JP3573402B2

JP3573402B2 - モデム及び通信方法

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Publication number: JP3573402B2
Application number: JP35159697A
Authority: JP
Inventors: ウィリアムダルトンロバート; ジョーグラパマーティン; グダパティクリシュナ
Original assignee: ルーセントテクノロジーズインコーポレーテッド
Priority date: 1996-12-23
Filing date: 1997-12-19
Publication date: 2004-10-06
Anticipated expiration: 2017-12-19
Also published as: DE69739247D1; EP0851653B1; EP0851653A3; US6236653B1; JPH10210182A; CA2221218A1; EP0851653A2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は通信装置に関し、特に電話型のサービスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
今日では、インターネットサービスを提供することが米国及び全世界において最も高速に成長しつつあるマーケットであると言われている。大多数の人々にとっては、インターネットへのアクセスは、“インターネットサービスプロバイダ”（ＩＳＰ）への“旧来の電話サービス”（ｐｌａｉｎ−ｏｌｄ−ｔｅｌｅｐｈｏｎｅｓｅｒｖｉｃｅ；ＰＯＴＳ）による接続によって実現される。この場合には、パーソナルコンピュータあるいは同等のものにアナログモデムを組み合わせること、さらにＩＳＰに利用者アカウントを有していること、が、要求される。よって、ある意味においては、このようにインターネットへアクセスすることは、単に、ＩＳＰに係る電話番号をダイアルして“ログインする ”だけである。しかしながら、別の意味においては、このタイプのインターネット接続は、本質的に互いに相異なった部分より構成されている。
【０００３】
例えば、ＩＳＰへのＰＯＴＳ接続は、公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）による“回路交換された”“データ通話”である。しかしながら、ＩＳＰにおいては、インターネット通話は、当業者には公知の“パケット交換”通話になる。加えて、利用者のアナログモデムは、公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）のローカル交換キャリア（ＬＥＣ）の“ローカルループ”設備に接続されている。このローカルループは、通常、対線であり、従来より“チップ／リング”（ｔｉｐ／ｒｉｎｇ）と呼称されている。残念なことに、ローカルループアクセスは基本的な制限がある、すなわち帯域制限である。現時点では、アナログモデムは制限された生データレート、例えば３３ｋｂｐｓ（キロビット／秒）近傍、しか実現できない。インターネットアプリケーションは、通常大量のデータ、例えば画像等、を必要とし、音声（オーディオ）通信を含み得るため、回路交換ローカルループによるインターネットアクセスはパフォーマンス上の問題を有している。
【０００４】
パフォーマンス改善の試みとして、ローカルループでのデータレートをより高めることが従来より行われている。例えば、ルーセントテクノロジー社やＵ．Ｓ．ロボティクス社等の企業より最近発表された５６ｋｂｐｓテクノロジー等である。さらに、ＩＴＵ−Ｔ標準Ｇ．７２９、Ｇ．７２９アネックスＡ、あるいはＧ．７２３等の、音声通信向けデータ圧縮方式の開発が継続されている。これらの圧縮方式は、ローカルループの狭い帯域及びインターネット起因のパケット交換における固有の遅延にも拘らず、“リアルタイム”での音声伝送をサポートするために必要とされるデータレートを効果的に低減する。（ローカルループの狭い帯域は、この種のパケット交換遅延を強調してしまうことに留意されたい。）
【０００５】
