JP2007104724A - 周波数帯域幅／チャンネルの静的および動的最適配分を伴う、広帯域／狭帯域サービスを提供する広帯域無線システムおよびネットワーク・アーキテクチャ - Google Patents

Abstract

【課題】無線広帯域通信システム・アーキテクチャとして、要求に応じてエンドユーザへ一連の狭帯域及び広帯域サービスを提供するために構築する。
【解決手段】送信帯域幅は、送信しサービス要求を満たすために、要求に応じた適切な帯域幅を利用することによって動的に調整される。要求された帯域幅は、本発明により、特定の帯域スペクトルが現在の配分のまま別の目的を果たし、システムの積極的な利用を可能にするために可変的に使用されるようにスペクトル配分を再配分することにより提供される。本通信システムは、固定および携帯端末両方への最終的送達のために無線通信を利用する設計になっている。本システムは、基本的な電話サービス、無線ＩＳＤＮサービス、無線データ・サービス、無線マルチメディア・サービス、その他会話型および放送ビデオを含むさまざまな無線広帯域サービスを供給する。
【選択図】図１

Description

本発明は、通信システムのアーキテクチャおよび高密度通信領域内での固定端末および携帯端末に対しての、狭帯域／広帯域双方向ポイント・ツー・マルチポイント・サービス提供のための特定ネットワーク・アーキテクチャに関する。特に、無線送信を利用し、チャンネル／帯域幅を特定の現在の利用形態に動的に配分する通信システムに関する。

通信システムは、法人および個人加入者に広帯域と狭帯域の両方の可能出力を要求する多数のサービスを提供する。これらのサービスは通常、必要なサービスをすべて利用するには、広帯域サービスには広帯域通信伝送媒体（例えば、ケーブルまたはファイバ）を、狭帯域サービスには狭帯域伝送媒体（例えば、撚り対線）を、各顧客が備えることを要求する。

この尺子定規な、物理的な媒体に基づく可能出力は、導入や保守に費用がかかり、エンドユーザが設備導入後にサービス・プロバイダの変更を決定した場合には、それに要した資本は回収できない可能性がある。この費用が手が出せないほど高額で、ライフサイクルの経済学上利益をもたらさなければ、この費用はシステムの展開をも制約する可能性がある。
しかし、無線システムは、束縛のないその性質から、本来柔軟性を備えている。エンドユーザが通信事業者を変更しても、無線端子装置は回収・再配置できるため、投下資本が取り残されることはない。

無線広帯域通信システムアーキテクチャは、一連の狭帯域および広帯域サービスを、需要に応じてエンドユーザへ提供するように構築されている。本発明を具体化したシステムは、スペクトル拡散技術および時分割多重方式の賢明な組み合わせにより、またサービス要求を信号放射エネルギーの適切なセクター化と組み合わせることにより、周波数の再使用を最大化する。送信の帯域幅は、必要とされる適切な帯域幅を提供してサービス要求を満たすために、動的に調整される。要求された帯域幅は、本発明によりスペクトル配分を再調整する（例えば、再マッピング）ことにより、（１）ユーザに、その要求にあったユーザチャンネルを配分すること、および（２）スペクトルの利用度を最大化するためにチャンネル配分を再調整すること、という２つの目的を同時に達成するように提供される。本通信システムは、固定サイトの顧客領域および顧客の携帯端末への最終的送達のために無線通信を利用する設計になっている。本システムは、基本的な電話サービス、無線ＩＳＤＮサービス、無線データ・サービス、無線マルチメディア・サービス、および会話型ビデオおよび放送ビデオを含むその他さまざまな無線広帯域サービスを供給する。さらに本システムは、すべてのサービスへのサポートとして、信号能力を提供する。

スペクトルの効率的な利用は、本システムのさまざまなレベルで達成されている。一つのレベルでは、別のクラスのサービス要求の変化に応じてチャンネル配分が実行される。別の局面では、そのチャンネル・ダクトが平均スループットに適合するかぎり、ダクト（チャンネルを細分したもの）はサービス帯域幅の要求に応じるために符号伝送速度によって別々である。さらに別の局面では、サービス帯域幅の要求は、スペクトル効率を達成するために高・中・低帯域幅に分割されたチャンネルと組み合わされる。

