JP2003536322A - ネットワークで情報を配信するためのatmマルチキャスト方法およびシステム - Google Patents

ネットワークで情報を配信するためのatmマルチキャスト方法およびシステム

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JP2003536322A JP2002502985A JP2002502985A JP2003536322A JP 2003536322 A JP2003536322 A JP 2003536322A JP 2002502985 A JP2002502985 A JP 2002502985A JP 2002502985 A JP2002502985 A JP 2002502985A JP 2003536322 A JP2003536322 A JP 2003536322A
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Abstract

(57)【要約】 ディジタル加入者線(DSL)ネットワークにおいてマルチキャストの情報配信を行う方法であって、これには、DSLネットワークにおいて1つのソース・ポートと複数のデスティネーション・ポートとの間に伝送経路を確立するステップ、ソース・ポートにおいて情報を受信するステップ、前記複数のデスティネーション・ポートのうちの情報を受信するポートを決定するステップ、および先の参照ステップに基づき、情報をソース・ポートからデスティネーション・ポートのうちの選択されたポートへ配信するステップ、が含まれる。マルチキャスト情報配信を行うDSLシステムには、情報を送出する非同期転送モード(ATM)ネットワーク層、ATMネットワーク層に結合され情報を受信するためのディジタル加入者線アクセス・マルチプレクサ(DSLAM)、DSLAMを介して情報の選択的多重を制御するネットワーク制御システムが含まれる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 (産業上の利用分野) 本発明は、一般に、ネットワーク通信に関し、特に、ATM(Asynchr
onous Transfer Mode:非同期転送モード)ネットワーク層
(レイヤ、layer)におけるATMマルチキャスト(同報通信、multi
cast)配信の方法に関する。
【0002】 (発明の背景) 通信需要の変化に伴ない既存の公共情報ネットワークは、音声とテキストと低
解像度のグラフィックスだけのものから、マルチメディア(フル・モーション・
ビデオを含む)を一般の家庭にもたらすものへと変化しつつある。既存の公共情
報ネットワークが変化し、より高い帯域幅(バンド幅)の必要に応じることを可
能にする重要な通信伝送技術は、非対称ディジタル加入者線(ADSL:Asy
mmetric Digital Subscriber Line)というモ
デム技術である。ADSLは、既存のツイストペア電話線を、マルチメディアお
よび高速データ通信用のアクセス経路に変換する。ADSLは、加入者(下り方
向)に最大8Mbps(メガビット/秒)、そして上り方向に960kbps(
キロビット/秒)以上で伝送できる。このような伝送速度は、新しくケーブルを
架設せずに既存のアクセス容量を50倍以上に拡張するものである。
【0003】 非対称ディジタル加入者線(ADSL)技術では、モデムがツイストペアの銅
配線に取り付けられ、伝送速度は回線の距離により、最大8Mbpsのダウンス
トリーム(加入者へ)、そして16kbps〜960kbpsのアップストリー
ム(加入者から)まで、達成することができる。非同期転送モード(Async
hronous Transfer Mode:ATM)は、超高速セルに基づ
くデータ伝送プロトコルであって、ADSLを介して実行される。ディジタル加
入者線アクセス・マルチプレクサ(Digital Subscriber L
ine Access Multiplexer:DSLAM)は、複数のAD
SL回線を1本のATM回線へ集中させる装置である。POTS(Plain
Old Telephone Service:従来の電話サービス)は、基本
的なアナログ電話サービスを指す。POTSは、ツイストペア配線で最低4kH
zの帯域幅を占める。POTSと1回線を共有するサーバは、POTSより上の
周波数を使用するか、またはPOTSをディジタルに変換して、他のデータ信号
とインタリーブしなければならない。
【0004】 単一のソース(source)からネットワーク上の複数のデスティネーショ
ン・ポイント(destination point:宛先)に配信される音声
