JP2683550B2

JP2683550B2 - 多元接続方法

Info

Publication number: JP2683550B2
Application number: JP22037988A
Authority: JP
Inventors: 穂積田村; 彰広池; 淳村瀬
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1988-09-05
Filing date: 1988-09-05
Publication date: 1997-12-03
Anticipated expiration: 2012-12-03
Also published as: JPH02177635A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、複数の端末装置が１つの双方向通信回線を
用いて、中央処理装置と通信を行う多元接続方式におい
て、複数の端末装置がバースト信号をランダムに送信し
ようとする場合に、通信回線を効率的に使用することの
できる制御方法に関するものである。

（従来の技術）第11図は、従来の多元接続方式の構成を説明する図で
あり、１は中央処理装置、2₁〜2_nはそれぞれの端末装置
を、３は下り回線（中央処理装置→端末装置）、４は上
り回線（端末装置→中央処理装置）を示す。

第11図に示すように、一つの中央処理装置１に対して
多数の端末装置2₁〜2_nが存在するため、複数の端末装置
が同時に中央処理装置１に対して信号を送信すると、信
号間の衝突が発生する。

したがって、これらの衝突を防ぐために、従来方式に
おいて端末装置で情報の送信要求が発生すると以下の手
順をふむ。

第12図に示すように端末装置は下り回線でアイドル信
号が報知されるのを待ち、アイドル信号5₁を受信する
と、プリアンブル信号７を前置きし、情報信号長の情報
を含んだ予約信号８を上り回線で送出する。

中央端末装置は上り回線でプリアンブル信号７を受信
すると下り回線のアイドル信号5₁をビジー信号6₁に変
え、予約信号８を受信すると下り回線に予約確認信号10
を送信する。

予約確認信号を受信した端末装置は情報信号９を送信
する。この間、中央処理装置は、信号の衝突を防ぐため
に、情報信号の長さに応じたビジー信号6₂を送信する。

なお、予約信号が判読できず衝突していることが分か
った場合にはアイドル信号を送信する。

しかしこの場合、中央処理装置が端末装置からのプリ
アンブル信号を検出、処理をして下り回線のアイドル信
号をビジー信号に変換するまでの時間、つまり信号検出
遅延時間11が長くなると、第13図に示すように、この時
間に他の端末装置から信号が送出され信号の衝突が起こ
り、信号の生起率に対するスループットが低下する欠点
がある。技術の進歩により信号の伝送速度が早くなる方
向にあるが、中央処理装置の信号検出遅延時間はあまり
短縮されず、信号長に対する信号検出遅延時間の比は増
加する方向にある。

第14図は、（プリアンブル信号＋予約信号）が50mse
c、情報信号長が100msecで信号検出遅延時間が10msec
（16の曲線）、30msec（17の曲線）の場合を計算したも
ので、信号検出遅延時間が長くなるとこの間の信号の衝
突が発生し、信号の生起率に対するスループットが劣化
することがわかる。特に、昨今は技術の進歩により信号
の伝送速度が早くなる方向にあるが、中央処理装置の信
号検出遅延時間はあまり短縮されず、信号長に対する信
号検出遅延時間の比は増加する方向にある。

一方、信号検出遅延時間の影響をうけないランダムア
クセス制御としてスロッテッドアロハがあり、このタイ
ムチャートを第15図に示す。各上り回線は下り回線のフ
レーム信号19に従ってスロット化されており、端末装置
からの信号長が一定であれば、スロット幅はその信号長
であり、端末装置が情報信号18を送信すると、中央処理
装置が該信号を衝突無く受信した場合のみ受信確認信号
20を送信する。もし、中央処理装置からの予約確認信号
が無い場合には、端末装置は信号の衝突と判断しランダ
ムな遅延の後、再送を行う。

この方式の特徴は時間軸のスロット化によって衝突の
影響を小さくしているため、中央処理装置の信号検出が
不要で装置構成が容易である。しかし、端末で発生する
信号長が一定でなく何種類かある場合、スロット幅は最
大信号長となる。つまり、信号長に対する冗長度が悪
く、短い信号では１スロット中に無駄な時間が多く回線
が有効利用されない欠点がある。また、信号の生起率が
一定量を越えると急激にスループットが下がる欠点もあ
る。第14図には信号長が100msec（スロット幅＝100mse
c）のスループット特性を示す（曲線21）。呼の生起率
が高くなるほどスループットは劣化し、スロッテッドア
ロハを用いた際の最大スループットをわずか0.368にし
かならない欠点がある。