本発明を利用するあるシナリオの一つでは、本通信システムは、需要に応じて特定のチャンネルに配分された広帯域スペクトル全体を操作するスペクトル拡散技術（ＣＤＭＡ）と時分割多重方式（ＴＤＭ）の組み合わせを利用して、需要に応じた帯域幅を提供する。ＣＤＭＡ／ＴＤＭ信号は、システム・ネットワーク間で、および顧客構内の動的アクセス導波器局に対して送信される。信号圧縮技術によるＣＤＭＡ／ＴＤＭの使用は、現在までは小さなサービス・サブセット用の数チャンネルしか供給しなかったスペクトルの使用を可能にする。
需要パターンに合わせた需要スケジュールを基礎として同一の帯域幅／チャンネルを別々のサービスへ配分／共用することで、スペクトル効率は向上する。インターフェイスを使用した別のシナリオでは、チャンネルは需要動向を基礎として各サービスへ配分される。
さらに本ネットワーク・アーキテクチャは、エンド・ツー・エンド・ネットワークを基礎とした統合サービスを提供するために、一組のネットワーク・サーバーと、サーバーとエンドユーザ・デバイス間の信号法／制御手段を提供する。

スペクトル配分をともなう無線ネットワークのシステムネットワーク位相
図は、本発明の原理を具体化した広帯域無線ネットワークのネットワーク位相の一つの態様を描く。ＡＴＭ（非同期転送モード）ネットワーク１０１およびＳＴＭ（同期転送モード）ネットワーク１０２は、ファイバ・ベースのＳＯＮＥＴ／ＳＤＨアクセス・リング１０４へ順番に結合されたサービス・ノード１０３と接続して示される。ファイバ・ベースのＳＯＮＥＴ／ＳＤＨリングをアクセスおよびリンク目的に使用するのは説明用であって、開示されたネットワーク説明図の本質ではない。固定地点間のマイクロ波通信や赤外線通信を含めた非ファイバ送信を使用した星状ネットワークは、使用が容易である。アクセスノード１０５−１から１０５−４は、ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨアクセス・リング１０４を、多数のアクセス・アンテナまたはインテリジェント・マイクロポート（ＩＭＰ）１０６−１から１０６−４と連結する。インテリジェント・マイクロポート１０６−２は、顧客宅内のアクセス導波器または無線中継器１０７へ無線で接続されて示される。このアクセス導波器／無線中継器は多数の機器機能［電話、ＩＳＤＮ端末データ通信デバイス（例えば、ＰＣ）、信号デバイス／附属品、テレビ／受像器の枠、マルチメディア・ワークステーション等を含む］を有し、それぞれことなる帯域幅可能出力を要求する一連の幅広い狭帯域／広帯域サービスを提供する。また、マイクロポート１０６−２は、顧客構外での無線ハンドセット１０８としての用に直接供されるものとして示されている。マイクロポート１０６−４は、宅内での当該サービスと似た方法による工場／オフィスサイトでの結合サービスとして示される。衛星地上局１０９は、ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨアクセス・リング１０４を、アクセスノード１０５−４を経由して衛星１１０と接続するものとして示される。ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨアクセス・リング１０４とエンドユーザ受信者との間の通信は無線で行われ、スペクトルを特定のサービスまたは利用形態に必要な十分な帯域幅のある複数チャンネルに分割することを可能にする。

＜最適なスペクトル・インプリメント達成のためのネットワーク機能の区分化＞
特定のエンドユーザにとってのネットワーク通信の点で広帯域無線ネットワークに適したアーキテクチャを、図２に示す。チャンネル配分サーバー２２２は、全時間帯における別々のサービスの利用に関する情報を識別し保存し、個々のサービスへのスペクトルの静的および動的な再配分を制御するために用意される。
信号サーバー２１３は、エンドユーザ・デバイスとネットワーク内部信号システム間のゲートウェイとして活動し、課金／ＯＡＭ＆Ｐ（運営、管理、保守および提供）データの課金／ＯＡＭ＆Ｐサーバーへの分配等、制御データの他のサーバーへの分配など、エンドユーザ・デバイスへの信号サービスを提供する。ＩＶＯＤサーバー２１４は、ＩＶＯＤサービス、普通のビデオの改良（例えば、会話型のポーズ、巻き戻しなど）、メニュー形式のユーザ・インターフェースなどをサポートする。課金／ＯＡＭ＆Ｐサーバー２１５は、あらゆる特別サービス・オプションおよびプラン（例えば、固定料金で１か月あたり６０分のプログラム利用）を含めてすべてのサービスを通じたエンドユーザへの統合課金／ＯＡＭ＆Ｐを提供する。保安サーバー２１８は、サービス提供者およびエンドユーザに対して安全性確認および不正行為防止サービスを提供する。顧客サービス・プロフィール・サーバー２１６は、加入者サーバーの優先性などを含むエンドユーザ・データを保存する。位置およびユーザ登録サーバー２１７は、ユーザの現在位置に関するリアルタイム・データおよびサービス領域関連データを保持する。

