳細に限定する意図はない。それゆえ
に、以上に開示した特定的な実施例が、添付の特許請求の範囲に規定される本発
明の範囲から逸脱することなく変更または変形され得ることは明らかである。

【手続補正書】

【提出日】平成１２年１２月１３日（２０００．１２．１３）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 コール，テリー・エル アメリカ合衆国、78731 テキサス州、オ ースティン、ハイランド・ヒルズ・ドライ ブ、5915 (72)発明者 カプロウィッツ，デイビッド・エム アメリカ合衆国、78744 テキサス州、オ ースティン、イー・ウィリアム・キャノ ン・ドライブ、1912、アパートメント・ 703 Ｆターム(参考） 5K022 DD13 DD22 DD32 5K101 KK20 MM05 SS04

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 複数のトーンを用いてデータを通信するためのモデム（３０
   ５）であって、 リソース利用可能性データを受信し、前記リソース利用可能性データに基づい
   て利用可能なトーン範囲を決定するようにされた折衝装置（４５）と、 前記利用可能なトーン範囲を受信し、第１の複数のトーンを変調して外に向か
   うデータを生成するようにされた変調器（６５）とを含み、前記第１の複数のト
   ーンの数は前記利用可能なトーン範囲に基づいており、さらに 前記利用可能なトーン範囲を受信し、第２の複数のトーンを復調して入来デー
   タを生成するようにされた復調器（９０）を含み、前記第２の複数のトーンの数
   は、前記利用可能なトーン範囲に基づいていることを特徴とする、モデム。 【請求項２】 前記利用可能なトーン範囲が、最大下流トーン、最大上流ト
   ーン、および第１の使用可能なトーンのうちの少なくとも１つを含む、請求項１
   に記載のモデム（３０５）。 【請求項３】 ある量の利用可能な処理リソースを有し、前記ある量の利用
   可能な処理リソースに基づいてリソース利用可能性データを生成するようにされ
   たコンピュータ（３１０）と、 前記コンピュータ（３１０）に結合され、複数のトーンを用いてデータを通信
   を行なうことができるモデム（３０５）とを含み、前記モデム（３０５）は、 第１の複数のトーンを用いてデータを送信するようにされた変調器（６５）と
   、 第２の複数のトーンを用いてデータを受信するようにされた復調器（９０）と
   、 前記リソース利用可能性データを受信し、前記リソース利用可能性データに基
   づいて前記第１の複数のトーンから利用可能なトーンの第１のサブセットを決定
   し、かつ前記リソース利用可能性データ基づいて前記第２の複数のトーンから利
   用可能なトーンの第２のサブセットを決定するようにされた折衝装置（４５）と
   を含む、通信システム（３００）。 【請求項４】 前記変調器（６５）がさらに、前記利用可能なトーンの第１
   のサブセットを用いてデータを送信するようにされ、前記復調器（９０）がさら
   に、前記利用可能なトーンの第２のサブセットを用いてデータを受信するように
   される、請求項３に記載の通信システム（３００）。 【請求項５】 前記モデム（３０５）が複数の動作モードで動作でき、前記
   コンピュータ（３１０）は、前記リソース利用可能性データに基づいて前記動作
   モードのうちの１つを選択するようにされる、請求項３に記載の通信システム（
   ３００）。 【請求項６】 前記コンピュータ（３０５）がさらに、前記利用可能な処理
   リソースの量の変化を特定し、前記利用可能な処理リソースの量の変化に基づい
   て変化されたリソース利用可能性データを生成し、前記変化されたリソース利用
   可能性データに基づいて前記動作モードのうちの１つを選択する、請求項５に記
   載の通信システム（３００）。 【請求項７】 前記リソース利用可能性データが、利用可能なメモリ、フリ
   ーメモリ、バス帯域幅、最大スループット、最小レイテンシおよび処理速度のう
   ちの少なくとも１つに基づいている、請求項３に記載の通信システム（３００）
   。 【請求項８】 複数のトーンを用いてデータを通信することができるモデム
   （３０５）の帯域幅スペクトルをスケーリングするための方法であって、 ある量の利用可能な処理リソースを決定するステップと、 前記ある量の利用可能な処理リソースに基づいてリソース利用可能性データを
   生成するステップと、 前記リソース利用可能性データに基づいて前記複数のトーンから利用可能なト
   ーンの第１のサブセットを決定するステップと、 前記利用可能なトーンの第１のサブセットに基づいてトーン範囲を折衝するス
   テップとを含み、前記トーン範囲は少なくとも１つの下流トーンおよび少なくと
   も１つの上流トーンを含み、さらに 前記下流トーンおよび前記上流トーンのうちの少なくとも１つを介してデータ
   を搬送するステップを含む、方法。 【請求項１０】 前記トーン範囲が、最大下流トーン、最大上流トーン、お
   よび第１の使用可能な上流トーンのうちの少なくとも１つを折衝するステップを
   含む、請求項９に記載の方法。 【請求項１１】 複数のトーンを用いてデータを通信することができるモデ
   ム（３０５）の帯域幅をスケーリングするための方法であって、 前記モデム（３０５）によって支持可能な複数の動作モードを提供するステッ
   プを備え、前記各動作モードは、前記複数のトーンのサブセットに基づく予め定
   められた利用可能なトーン範囲を含み、さらに ある量の利用可能な処理リソースを決定するステップと、 前記ある量の利用可能な処理リソースに基づいてリソース利用可能性データを
   生成するステップと、 前記リソース利用可能性データに基づいて前記動作モードのうちの１つを選択
   するステップとを含む、方法。 【請求項１２】 前記利用可能な処理リソースの量の変化を特定するステッ
   プと、 前記利用可能な処理リソースの量の変化に基づいて変化されたリソース利用可
   能性データを生成するステップと、 前記変化されたリソース利用可能性データに基づいて前記動作モードのうちの
   １つを選択するステップとをさらに含む、請求項１１に記載の方法。 【請求項１３】 コスト情報およびユーザ希望情報のうちの少なくとも一方
   を提供するステップと、 前記リソース利用可能性データならびに前記コスト情報および前記ユーザ希望
   情報のうちの少なくとも一方に基づいて、前記動作モードのうちの１つを選択す
   るステップとをさらに含む、請求項１１に記載の方法。 【請求項１４】 前記モデム（３０５）によって支持可能な前記複数の動作
   モードを提供するステップが、前記動作モードの各々にパラメータのセットを与
   えるステップを含み、前記パラメータのセットは、処理上の負荷、最大スループ
   ット、平均レイテンシおよび最悪の場合のレイテンシのうちの少なくとも１つを
   含む、請求項１１に記載の方法。