、映像その他の情報は増大しつつある。ネットワークの有する帯域幅の容量は有
限である。同一情報の複数のコピーを複数のデスティネーションに送信すると、
ネットワークに過大な要求を課し、リソースの効率的な利用とはならない。
【0005】 従って、ネットワークを効率的に利用するために、DSL(Digital
Subscriber Line:ディジタル加入者線)ネットワーク内でマル
チキャスト配信サービスを実行することが必要である。
【0006】 (発明の概要) ディジタル加入者線(DSL)ネットワークで情報のマルチキャスト配信を行
う方法であって、ディジタル加入者線ネットワーク内で単一のソース・ポートと
複数のデスティネーション・ポートとの間に伝送経路を確立するステップ、ソー
ス・ポートにおいて情報を受信するステップ、複数のデスティネーション・ポー
トのうちのどれが情報を受信するのかを決定するステップ、および先の参照ステ
ップに基づいて情報をソース・ポートからデスティネーション・ポートのうちの
選択されたポートに配信するステップ、を含む。
【0007】 情報のマルチキャスト配信を行うディジタル加入者線システムには、情報を送
る非同期転送モード(ATM)ネットワーク層、ATMネットワーク層に結合さ
れて情報を受けるディジタル加入者線アクセス・マルチプレクサ(DSLAM)
、およびディジタル加入者線アクセス・マルチプレクサを介して、情報の選択的
多重化を制御するネットワーク制御システム、が含まれる。
【0008】 本発明の利点、性質、および種々の付加的特徴は、添付されている図面に関連
して以下に詳細に述べる実施例を考慮することにより一層明らかとなる。図面は
本発明のコンセプトを説明することを目的とするものであり、必ずしも本発明を
例示する唯一の形態ではない。
【0009】 (発明の実施の形態) 本発明は、情報(リアルタイムのデータ、映像、音声など)を加入者構内装置
(Customer Premise Equipment:CPE)へ配信す
る目的で、ヘッドエンド・ネットワークでDSLAMにおいてATMネットワー
ク層でATMマルチキャストする方法である。このATM層でのマルチキャスト
・サービスによって、ソースは従来のブロードキャストあるいはユニキャスト配
信方法を使用せずに、ATMセルを1つのポイントから複数のデスティネーショ
ンに(ポイント・ツー・マルチポイント)送信することができる。これは1つの
ソースと複数のデスティネーションを有するATM仮想パス(virtual
path)/仮想回路(virtual circuit)として見ることがで
きる。ATMネットワーク層は、ATM仮想パス/仮想回路接続プロファイルで
指定されるデスティネーション・ポイントにATMセルを(マルチキャストに基
づき)配信する。DSLネットワークのヘッドエンドでDSLAMにおいてマル
チキャスト配信サービスを実施することにより、音声、映像その他の情報を加入
者構内装置(CPE)に配信する目的で、ネットワーク・リソースを効率的に使
用することができる。
【0010】 音声、データおよび映像サービスを統合するディジタル加入者線(DSL)シ
ステムのアーキテクチャ(図1に示す)は、ビデオ電話通信および同様なマルチ
メディア通信をディジタル加入者線リンクで可能にする発明的な方法を使用する
ディジタル加入者線(DSL)環境として例示されている。システムのアーキテ
クチャを形成する個々のブロックの構成要素の詳細は、当業者に知られており、
説明は本発明を理解するのに十分な程度にとどめる。システムのブロック図1は
、数個の機能ブロックで構成される。システム領域1は、中央局(Centra
l Office:CO)装置(COE:Central Office Eq
uipment)100と加入者構内装置(CPE:Customer Pre
mise Equipment)で構成される。システム領域内の構成要素ブロ
ックおよびそれらの各インタフェースは、加入者構内装置(CPE)、ディジタ
ル加入者線アクセス・マルチプレクサ(DSLAM)9、ATM(非同期転送モ
ード)スイッチ10、IPルータ13とDSLターミネータ12、およびネット
ワーク制御システム(NCS:Network Control System
)11である。
【0011】 加入者構内装置(CPE)2には、POTS(Plain Old Tele
phone Service:従来の電話サービス)を介して4台のアナログ電
話機3〜6とインタフェースするディジタル加入者線モデム・ユニット、PCデ
スクトップ・システム7に接続する10Base‐T Ethernet(登録