信号サーバー２１３、ＩＶＯＤサーバー２１４、保安サーバー２１８、課金／ＯＡＭ＆Ｐサーバー２１５、顧客サービス・プロフィール・サーバー２１６、位置およびユーザ登録サーバー２１７およびチャンネル配分サーバー２２２は、ＡＴＭネットワーク１０１、ＳＴＭネットワーク１０２、およびサービスノード１０３のいずれかまたは全部と結合される。ＡＴＭネットワーク１０１とＳＴＭネットワーク１０２は、アクセスノード１０５−Ｎへ順番に接続されたサービス・ノード１０３に接続される。ナショナル・ヘッドエンド２０１は、衛星１１０および衛星地上局１０９を経由してローカル・ヘッドエンド２１１に接続される。ローカル・ヘッドエンド２１１も、アクセス・ノード１０５−Ｎに接続される。インテリジェント・マイクロポート（アクセス・アンテナ）１０６−Ｎは、内部配線または短い空気インターフェースにより構内機器または地域無線局１０８へ順番に接続されたアクセス導波器１０７の空気インターフェースを提供する。

サービス・ノード１０３は、トラヒック整理（例えば、地上ライン中継線、低・中・高符号伝送速度のサービスを行うサブチャンネルまでの低・中・高配列のチャンネルへ、ラジオ周波数／アクセス・ラインを合わせる調整）を行い、さらに、回路／同期転送モード（ＳＴＭ）とセル／非同期転送モード（ＡＴＭ）の切り替えを行う。これはまた、特徴の発動および実行の制御でもある。ナショナル・ヘッドエンド２０１は、全国配信用ビデオ／マルチメディア放送情報に起源を有する。ローカル・ヘッドエンド２１１またはアクセス導波器１０７は、地方配信用のビデオ／マルチメディア放送情報を受信する。アクセスノード１０５−Ｎは、中継線のリング／アクセス・リンクへの付加や引き込みを行い、多重化能力および多重化解除能力を提供する。インテリジェント・マイクロポート１０６−Ｎは、多数の空気インターフェースをサポートすることによって、狭帯域および広帯域の両サービスを実施する。これは、サービス要求の変化に合わせて、要求される帯域幅を提供することにより、静的および動的両方のチャンネル配分を提供する。アクセス導波器１０７は、マイクロポートと顧客構内機器（無線１０８および有線の両方）とのリンクを提供するゲートウェイ／中継器である。地域無線局１０８は、無線マルチメディア・サービスを含む一連の幅広いサービスをサポートする。

＜スペクトルの配分および区分化＞
本発明の原理にしたがった利用可能なスペクトルの配分または分割を、図３に示す。サービスチャンネル・マップは、いかに多種類のチャンネルが多種類の例示されたサービス・クラスへ配分されるかを示す。それぞれ６または１０ＭＨｚの帯域幅のあるチャンネルのブロックを、直線状に並べて示した。２つのチャンネル３０１は別に主たる列から離して示される。これらのチャンネルは接続セットアップ信号および会話型コマンドの制御の用に供される。これらはまた、すべてのサービスを統合した方法により、エンド・ツー・エンドベースでのエンドユーザへのサービスの提供、課金／ＯＡＭ＆Ｐ、および保守に有益なデータを伝送する。エンドユーザ端末とネットワーク・サーバー（図２の２１３から２２２）の間で通信されるデータには、ユーザ識別番号、宛先アドレス、確認サービス要求コード、有料オプション、ＯＡＭ＆Ｐメッセージ、保安／暗号コード、サービス優先度、位置、要求されるサービスのグレードなどが含まれる。このデータを使い、ネットワーク・サーバーがサービス要求に応じてエンドユーザへサービスを提供する。チャンネル３０１は本実施例での無線パケット信号チャンネルで、２個の６ＭＨｚチャンネルで構成される。このようなメッセージのサポート需要の量に基づき、チャンネル３０１の利用に加えてチャンネル３０８（補助パケット・レスポンス・チャンネル）をこの信号および制御メッセージ用に使用することができる。最後に、専用チャンネル（３０１、３０８）に加えて、ベアラー・サービスに使用するものと同じチャンネル（３０３−３０７）を経由してこれらのメッセージを交換することも可能である。