（発明が解決しようとする課題）本発明の目的は上述の空線制御を行った場合に中央処
理装置の信号検出遅延時間によってスループットが劣化
する点、並びにスロッテッドアロハを用いた場合、端末
装置で発生する任意の信号長に対する冗長性の悪さ、最
大スループットの低さを改善した多元接続方法を提供す
ることにある。

（課題を解決するための手段）本発明の特徴は、中央処理装置と複数の端末装置とが
共通の双方向通信回線で接続され、各端末装置と中央処
理装置との間で通信を行なう多元接続方式において、中
央処理装置は、中央処理装置から各端末装置に向う下り
回線により、回線が空き状態であることを示すアイドル
信号を送出し、中央処理装置への送出情報をもつ端末装
置は、前記アイドル信号を受信したときにのみ、端末装
置から中央処理装置への上り回線により、予約信号を送
信し、上り回線は予約信号の長さを単位としてスロット
化され、中央処理装置は予約信号を受信すると、当該端
末装置に対して予約確認信号を報知するとともに、アイ
ドル信号の送信を停止し、端末装置は予約確認信号を受
信すると、情報信号を送信する多元接続方法にある。

本発明の別の特徴は、中央処理装置と複数の端末装置
とが共通の双方向通信回線で接続され、各端末装置と中
央処理装置との間で通信を行なう多元接続方式におい
て、中央処理装置は、中央処理装置から各端末装置に向
う下り回線により、回線が空き状態であることを示すア
イドル信号を送出し、中央処理装置への送出情報をもつ
端末装置は、前記アイドル信号を受信したときにのみ、
端末装置から中央処理装置への上り回線により、予約信
号及び情報信号を一括して送信し、上り回線は予約信号
の長さを単位としてスロット化され、中央処理装置は、
情報信号の送信に必要なスロット数の間、前記アイドル
信号の送信を停止する多元接続方法にある。

（実施例）本発明のハードウェア構成の一例として、無線通信方
式における中央処理装置の構成例を第１図に示す。

101は上り信号、102は受信アンテナ、103は受信機、1
04は信号処理部、105は制御信号処理部、106はクロッ
ク、107は信号生成部、108は制御部、109は送信機、110
は送信アンテナ、111は下り信号を表す。

端末装置が上り信号101を送信した場合、中央処理装
置は受信アンテナ102で信号を受信し、受信機103におい
てRF帯からベースバンド帯へ周波数変換をする。信号は
信号処理部104において信号の判読を行う。制御信号処
理部105では、アイドル信号、並びにクロック106により
同期信号（フレーム信号）を信号生成部107で制御部108
の指令に基づき生成する。生成された信号は送信機109
によってベースバンド帯からRF帯へ周波数変換され送信
アンテナ110から下り信号111として各端末装置に報知さ
れる。

（実施例１）本発明の動作フローを第２図に示す。（ａ）は中央処
理装置における制御、（ｂ）は端末装置における制御を
示す。

第３図は本発明のタイムチャートであり、スロッテッ
ドアロハと同様にして上り回線は予約信号長でスロット
化されている。端末装置で情報の送信要求が発生すると
（第２図（ｂ）の24a）以下の手順をふむ。

（１）端末装置は、下り回線で前述のアイドル信号が報
知されるのを待ち、アイドル信号23₁を受信すると（第
２図（ｂ）の122b）、プリアンプル信号と情報信号送信
に必要なスロット数を含んだ予約信号24（122b）と情報
信号25（122d）を一括して上り回線で送出する。

（２）中央処理装置は予約信号24を受信すると（120
b）、下り回線で端末装置の要求したスロット数分だけ
アイドル信号の送信を停止する（120c）。また次スロッ
トで他の端末装置が予約信号の送信を防止するために、
中央処理装置は予約信号中の一部を検出したら、第３図
に示すように同一タイムスロット内で、アイドル信号の
送信の停止の動作を行うことで端末装置はアイドル信号
の停止と判断し予約信号の送信を行わない。この場合、
従来方式の様に出来る限り速やかに予約信号（プリアン
ブル信号）を検出して、アイドル信号を送信から停止に
することは不要で、１タイムスロットの範囲内でアイド
ル信号を送信から停止に変化させれば良い。即ち、従来
方式に比べて信号検出の応答速度が格段に遅くしても差
支えない。この点が本方式の特徴である。