商標)コネクション、およびテレビジョンまたはビデオディスプレイ8′に接続
するデコーダ付きセットトップ・ボックス(set‐top box)8に接続
するEthernet(登録商標)またはRS‐422接続が含まれる。加入者
構内装置(CPE)2は加入者のアナログ・エンドから電話機3〜6の各々から
アナログ入力を受け取り、このアナログ入力をディジタル・データに変換し、そ
のデータをATMパケットに変換する(POTSオーバーATM)。各接続は、
固有の仮想チャネル識別子/仮想パス識別子(Virtual Channel
Identifier/Virtual Path Identifier:
VCI/VPI)を有する。当業者に知られているように、ATMは接続を指向
するプロトコルであり、各セル・ヘッダ内に接続識別子(connection
identifier)があり、物理的リンク上で一定の仮想チャネルとセル
を明確に関連づける。接続識別子は、2つのサブフィールド、仮想チャネル識別
子(Virtual Channel Identifier:VCI)と仮想
パス識別子(Virtual Path Identifier:VPI)から
成る。これらの識別子は共に、マルチプレクスおよびデマルチプレクスする際に
、そしてネットワークを介してセルをスイッチする際に使用される。VCIとV
PIはアドレスではなく、接続が確立されるときに接続のATMノード間の各セ
グメント・リンクにおいて明確に割り当てられ、接続期間の間存続する。VCI
/VPIを使用すると、ATM層は複数の接続からセルを非同期にインタリーブ
(マルチプレクス)することができる。
【0012】 Ethernet(登録商標)データも、固有の(unique)VPI/V
CIと共にATMセルの中にカプセル化される。ATMセルのストリームは、D
SLモデムに送られ、変調されて、DSLAMユニット9に送られる。
【0013】 逆方向では、ディジタル加入者線(DSL)信号は、加入者構内装置(CPE
)2の中にあるディジタル加入者線モデムによって受信され復調され、VPI/
VCI検出処理に送られる。次に、VPI/VCIがエンド・ユーザの電話のそ
れとマッチ(match)するATMセル・データが抽出されて、アナログのP
OTSに変換され、電話機に送られる。VPI/VCIがエンド・ユーザのEt
hernet(登録商標)のそれとマッチするATMセル・データが抽出されて
Ethernet(登録商標)トランシーバに送られ、ポートに送られる。
【0014】 ディジタル加入者線アクセス・マルチプレクサ(DSLAM)9は、複数のデ
ィジタル加入者線(DSL)モデムからのデータを復調し、そのデータをATM
のバックボーン・ネットワークに集中させ、ネットワークの他の部分に接続させ
る。このディジタル加入者線アクセス・マルチプレクサ(DSLAM)は、AT
Mスイッチ10に至るATM出力にディジタル加入者線(DSL)回線を集中さ
せて、パッケージ、セル、あるいは回路に基づくアプリケーションのために迂回
中継(back‐haul)サービスを提供する。
【0015】 非同期転送モード(ATM)スイッチ10は、ATMネットワークのバックボ
ーン(backbone:基幹)である。ATMスイッチ10は、ネットワーク
内で種々の機能を遂行する。これには、セル・トランスポート、多重化(mul
tiplexing)および集中(concentration)、トラフィッ
ク制御およびATM階層管理が含まれる。特に、システム領域100内で、AT
Mスイッチが、DSLAM、ネットワーク制御システム11およびインターネッ
ト・ゲートウエイ(インターネット・プロトコルIPルータ13およびDSLタ
ーミネータ12)に関連するセルのルーティング(routing)とバッファ
リング(buffering)、およびマルチプル電話リンク・スイッチ15に
関連するT1回路エミュレーションのサポートを提供する。T1回路は、800
0フレーム/秒で送信される193ビット・フレーム中にパックされる24個の
音声チャネルを提供する。総ビット・レートは1.544Mbpsである。アン
フレームド・バージョン(unframed version)、またはペイロ
ード(payload)は、192のビット・フレームから成り、総ビットレー
ト1.536Mbpsである。
【0016】 図1に示すATMスイッチ10は、サテライト(衛星)17、無線放送18ある
いはケーブル・ネットワーク19に接続される番組ガイド・サーバ16に結合さ
れる。また、ATMスイッチ10は、DSLターミネータ12とIPルータ13
のペアに結合され、インターネット14からインターネット・プロトコル(In