本説明図では、一連のベアラー・チャンネル全体で１９８ＭＨｚの範囲をカバーする。チャンネル３０３は狭帯域サービス・クラス・ダウンリンク・チャンネルである。チャンネル３０４はダウンリンク・広帯域ビデオ・サービス・チャンネルである。チャンネル３０５はダウンリンク要求時会話型ビデオ・チャンネルである。３０６のチャンネルは、ネットワーク内で使われる二重フィルター／減衰ロールオフ用のガード・スペクトルを供給する。チャンネル３０７はアップリンク狭帯域サービス・クラス・アクセス・チャンネルである。チャンネル３０８は補助パケット・レスポンス・チャンネルである。図の実施例では、３０１のチャンネル２１５０ＭＨｚから２１６２ＭＨｚの間に限られ、３０３から３０８のチャンネルは２５００ＭＨｚから２６９０ＭＨｚの間に限られる。本実施例では、周波数およびチャンネル帯域幅ともに、別の要求に適応させることが可能である。

＜静的チャンネル配分プロセス＞
図４は、静的チャンネル配分のプロセスをフローチャートで示す。このプロセスは、既知の顧客の一定間隔でのチャンネル再配分にあわせるために、定期的に反復される。このプロセスは、チャンネルと帯域幅を、特定の日の、および一日のうちの特定の時間帯についての確立したトラヒック・パターンに基づき配分する。第一プロセス・ブロック４０１の命令は、曜日と時刻をモニターし、トラヒック需要に関係する特例日への該当性を調べる。トラヒック需要は特定のサービスごとに分類され、配分アルゴリズムによりサービス・クラスｓｉからサービス・クラスｓｊまでのＣｓｉｓｊにしたがってＴｋ時のチャンネル転送を特定するために評価される。続く判断ブロック４０３は、静的チャンネル配分が必要かどうかを判断するためにブロック４０１のデータを評価する。その結果がノーであれば、フローは端子４０９を通って図５に示される動的配分フロー・プロセスへ進む。静的配分が必要であれば、フローは、予想トラヒック需要に合わせるためのチャンネル再配分を決定するための命令ブロック４０５へ進む。このプロセスでは、チャンネルＣｓｉｓｊは、サービス・クラスｓｉからサービス・クラスｓｊまで、ｊ＝１からＮまででｉがｊと等価ではなく、かつＣｓｉｓｊ＝−Ｃｓｉｓｊであるすべてのｉとｊとを動く。つぎにフローは、端子４１１を通って図５のプロセスへ進む。

＜動的チャンネル配分プロセス＞
動的配分のプロセスは、図５のフローチャートで叙述される。これは、図４に示されたプロセスからつながる端子５００から始まる。初期命令ブロック５０１は、既存のチャンネル配分とサービスのための帯域幅を定義する。このフロー・プロセスは、端子５０２を経由した図４の静的プロセスからの切り替えに対応して、判断ブロック５０３へのエントリーで開始する。ブロック５０３の命令は、空きチャンネル容量を判断し、義務的なサービス・クラス（例えば、既存のサービス配分）へ配分された空きチャンネル数を、システム内で別の候補サービスＳｊへ配分されるであろう最小チャンネル・ブロック数の域値ΔＣで、一定の時間間隔で比較する。この最小数は、後述の図７に関して論じられる移動の増分ΔＣに対応する。利用可能な空き容量がこの域値を越えないならば、こういった目的に利用可能な空きチャンネル数を再評価するために、このプロセスは循環する。
域値の要求を満足するのに十分な数のチャンネルの存在が判断されたら、次の判断ブロック５０５は、ブロック５０３の評価で調査したのと同じ期間における候補サービスへ配分されるチャンネル上の通過障害の有無を判断する。このような通過障害がなければ、フローはブロック５０３の入力へ戻る。

このような通過障害の存在が発見されれば、プロセス・フローは、チャンネルをサービス・クラスｓｉからサービス・クラスｓｊへ移動させるためのチャンネル配分を制御する命令ブロック５０７へ進む。移動時に、ｓｉからｓｊまでの全サービス・クラスがチェックされ評価されたかを判断する。この結果がイエスであれば、フローはこのフローを一定の時間停止させる命令ブロック５０９へ進む。次に命令ブロック５０９は、動的配分プロセスが再開するブロック５０３の入力へプロセスを戻す。
サービス・クラスが全部評価されていなければ、フローはｉまたはｊを増加させる命令ブロック５１１へ進み、ついで動的配分プロセスが再開するブロック５０３の入力へ戻る。