しかしながら、インターネットアクセスに係るローカルループの制限のために、ケーブルモデム製造者がケーブルモデムによるインターネットアクセスを提供する機会が産み出された。このことに関連して、ケーブルモデム製造者は、著しく高いデータレートでのインターネットへのアクセスが可能な双方向モデムを供給するために、ケーブルＴＶ目的で現在設置済みのハイブリッドファイバ同軸（ＨＦＣ）分配装置のレバレッジオフを開始しつつある。この種のアーキテクチャにおいては、高速通信は、インターネット宛の音声及びデータの双方において実現される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
すなわち、ＨＦＣ装置を双方向ケーブルモデムと共に展開することは、音声及びデータの双方に関して新たなインターネットアクセス手段である。残念ながら、この種のアプローチは、基本的な電話サービスに係るローカルループを置換しない。例えば、ＬＥＣはＰＯＴＳ音声電話通話をケーブルモデムのエンドポイントへ導くことは出来ない。実際、利用者は戸口のところに２つの相異なった通信システムを有しているのである。その一つは双方向ケーブルモデムと組になったＨＦＣ装置であり、インターネットへのパケット交換データ接続向けに設計されたものである。もう一方は、電話サービスを実現するローカルループである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
それゆえ、本発明に係る概念に従って、基本的な電話型のシグナリングをサポートするパケット交換双方向ケーブルモデムが設計される。結果として、本発明に係る概念は、双方向ケーブルモデムを有し電話サービスを実現するＨＦＣ装置からなる通信システムの基礎を提供し、それによってローカルループ接続の必要性を除去する。以下、本明細書においては、電話サービスをサポートする双方向ケーブルモデムを“テレフォニー（電話型）ケーブルモデム”と呼称する。
【０００８】
本発明の一実施例においては、テレフォニーケーブルモデムが双方向パケット交換トラフィックをサポートし、ＨＦＣ分配装置を介して“トランスミッション・コントロール・プロトコル／インターネット・プロトコル”（ＴＣＰ／ＩＰ）を用いたテレフォニー型のシグナリングを実現することが可能である。このテレフォニー型のシグナリングには、“オフフック”“オンフック”等の表現が含まれる。
【０００９】
利用者邸においては、テレフォニーケーブルモデムは種々の形態を取り得る。例えば、テレフォニーケーブルモデムは、パーソナルコンピュータ等のデータ端末装置とＰＯＴＳ電話等の音声端末装置の双方に接続するための端末装置ポートを有している。あるいは、テレフォニーケーブルモデムは、ＰＯＴＳ機能を有していて、ダイアルのためのハンドセット及びキーパッドを有している。別の実施例においては、テレフォニーケーブルモデムは、マイクロフォン及びスピーカーを備えたパーソナルコンピュータ等の、電話としても機能するデータ端末装置に接続するための端末装置ポートを有している。
【００１０】
以上より、本発明に係る概念により、ケーブルアクセスを介してローカル電話サービスが実現される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の原理を実施している通信システムを模式的に示すブロック図が図１である。本発明に係る概念以外は、図１に示されている各エレメントは公知であり、詳細には記述されない。通信システム１０は、利用者邸内装置１００、双方向ＨＦＣ装置２００（以下、ＨＦＣ２００と呼称される）、データポイントオブプレゼンス（ＰＯＰ）２１０、インターネット５５、パケット電話ゲートウェイ２１５、ローカル交換機２２０、インターエクスチェンジキャリアネットワーク５０、及び遠端利用者邸内装置１６５を有している。さらに、図１には、ケーブルモデム８１及び８２によって表現されている別の種類のケーブル終端装置が示されているが、これらも本発明に係る概念を実現するものと仮定されている。
【００１２】