ternet Protocol)IPパケット・データを受信する。
【0017】 ネットワーク制御システム(Network Control System
:NCS)11は、アドレスの変換、デマンドの割当ておよび通話の管理機能を
行う。ネットワーク管理システム11の基本的機能は、通話の開始と終了を含む
DSL/ATMネットワークの管理である。ネットワーク制御システムは、本質
的に、クラス5 PSTNスイッチ(GR‐303プロトコルを使用する)と加
入者構内装置(CPE)間に制御情報を伝送し変換する制御要素である。NCS
11は、その他の機能、例えば、加入者構内装置へのコード(code)のダウ
ンロード、帯域幅および通話管理(例えば、話中)機能、その他のサービス提供
/設定タスクに利用できる。
【0018】 図2のブロック20は、音声、映像その他の情報を加入者構内装置(CPE)
に配信する目的でネットワークのヘッドエンドでのATM層におけるATMマル
チキャスト(multicast)を例示する。マルチキャストは、データを送
信する効率的な方法であり、1群の複数のデスティネーション・ポイントに情報
を同時に送信する。ネットワークの有する帯域幅の容量は有限である。同一情報
の複数のコピーを複数のデスティネーションに送信すると、ネットワークに過大
な要求が課され、リソースが効率的に使用されない。
【0019】 図2のディジタル加入者線アクセス・マルチプレクサ(DSLAM)は、AT
Mトランク・ポート(trunk port)21と複数のデスティネーション
・ポート22〜28で構成される。ATMトランク・ポート21は、単一の仮想
パス/仮想チャネルであり、例えば、VPI(39)とVCI(12)を割り当
てられる。この例示的なATMマルチキャスト/ポイント・ツー・マルチポイン
ト配信で、情報はATMトランク・ポート21から、マルチポイント・デスティ
ネーションであるADSLポート1(22)、ADSLポート2(23)、AD
SLポート4(25)およびADSLポートN(28)に送信される。ADSL
ポート1(22)はVPI(36)とVCI(21)を割り当てられている。A
DSLポート2(23)はVPI(36)とVCI(20)を、ADSLポート
4(25)はVPI(45)とVCI(9)を、ADSLポートNはVPI(3
7)とVCI(4)を割り当てられている。
【0020】 非同期転送モード(ATM)マルチキャストは、ATMネットワーク層で行う
ことができる。ATMネットワーク層は、セル・ヘッダの生成と抽出、セルのV
PI/VCIの変換、およびセルのマルチプレクスとデマルチプレクスを受け持
つ。セルがトランク・ポートに到達すると、それは映像または他の情報のチャネ
ルとして識別される。これは到達したセルのVPI/VCIペア(セルのヘッダ
に表示される)に基づいており、それはネットワーク制御システムが既知の関係
である。接続プロファイルを参照して、この特定のATM仮想回路の加入者を見
い出すことができる。その接続プロファイルに基づき、このチャネルの加入者で
ある顧客のグループに対しATMセルを複製することができる。
【0021】 ポイント・ツー・マルチポイント(point‐to‐multipoint
:1つのポイントから複数のポイントへの配信)ATM仮想回路に加入するため
に、ネットワークに送られるマルチメディア・セットアップのリクエストの一例
を図3に示す。
【0022】 加入者構内装置(CPE)は、マルチメディアのプログラム(program
:番組)についてATM送信仮想回路でネットワークにリクエストを送る(図3
、1)。このメッセージは、ATM送信仮想回路に基づきATMスイッチに送ら
れる(図3、2)。このメッセージは、ATM送信仮想回路に基づいて、ネット
ワーク制御システム(NCS)に送られる(図3、3)。ネットワーク制御シス
テム(NCS)は、そのリクエストが有効(valid)であるかどうかを確認
する(図3、4)。有効なリクエストであれば、選択されたチャネルについて、
加入者構内装置がマルチキャスト/ポイント・ツー・マルチポイントATM仮想
回路に接続するために、ネットワーク制御システム(NCS)は、マルチメディ
アのサーバにリクエストを送る(図3、5)。選択されたチャネルについて、加
入者構内装置がマルチキャスト/ポイント・ツー・マルチポイントATM仮想回
路に接続するために、ネットワーク制御システムは、ATMスイッチにリクエス
トを送る(図3、5)。選択されたチャネルについて、加入者構内装置がマルチ
キャスト/ポイント・ツー・マルチポイントATM仮想回路に接続するために、
ネットワーク制御システムはディジタル加入者線アクセス・マルチプレクサ(D