＜スペクトル配分機能のネットワーク分散＞
チャンネル配分の手続きは、図６に示すようにネットワーク・システム内に分散され、サービス・ノードで命令ブロック６０１がチャンネル占有データの測定を実施する。フローは、チャンネル配分サーバー内の判断ブロック６０５へ進む途中で、処理ブロック６０３で各サービス・クラスの通過障害発生蓋然性を試算する。チャンネル配分サーバー内で、フローは判断ブロック６０５へ進み、そこで静的または動的条件の変化のためにチャンネル配分を変更する必要があるかどうかを判断する。スペクトル再配分の必要がなければ、プロセスはこのブロック内の循環を継続する。スペクトル再配分の必要があれば、フローは、図４と図５のフローチャートで示した定義済みの静的および動的配分プロセスにしたがってサービス・クラスをｓｉからｓｊまで動くチャンネルＣｓｉｓｊを識別する命令ブロック６０７へ進む。
フローは、それぞれサービス・ノード、アクセス・ノード、インテリジェント・マイクロポート、およびアクセス導波器に所在する命令ブロック６０９、６１１、６１３、および６１５へ進む。ブロック６０９の命令はネットワーク中継線をアクセス中継線へ配分する。ブロック６１１の命令は、チャンネル・ブロックのマッピングを調整するためにチャンネルを多重化解除／多重化し、あるいはチャンネルを結合／分割させる。ブロック６１３の命令は有線チャンネルをＲＦチャンネルと結合させ、ブロック６１５の命令はインテリゲント・マイクロポートへの配分と釣り合うようにチャンネルを配分する。

＜スペクトルの移動増分図解＞
サービス・クラス全体を通じたシステム内でのチャンネル再配分による増加量の説明図を、３つの円形図７０１、７０２、および７０３がそれぞれ別のサービス・クラス・カテゴリーを定義する図７に示した。図示した実施例において各チャンネルはことなる帯域幅の多数のダクトをもち、各チャンネル内のダクトの合計は６から１０ＭＨｚである。これらのダクトは結合したり分割したりでき、特定のサービス要求用チャンネルを形成するために帯域幅にも変化をもたせてある。各ダクトまたはダクト群は、特定のサービスのサポートに関係している。これらのダクトはあるアプリケーションでは時間スロットとなり（ＴＤＭ）、他のアプリケーションでは共用スペクトル帯の一部となる（ＣＤＭＡ）。

図示した実施例において初期ディスクを表象したディスク７０１は、通常は会話型放送ビデオ・サービスに配分される９チャンネルを表わす。ディスク７０１は、それぞれ同じ９チャンネル（すなわち、セクター化オムニ・アプローチ）を使用する１２０度のセクター３個に分割される。セクター化アプローチは、単一のアンテナを全サービスに使用し、電力要求量を最小化し、またインテリジェント・マイクロポートへの熱負荷を最小化するために、オムニ・ラジオ信号放射に代わって使用される。そのようにセクター化されたチャンネルは全方位的効果を有し、チャンネルのセクター化は信号受信特性を改善し、カバーされる地理領域を要求を発する加入者に限定するよう設計されている。選択されたセクター化計画は、表象図に描かれた３個のディスク７０１、７０２および７０３として描かれたすべてのサービス・クラスをサポートする一つにセクター化されたアンテナを表わす。
ディスク７０２に図示されたチャンネルは、通常会話型ビデオ・サービス専用であり、それぞれ３チャンネルを含む３つのセクターを含む。会話型放送ビデオ・ディスク７０１と会話型要求時ビデオディスク７０２の間を移動できるチャンネルの最小増加量は、合計３チャンネルである。第一、第二のディスク７０１と７０２は、インテリジェント・マイクロポートからエンドユーザのアクセス・アンテナへの一方向放送限定の信号である。

第三のディスク７０３は、ＩＳＤＮと、二重通信をサポートするために対にされた（例えば、それぞれ３セクターに関連する２つのペア）４チャンネル音声データ・サービスの集まりを図示する。ディスク７０２と７０３の間の移動増分は、セクターあたり２チャンネルである。オリジナル・セットアップでのディスク７０２と７０３上の全チャンネルは、それぞれ周波数がことなる。第一のディスク７０１と第三のディスク７０３の間の移動増分は、合計６チャンネルである。
このチャンネル移動を（必要ではなくとも）適切に実行するための高度情報は、ネットワーク・アクセス・ポイントのインテリジェント・マイクロポートにみられる。例えば、ディスク７０１からディスク７０３へのチャンネル・アプリケーションの変更は、最小で合計６チャンネルがディスク７０１からディスク７０３で定義されたアプリケーションへ移動されることを要する。これらのチャンネルは、新しいアプリケーションを受け入れるために、受容側チャンネルがいっぱいになるまでダクト単位で詰められる。次に、追加容量を要求するサービスへ、（もしあれば）追加のチャンネルが移動される。