（３）端末装置は情報信号の送信終了後に、中央処理装
置からの受信確認信号27を待つ（第２図（ｂ）の122
e）。この信号には端末装置の識別番号が含まれ、自分
に対する信号か他の端末装置に対する信号かの区別がで
きる。

（４）なお、第４図に示す様に予約信号送信時に衝突が
発生し、中央端末装置で予約信号の判読ができない場合
には、アイドル信号を送信し続け、他の端末装置からの
予約信号待ちの状態となる。該端末装置は、第２図
（ｂ）に示すように、情報信号送信終了後ある一定時間
以上待っても受信確認信号を受信できない場合には（12
2f）、信号の衝突と判断し、ランダムな遅延の後、再送
する（122g）。

（実施例２）実施例１において、端末装置が信号送信が成功したか
否かを知るには、端末装置が情報信号送信終了後の中央
処理装置からの受信確認信号の受信、非受信であり、時
間がかかりすぎ、無効になった情報信号によって長時間
回線が使用され、回線効率が良くない。そこで、端末装
置はアイドル信号の有無を常に観測することで回線効率
の向上が図れる。

第５図に動作フローを示す。（ａ）は中央処理装置に
おける制御、（ｂ）は端末装置における制御を示す。

第６図は本発明のタイムチャートである。

端末装置は実施例１と同様に予約信号と情報信号を一
括して中央処理装置宛に送信する。端末装置は常にアイ
ドル信号の状態を観測しており、予約信号送信後にアイ
ドル信号が停止した場合には、端末装置は中央処理装置
が信号の衝突なく信号を受信したと判断し、端末装置は
信号を送信し続ける。

しかし、第７図に示す様に信号の衝突が発生した場
合、中央処理装置はアイドル信号を送信し続ける。端末
装置は常にアイドル信号の状態を観測しており、予約信
号を送信したにもかかわらず、アイドル信号が送信され
ている場合には、端末装置は信号の衝突と判断し途中で
情報信号の送信を停止し、ランダムな遅延の後、再送す
る。したがって、端末装置がアイドル信号の状態を観測
することで、端末装置は即座に衝突の有無を知ることが
でき、衝突の場合にはすぐに情報信号の停止をすること
ができ、無効になった情報信号によって長時間回線が使
用されることがなく、回線効率が良くなる。

（実施例３）実施例1,2において、予約信号中のプリアンブル信号
を検出してアイドル信号を停止するまでには、ある程度
の信号検出遅延時間があり、第14図の16,17で示したよ
うに予約信号長、つまり、スロット幅に対する比が大き
くなると、この間に他の端末装置が信号の送信を行い、
衝突の発生する危険性が大きくなる。また、高トラヒッ
ク時には、常にアイドル停止状態にあり、端末装置の送
信要求に有効に対処できない。そこで、第８図、第９図
に示す様に、端末装置で情報の送信要求が発生した場合
には、まず、予約信号40を送信し、中央処理装置が信号
の衝突なく予約信号40のみを受信した場合のみ、次のス
ロットで予約確認信号44を送信する。予約信号と情報信
号の間に１スロットの空きを設けることで、他の端末装
置が予約信号をあげることができ、高トラヒック時に有
効に回線を使用できる。予約信号衝突時には、第10図に
示す様に中央処理装置はアイドル信号を送信し続ける。

第14図は本発明を用いた場合のスループット特性を従
来の特性と共に示す。信号長は100mscであり、予約信号
長は10msec（曲線48₁、スロット幅＝10msec、要求スロ
ット＝10スロット）と50msec（曲線48₂、スロット幅＝5
0msec、要求スロット＝２スロット）の２種類について
計算した。本方式は中央処理装置の信号検出遅延時間に
は影響されず、曲線21と比較するとかなり良いスループ
ット特性を示し、最大スループットは30％以上も改善さ
れる。スロット幅は48₁と48₂の差をみれば明らかである
が、信号の生起率が高いほど、予約信号はできるだけ短
いほうがよい。