SLAM)にリクエストを送る(図3、6)。このようにして接続が完了すると
、マルチメディアの情報は、1つまたはそれ以上の加入者構内装置エンドノード
(end‐node)に流れる(図3、7)。
【0023】 ディジタル加入者線(DSL)ネットワークにおいて、マルチメディアの配信
サービスをサポートし、これらのサービスを費用効果的にエンド・ユーザに送信
するために、サービス・プロバイダのためにスケールメリットを達成する必要が
ある。このスケールメリットは、マルチメディア情報をエンド・ユーザに配信す
る間、ネットワークのリソースを効率的に使用することにより達成できる。エン
ド・ユーザにマルチメディアを効率的に配信するために、マルチキャストとして
知られているコンセプトをネットワーク上で使用することができる。マルチキャ
ストの基本的原理は、ネットワークのリソースを効率的に使用すると同時に、1
つの情報ストリームを複数に配信することである。マルチキャストは、ネットワ
ークのリソースを効率的に使用するために、サーバにマルチメディアのプログラ
ム(program:番組)を1コピーだけ送らせ、ダウンストリームの中間ノ
ードがこのプログラム(番組)を、それが必要なエンド・ユーザに到達するまで複
製する。どのエンド・ユーザも皆そのマルチメディアをリクエストしていなけれ
ば、ブロードキャスト(broadcast)は、これを提供するのに効果的な
方法ではない。
【0024】 効果的なマルチキャストを行うための理想的な場所は、ネットワークの末端(
edge)である。ディジタル加入者線(DSL)ネットワークにおける末端装
置は、ディジタル加入者線アクセス・マルチプレクサ(DSLAM)である。デ
ィジタル加入者線アクセス・マルチプレクサは、ATM層でポイント・ツー・マ
ルチポイント接続(すなわち、マルチキャスト接続)をセットアップすることが
できる。この機能を有することにより、ディジタル加入者線アクセス・マルチプ
レクサはデータを複製し、それを異なるポートで複数の加入者に送ることができ
る。
【0025】 ユニークな本発明によって、情報をエンド・ユーザに送信するためにマルチキ
ャスト/ポイント・ツー・マルチポイントATM仮想回路がセットアップされる
。また、このシステムは、情報をエンド・ユーザにマルチキャスト/ポイント・
ツー・マルチポイント送信するための制御を行う。
【0026】 本発明の教示を組み込まれた実施例を図示して本文中で詳細に説明したが、当
業者はこれらの教示を組み込んで他の複数の実施例を容易に考え出すことができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 音声、データ、映像などの統合されたマルチ回線電話サービスを提供すること
のできるディジタル加入者線(DSL)システムを例示する。
【図2】 ディジタル加入者線(DSL)ネットワークのヘッドエンドでのディジタル加
入者線アクセス・マルチプレクサ(DSLAM)における情報のマルチキャスト
配信の発明的な方法のブロック図である。
【図3】 ポイント・ツー・マルチポイント非同期転送モード(ATM)仮想回路に接続
するためにネットワークに送られるマルチメディア・セットアップのリクエスト
の一例である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE,TR),OA(BF ,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW, ML,MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,G M,KE,LS,MW,MZ,SD,SL,SZ,TZ ,UG,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ, MD,RU,TJ,TM),AE,AG,AL,AM, AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,B Z,CA,CH,CN,CO,CR,CU,CZ,DE ,DK,DM,DZ,EE,ES,FI,GB,GD, GE,GH,GM,HR,HU,ID,IL,IN,I S,JP,KE,KG,KP,KR,KZ,LC,LK ,LR,LS,LT,LU,LV,MA,MD,MG, MK,MN,MW,MX,MZ,NO,NZ,PL,P T,RO,RU,SD,SE,SG,SI,SK,SL ,TJ,TM,TR,TT,TZ,UA,UG,US, UZ,VN,YU,ZA,ZW (72)発明者 ラマズワミイ,クマー アメリカ合衆国 ニユージヤージー州 プ レインズボロ タマロン・ドライブ 7701 Fターム(参考) 5K030 HA10 HC01 HC14 HD06 JA01 JL08 JT01 LD06 5K033 CB08 CB13 DA06