スペクトルの選択的配分のためのスロットへの効率的なパッキング
図８のグラフは、チャンネルとダクトに分割された周波数スペクトルの図解である。周波数帯域は本事例では１９８ＭＨｚが選ばれ、複数の隣接する周波数チャンネル８０１−１から８０１−Ｎに分割して示される。チャンネルの一つ８０１−Ｘは、チャンネルを分割したより小さい周波数帯であるいくつかのダクト８０２−１から８０２−Ｍまでを含む拡大図として示される。実施例図解における各チャンネル８０１の周波数帯は、６または１０ＭＨｚである。ことなるサービスでは帯域幅の需要が変わるので、サポートするさまざまなサービスの要求に合わせるために、ダクトは動的にサイズ（すなわち、帯域幅）を変更できる。あるサービスにはある時点では単一のダクトで足りるが、他の時点ではいくつかのダクトが配分されるかもしれない。あるサービスへ配分される最適ダクト数は、そのサービスへの需要によって決まる。

各チャンネルは、常に特定のサービス・クラスへ配分される。サービス・クラス内のサービスは、提供されない（すなわち、事前に配分されない）動的ベースでそのサービス・クラスに配分されたチャンネルへのアクセスを共用することができる（すなわち、そのチャンネルのどのダクトでも使える）。配分機構では、チャンネルは数個のダクトで構成され、ダクトはチャンネルの物理的または論理的区分である。ＩＶＯＤやＩＢＶのサービス・クラスでは、無線変調スキーマは、スペクトルの物理的区分化に対応するＴＤＭ時間スロットである。狭帯域サービス・クラスでは、ＣＤＭＡが個々のダクトがチャンネル全体の論理部品の効果を有する無線調整概略である。サービス配分は、各時点で各ダクトがプログラムのユーザ用に配分されているダクトにより処理される。

＜プログラム内容の要求に基づく最適配分＞
符号伝送速度高（９２１−１、９２１−２、９２１−Ｈ）、中（９１１−１、９１１−２、９１１−Ｍ）、および低（９０１−１、９０１−２、９０１−Ｌ）のビデオ・サービス用アプリケーションへのチャンネルのスペクトル分割が、図９に描かれている。ビデオ内容は有望なＭＰＥＧ（動画エキスパート・グループ）ＩＩ標準を使用してコード化されており、これは幅広いコード化速度（約１．５４４−９Ｍｂｐｓ）で作動する。ことなるプログラム内容はことなる速度で（例えば、映画は低速で、スポーツは高速で）最適にコード化される。ＭＰＥＧＩＩソースの可変速度での解読は、ＭＰＥＧＩＩ標準内で自動的に処理される。いくつかのチャンネルは低速コード化用に、いくつかは中速コード化用に、そしていくつかは高速コード化用に配分される。これらのプログラム・タイプ別に配分されるチャンネル数は、その時点で要求のあるプログラムの混合比率に基づく。このような配分は、時間帯や曜日に基づく静的配分、または事前調整なしでのプログラム内容の変化が要求される場合にリアルタイム・ベースの動的配分に事前に設定することも可能である。ビデオ・プログラムは、帯域幅の要求に基づき適切なチャンネルへ整理される（すなわち、チャンネル化される）。ビデオ・プログラムが別々のチャンネルおよびダクト（すなわち、チャンネルｘとダクトｙ）へ再配分されると、その情報はＩＭＰによりアクセス導波器へ伝送される。図解実施例の一つでは、それをマッピング・テーブルとして伝送している。

符号伝送速度ビデオ・サービス・タイプ内では、プログラムは可変速度でコード化される（プログラム内容の要求に基づき（例えば、ビデオ映像内の動きの量に基づき）そのチャンネルに指定された基本平均速度程度の狭い範囲内で、そのチャンネル内の全プログラムについて符号伝送速度の配分をバランスさせるような方法で（例えば、３Ｍｂｐｓビデオ・チャンネル・タイプ内では、常にプログラム全部の平均を３Ｍｂｐｓに保ちながら、一つのプログラムに２．７Ｍｂｐｓを与え、同時にもう一つに３．３Ｍｂｐｓ与えることができ、また後で反対にすることもできるだろう。））。このようなアプローチを可能にするために、本来的要求時帯域幅可能出力が大きいという理由でパケット化機構（すなわち、ＡＴＭその他のパケット調整）が使用される。