利用者邸内装置１００は、データ端末装置１１０、電話機１１５、及びケーブルモデム１０５よりなる。当業者には公知であるが、データ端末装置１１０は、具体的には、必要なハードウエア及びソフトウエア（図示せず）を備えた、オーディオ通信向けのスピーカー及びマイクロフォンを有するパーソナルコンピュータである。電話機１１５は、具体的にはＰＯＴＳ電話である。データ端末装置１１０と電話機１１５の双方がケーブルモデム１０５（以下に記述される）に接続されている。ケーブルモデム１０５は、同軸ケーブル２０１を介してＨＦＣ装置２００に接続されている。電話機１１５は、“電話番号”（ＤＮ）、例えば９０８−９４９−８８１８、によって識別されており、ケーブルモデム１０５は、関連する“インターネットプロトコル”（ＩＰ）アドレス、例えば１９９．２２２．１０４．１５０、を有している。利用者邸内装置１００のユーザは、本明細書においてはユーザ１０１として識別されている。
【００１３】
ＨＦＣ装置２００は、ハイブリッドファイバー同軸ケーブル分配装置を介した双方向ケーブルネットワークを表わしている。ＨＦＣ分配装置は、サービスプロバイダのデータＰＯＰ２１０において終端されている。データＰＯＰ２１０は、パケット交換データトラフィックに係る装置を表わしている。データＰＯＰ２１０はインターネット５５及びパケット電話ゲートウェイ２１５に接続されている。インターネット５５は、具体的には、インターネットと呼称される種々の機能及びネットワークの集合体を表現している。（あるいは“イントラネット”もしくはインターネット／イントラネットの組み合わせが用いられ得ることに留意されたい。）
【００１４】
前述されているように、データＰＯＰ２１０はパケット電話ゲートウェイ２１５に接続されている。パケット電話ゲートウェイ２１５は、本発明の原理に従って、パケット交換環境と回路交換環境との間のインターフェースを実現している（以下に記述される）。パケット交換環境は、ＨＦＣ装置２００、データＰＯＰ２１０、及びインターネット５５によって代表される；一方、回路交換環境は、ローカル交換機２２０及びインターエクスチェンジキャリアネットワーク５０等のＰＳＴＮによって代表される。パケット電話ゲートウェイ２１５は、基本レートインターフェース（ＢＲＩ）、プライマリレートインターフェース（ＰＲＩ）等の統合サービスデジタルネットワーク（ＩＳＤＮ）インターフェース２１６を介してＰＳＴＮ環境に接続されている。
【００１５】
ＰＳＴＮ環境は、ローカル交換機２２０及びインターエクスチェンジキャリアネットワーク５０とによって表現されている。ローカル交換機２２０は、機構２２１を介して他のＬＥＣ（図示せず）に対して、及びインターエクスチェンジキャリアネットワーク５０に対して、それぞれ接続されている。後者は、利用者邸内装置１６５との通信を実現する。利用者邸内装置１６５は、具体的には関連するＬＥＣ（図示せず）を介してインターエクスチェンジキャリアネットワーク５０に接続されたＰＯＴＳ電話である。ユーザ１６６は利用者邸内装置１６５と関連付けられており、利用者邸内装置１６５は、３０３−７１４−０４３２という電話番号、すなわちＤＮ、と関連付けられている。（分割されたものとして示されてはいるものの、ローカル交換機２２０が回路交換装置を表わしていることに留意されたい。このような観点においては、パケット電話ゲートウェイ２１５の機能はローカル交換機に組み込まれ得る。）
【００１６】
図２は、ユーザ１０１と１６６との間の通信通話を処理するために用いられる本発明に係る方法を示している。この例においては、通信通話は音声通話であり、ユーザ１０１が発呼者でユーザ１６６が着呼者であると仮定されている。段階４００においては、ユーザ１０１が、着呼者であるユーザ１６６に係る電話番号を当業者には公知の方法、例えば電話機１１５のハンドセットを持ち上げるなどしてダイアルする。以下、本明細書においては、着呼者の電話番号、３０３−７１４−０４３２、を“終端ＤＮ”とも呼称する。段階４０５においては、ケーブルモデム１０５が（電話機１１５が“オフフック状態”になったことを検出した後）、電話機１１５から終端ＤＮを表わすタッチトーン数字シーケンスを受信する。段階４１０においては、本発明に係る概念に従って、ケーブルモデム１０５が終端ＤＮを含むＩＳＤＮセットアップメッセージを構成する。（従来技術においては、ＩＳＤＮ装置は、公知のＱ．９３１標準を用いてＩＳＤＮのＤチャネルを介してシグナリングメッセージを通信する。本発明に係る概念を具体化した本実施例においては、ＩＳＤＮセットアップメッセージがケーブルモデム及びＩＰプロトコルという観点で使用されているが、他の同等なシグナリングメッセージが当業者によって実現されることも可能である。