（実施例４）実施例３で明らかになったように予約信号はなるべく
短いほうが良い。特に情報信号長が長い場合には、必要
なスロット数が多くなり、その結果、予約信号長が長く
なる。これを改善するために、通信に必要なスロット数
を予約信号で報知せずに通信を行う。中央処理装置で
は、端末装置からの予約信号を受信した場合、該端末信
号に予約確認信号を送信するとともにアイドル信号を停
止するが、アイドル信号の再開は、中央処理装置が該情
報信号の終了を検出した場合に行う。この検出法として
は、端末装置側が情報信号送信の最終スロットに終了を
告げるフラグをつけることで簡単に実現できる。

（発明の効果）以上説明したように、本発明によれば、中央処理装置
の信号検出遅延時間の無いスロッテッドアロハを用いた
場合のスループットの大幅な改善ができ、通信に必要な
スロット数を報知することで有効に回線を使用すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による中央処理装置の構成例、第２図は
本発明の動作フロー、第３図と第４図は本発明のタイム
チャート、第５図は本発明の別の動作フロー、第６図と
第７図は本発明の別のタイムチャート、第８図は本発明
の更に別の動作フロー、第９図と第10図は本発明の更に
別のタイムチャート、第11図は多元接続方式を説明する
図、第12図は従来方式のタイムチャートを示す図、第13
図は従来方式における信号の衝突を示す図、第14図は従
来方式、並びに本発明における信号の生起率に対するス
ループット特性を示す図、第15図はスロッテッドアロハ
方式の動作タイムチャートである。１……中央処理装置、2₁〜2_n……端末装置、３……下り回線、４……上り回線、 5₁〜5₃……アイドル信号、 6₁,6₂……ビジー信号、７……プリアンブル信号、８……予約信号、９……情報信号、10……予約確認信号、 11……信号検出遅延時間、 12₁,12₂……プリアンブル信号、 13₁,13₂……予約信号、 14₁,14₂……アイドル信号、 15……ビジー信号、 16,17……従来方式のスループット特性、 18……情報信号、19……フレーム信号、 20……受信確認信号、 21……スロッテッドアロハ方式のスループット特性、 22……信号検出遅延時間、 23₁,23₂,23₃……アイドル信号、 24……予約信号、25……情報信号、 26……フレーム信号、27……受信確認信号、 28……アイドル信号、 29₁,29₂……予約信号、 30₁,30₂……情報信号、 31₁,31₂,31₃……アイドル信号、 32……受信確認信号、33……フレーム信号、 34……予約信号、35……情報信号、 36……フレーム信号、 37₁,37₂……予約信号、 38……情報信号、39……アイドル信号、 40……予約信号、41……情報信号、 42……フレーム信号、43……アイドル信号、 44……予約確認信号 45₁,45₂……情報信号、 46……フレーム信号、47……アイドル信号、 48₁,48₂……本発明によるスループット特性。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者村瀬淳東京都千代田区内幸町１丁目１番６号日本電信電話株式会社内 (56)参考文献特開昭50−81746（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−157428（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−37939（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】中央処理装置と複数の端末装置とが共通の
双方向通信回線で接続され、各端末装置と中央処理装置
との間で通信を行なう多元接続方法において、中央処理装置は、中央処理装置から各端末装置に向う下
り回線により、回線が空き状態であることを示すアイド
ル信号を送出し、中央処理装置への送出情報をもつ端末装置は、前記アイ
ドル信号を受信したときにのみ、端末装置から中央処理
装置への上り回線により、予約信号を送信し、上り回線は予約信号の長さを単位としてスロット化さ
れ、中央処理装置は予約信号を受信すると、当該端末装置に
対して予約確認信号を、報知するとともに、アイドル信
号の送信を停止し、端末装置は予約確認信号を受信すると、情報信号を送信
することを特徴とする多元接続方法。
【請求項２】中央処理装置と複数の端末装置とが共通の
双方向通信回線で接続され、各端末装置と中央処理装置
との間で通信を行なう多元接続方法において、中央処理装置は、中央処理装置から各端末装置に向う下
り回線により、回線が空き状態であることを示すアイド
ル信号を送出し、中央処理装置への送出情報をもつ端末装置は、前記アイ
ドル信号を受信したときにのみ、端末装置から中央処理
装置への上り回線により、予約信号及び情報信号を一括
して送信し、上り回線は予約信号の長さを単位としてスロット化さ
れ、中央処理装置は、情報信号の送信に必要なスロット数の
間、前記アイドル信号の送信を停止することを特徴とす
る多元接続方法。