プログラムをこの方法、つまりここで説明した両方のテクニック、すなわち、コード化速度要求にしたがった整理テクニックと同一コード化速度水準内での可変速度によるコーディングにより、あるプログラムには高い速度、同時に他のプログラムには低い速度で配分することの利点は、これにより、チャンネル全体に均一で管理がより容易なプログラム品質が確保され、同時にチャンネル全体のスペクトル利用度を最大化することである。

＜用語の定義＞
以下の定義は、上記の特許説明書中で使用された用語を定義する。
チャンネル：特定のサービス・クラスに配分された連続するスペクトルの１ブロック。
ダクト：双方向通信の一方向について一つのユーザまたはプログラムに配分されたチャンネルの細分された部分。より広い帯域の一方向送信を提供するために２以上のダクトを結合させることができる。
サブチャンネル：特定のコード化速度（すなわち、低速、中速、および高速）に属するビデオ・サービスに配分された一組のチャンネル。
会話型放送ビデオ（ＩＢＶ）（ＴＤＭ）：本サービスは、１．潜在的には全ユーザに対する広帯域（すなわち、１．５Ｍｂｐｓから６Ｍｂｐｓ）放送ダウンリンク・ベースでスケジュールされたビデオ内容、２．サービス要求、支払認可などのための狭帯域アップリンク信号（＜２．４Ｋｂｐｓ、無線データ信号またはＩＳＤＮのＤチャンネル経由）の２つの部分からなる。ＩＢＶは、無線ＣＡＴＶ、改良型有料テレビ、電子ショッピング、電子的ソフトウェア・ディストリビューション、指導的および教育的テレビ、マルチメディア・ビデオに基づく情報サービスなどのようなサービスをサポートするために提供される。ＩＢＶは、ＴＤＭ送信を使用する。

会話型要求時ビデオ（ＩＶＯＤ）（ＴＤＭ）：ＩＶＯＤは、１．広帯域の手段（１．５Ｍｂｐｓから６Ｍｂｐｓ）により、その内容の閲覧を要求したユーザだけにダウンリンクで送信される要求ベースのビデオ内容、２．サービス要求、支払認可などのための中速アップリンク（＜６４Ｋｂｐｓ、ＩＳＤＮのＢチャンネルまたは音声電話経由）の２つの部分からなる。ＩＶＯＤは、要求時ビデオ、ネットワーク・ゲーム、会話型遠距離学習、遠距離医療、会話型テレビ、マルチメディア・ビデオに基づく情報サービスなどのようなアプリケーションをサポートする。ＩＶＯＤは、ＴＤＭ送信を使用する。

無線マルチメディア：双方向対称サービスをサポートする３８４Ｋｂｐｓ（結合６ＢチャンネルまたはＩＳＤＮのＨ０レート）の広帯域サービス。送信は、ＣＤＭＡのいずれかのＴＤＭで行われる。
無線データ：双方向対称／非対称サービス（０Ｂ＋Ｄサービスを含む最大１９．２ｋｂｐｓまでのメッセージ、データおよび信号アプリケーション）をサポートする。送信は、ＣＤＭＡ経由で行われる。
無線ＩＳＤＮ：双方向対称サービスをサポートする、最大１４４Ｋｂｐｓ（１Ｂ＋Ｄから２Ｂ＋Ｄ）までの速度の一群の基本速度互換ＩＳＤＮサービス。送信は、ＣＤＭＡ経由で行われる。
無線基本音声電話（ＣＤＭＡ）：双方向対称サービスをサポートする、３２、６４、または１２８Ｋｂｐｓの音声サービス（１Ｂと２Ｂのサービス、および改良型高性能ステレオを含む）。送信は、ＣＤＭＡ経由で行われる。

サービス・クラス：明細表の範囲全体のチャンネル内の共通帯域幅を自動的に共用させる同じ空気インターフェースを使用するサービスの明細表。実施例の図では、３つの見本サービス・クラスが定義されている。
１．狭帯域サービス・クラス：これは、基本速度ＩＳＤＮのようなサービスおよび０Ｂ＋Ｄ、１Ｂ＋Ｄ、２Ｂなどを含む互換的サービスをサポートする。これはさらに、すべての基本音声電話（３２Ｋｂｐｓ、６４Ｋｂｐｓ）および無線データをサポートする。
２．ＩＶＯＤ（上記参照）
３．ＩＢＶ（上記参照）