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 DSLネットワークで情報をマルチキャスト配信する方法で
    あって、 DSLネットワークにおいて単一のソース・ポートと複数のデスティネーショ
    ン・ポートとの間に伝送経路を確立するステップと、 前記ソース・ポートで情報を受信するステップと、 前記複数のデスティネーション・ポートのうちのどれが前記情報を受信するの
    かを決定するステップと、 前記参照ステップに基づいて前記情報を前記ソース・ポートから前記複数のデ
    スティネーション・ポートのうちの選択されたポートに配信するステップと、か
    ら成る前記方法。
  2. 【請求項2】 前記確立するステップで、ディジタル加入者線アクセス・マ
    ルチプレクサ(DSLAM)において選択的に多重化できる前記ソース・ポート
    と前記デスティネーション・ポートとの間に伝送経路を確立する、請求項1記載
    の方法。
  3. 【請求項3】 前記配信するステップでDSLAMにおいて前記ソース・ポ
    ートを前記選択的デスティネーション・ポートに多重化する、請求項1記載の方
    法。
  4. 【請求項4】 前記受信するステップで、DSLAMのATM(非同期転送
    モード)トランク・ポートにおいて前記情報を受信する、請求項1記載の方法。
  5. 【請求項5】 前記決定するステップで、前記情報の受信に申し込んでいる
    ユーザに関連するデスティネーション・ポートを決定する、請求項1記載の方法
  6. 【請求項6】 前記決定するステップで、前記情報のデスティネーション・
    ポートを決定するために接続プロファイルを参照する、請求項1記載の方法。
  7. 【請求項7】 前記受信するステップで、DSLAMのATMトランク・ポ
    ートにおいて前記情報を受信し、前記配信するステップで、DSLAMにおいて
    前記ソース・ポートを前記選択的デスティネーション・ポートに多重化する、請
    求項1記載の方法。
  8. 【請求項8】 前記受信するステップで、DSLAMのATMトランク・ポ
    ートにおいて前記情報を受信し、前記決定するステップで、前記情報の受信に申
    し込んでいるユーザに関連するデスティネーション・ポートを決定し、前記配信
    するステップで、DSLAMにおいて前記ソース・ポートを前記選択的デスティ
    ネーション・ポートに多重化する、請求項1記載の方法。
  9. 【請求項9】 マルチキャスト情報配信を行うDSLシステムであって、 情報を送信するATMネットワーク層と、 前記ATMネットワーク層に結合されて前記情報を受信するDSLAMと、 前記DSLAMを介して前記情報の選択的多重化を制御するネットワーク制御
    システムと、から成る、前記DSLシステム。
  10. 【請求項10】 前記ATMネットワーク層がATMスイッチ内に含まれる
    請求項9記載のDSLシステム。
  11. 【請求項11】 前記DSLAMが、前記情報を前記ネットワーク層から受
    信するATMトランク・ポート、および前記情報を選択的に受信するデスティネ
    ーション・ポートを備える、請求項9記載のDSLシステム。
  12. 【請求項12】 前記デスティネーション・ポートがADSLポートを備え
    る、請求項9記載のDSLシステム。
  13. 【請求項13】 前記複数のデスティネーション・ポートのうちのどれが前
    記ATMトランク・ポートから前記情報を受信するのかを決定するために前記ネ
    ットワーク制御システムが接続プロファイルを備える、請求項10記載のDSL
    システム。
  14. 【請求項14】 前記DSLAMが、前記情報を前記ネットワーク層から受
    信するためにATMトランク・ポートを備えると共に、前記情報を前記ATMト
    ランク・ポートから受信するためにADSLポートを備える、請求項9記載のD
    SLアクセス・システム。
  15. 【請求項15】 前記ATMトランク・ポートおよびADSLポートの各々
    が、仮想パス識別子(VPI)と仮想チャネル識別子(VCI)との固有の組合
    せを割り当てられる、請求項14記載のDSLシステム。
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