本発明の原理を具体化した広帯域無線ネットワークの位相の概略図である。 本発明の原理を具体化した広帯域無線ネットワーク・アーキテクチャの機能概略である。 本発明によるスペクトル配分を描いたグラフである。 予測されるサービス需要の変化に適応するための静的チャンネル配分方法を描いたフローチャートである。 サービス需要に適応するための動的チャンネル配分方法を描いたフローチャートである。 静的および動的チャンネル配分を実施するためのプロシジャー分配の模式図である。 サービスクラス横断的な増分チャンネル再配分プロセスのグラフである。 スペクトルのチャンネルおよびダクトへの分割がどのように行われるかを示す。 広帯域（すなわち、ビデオ）サービス用のサブチャンネル配分機構を描く。

Claims (13)

1. ネットワークとエンドユーザと間の無線接続による広帯域および狭帯域サービスを提供する通信ネットワークであって、
   非同期伝送モードネットワークと同期伝送モードネットワークと、
   前記非同期伝送モードネットワークと前記同期伝送モードネットワークとの両方に接続され、そしてアクセスノードに接続されたサービスノードとを含み、前記アクセスノードは、エンドユーザ装置の受信アンテナにラジオ信号を放射するアンテナを含むマイクロポートに順番に接続されており、さらに、
   サービスクラス全体の通過障害の確率を推定し、そしてサービス要求を充足させるために一つのサービスクラスから他のサービスクラスへ再割り当てされるべきチャンネルを識別する、前記サービスノードに接続されたチャンネル割り当てサーバーとを含み、
   前記アクセスノードは、前記チャンネル上へのサービスのマッピングと適合させるのに必要なチャンネルの結合および／または分割を行うことを特徴とする通信ネットワーク。
2. 前記エンドユーザ装置へ信号サービスを提供する信号サーバーを含むことを特徴とする請求項１に記載の通信ネットワーク。
3. 前記エンドユーザへの広帯域および狭帯域の全サービスの統合された課金を提供する課金作業、管理、保守および提供サーバーを含むことを特徴とする請求項１に記載の通信ネットワーク。
4. 安全性確認および不正行為防止サービスを提供する保安サーバーを含むことを特徴とする請求項１に記載の通信ネットワーク。
5. 加入者の優先性を含むエンドユーザデータを保存する顧客プロフィールサーバーを含むことを特徴とする請求項１に記載の通信ネットワーク。
6. ユーザの位置およびサーバーエリア関連データに関するリアルタイムデータを維持するユーザ登録サーバーを含むことを特徴とする請求項１に記載の通信ネットワーク。
7. サービス明細の全体を通し、ネットワークのエンド・ツー・エンドからエンドユーザまでの全体を通した統合サービスを提供するために、システム内ですべて統合されている信号サーバー、会話型ビデオオンデマンド（ＩＶＯＤ）サーバー、保安サーバー、課金作業、管理、保守、および提供サーバー、顧客サービスプロフィールサーバー、位置およびユーザー登録サーバーおよびチャンネル割り当てサーバーを含むことを特徴とする請求項１に記載の通信ネットワーク。
8. 前記アクセスノードはチャンネルを固定された複数のダクトへ分割し、前記複数のダクトの各々はその帯域幅が変化し、前記複数のダクトは固定した全体の帯域幅を有し、そして前記複数のダクトの各々の平均帯域幅は固定されたままであることを特徴とする請求項１に記載の通信ネットワーク。
9. ３つのセクターを有し、会話型放送ビデオサービス、会話型オンデマンドビデオサービス、および狭帯域サービスの３レベルのチャンネルを放射するセクター化されたアンテナを含む放射装置と、
   一つのレベルから他へのチャネル割り当ての移転を制御するチャンネル割り当てサーバーとをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の通信ネットワーク。
10. 前記アクセスノードが、ＳＯＮＥＴリングでサービスノードに接続されていることを特徴とする請求項１に記載の通信ネットワーク。
11. 前記アクセスノードが、ポイント・ツー・ポイントマイクロ波接続によりサービスノードへ接続されていることを特徴とする請求項１に記載の通信ネットワーク。
12. 前記アクセスノードが、ポイント・ツー・ポイント赤外線接続によりサービスノードへ接続されていることを特徴とする請求項１に記載の通信ネットワーク。
13. 前記アクセスノードが、星形接続によりサービスノードへ接続されていることを特徴とする請求項１に記載の通信ネットワーク。

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