実際、非同期転送モード（ＡＴＭ）等の他のパケット型のフォーマットも用いられ得る。）段階４１５においては、ケーブルモデムは、ＩＳＤＮのＤチャネルシグナリングを、発呼者のＩＰアドレス（例えば１９９．２２２．１０４．１５０）及び着呼者のＩＰアドレス（例えば１９９．２２２．１０４．１６０）と共に伝達するＩＰメッセージを構成する。ＩＰメッセージ２５０の具体例が図３に示されている。この例においては、前記ＩＳＤＮセットアップメッセージが、ＩＰメッセージ２５０のデータ部において伝達されている。段階４２０においては、このＩＰメッセージが、ケーブルモデム１０５によって送出され、ＴＣＰ／ＩＰを用いてＨＦＣ２００を介して伝送される。
【００１７】
データＰＯＰ２１０は、段階４２５においてＩＰメッセージを受信する。段階４３０においては、データＰＯＰ２１０はＩＰパケットを、宛て先ＩＰアドレス（本実施例においてはパケット電話ゲートウェイ２１５を表わしている）の関数として、パケット電話ゲートウェイ２１５宛にルーティングする。パケット電話ゲートウェイ２１５は、ＩＰパケットを受信すると、受信したＩＰパケットからＩＳＤＮセットアップメッセージを回復する（段階４３５）。パケット電話ゲートウェイ２１５は、ＩＳＤＮセットアップメッセージをＩＳＤＮインターフェース２１６のＤチャネルを介してローカル交換機２２０宛に再送信する（段階４４０）。段階４４５においては、ローカル交換機２２０がＩＳＤＮセットアップメッセージを受信し、従来技術における場合と同様、例えば最終的に電話機１６５に呼び出し信号が与えられるように、通話を処理する。
【００１８】
上述され、さらに図４に示されているように、パケット電話ゲートウェイ２１５は、本発明の原理に従って、ローカル交換機２２０とケーブルモデム１０５との間でＩＳＤＮシグナリング情報を通信する。図示されてはいないが、パケット電話ゲートウェイ２１５は、ＩＳＤＮインターフェース２１６をサポートするＩＳＤＮインターフェース装置とＩＰインターフェース２１１をサポートするＩＰパケット装置とを有している。例えば“セットアップ”“呼び出し”“応答”“切断”等の通話シグナリング情報は、ＩＳＤＮインターフェース２１６のＤチャネルを介してローカル交換機２２０とパケット電話ゲートウェイ２１５との間でＩＳＤＮシグナリング情報として、さらにパケット電話ゲートウェイ２１５とケーブルモデム１０５との間のＴＣＰ／ＩＰメッセージの一部として、それぞれ通信される。例えば、遠端利用者邸内装置１６５が通話に応答するために“オフフック状態”になると、ＩＳＤＮシグナリングメッセージが、パケット電話ゲートウェイ２１５と利用者邸内装置１６５との間の回路交換接続を完成する目的で、パケット電話ゲートウェイ２１５宛に逆送信される（段階４５０）。段階４５５においては、パケット電話ゲートウェイ２１５は、パケット電話ゲートウェイ２１５とケーブルモデム１０５との間のパケット交換接続を完成する目的で、データＰＯＰ２１０及びＨＦＣ２００を介してこの種の電話型のシグナリング情報をケーブルモデム１０５宛に伝達する。
【００１９】
通話処理を容易にする目的で、パケット電話ゲートウェイ２１５は、図５に示されているようなデータストラクチャ、すなわちルーティングテーブル、を管理している。このルーティングテーブルは、各加入者に関して３つのフィールド、すなわち加入者のＩＰアドレス（ユーザーパケットアドレス）、加入者の電話番号（電話番号）、及び関連しているパケット電話ゲートウェイのアドレス（装置に対するパケットアドレス）、を関連付けている。図５に示されているのは、ケーブルモデム１０５、８１、及び８２（図１参照）に係る３組の相異なった加入者に係る情報を示している。図５に示されたルーティングテーブルから明らかなように、パケット電話ゲートウェイ２１５は、各加入者毎に１つずつのＩＰアドレス複数個に対して関連付けられている。例えば、ケーブルモデム１０５のＩＰアドレス及びユーザ１０１の電話番号は、１９９．２２２．１０４．１６０というパケット電話ゲートウェイ２１５のＩＰアドレスに関連付けられている。ユーザ１０１のケーブルモデム１０５は、ＴＣＰ／ＩＰを用いて電話型のシグナリングメッセージを送出する場合には、パケット電話ゲートウェイ２１５のＩＰアドレスである１９９．２２２．１０４．１６０に対して前記メッセージを送出する。同様に、ケーブルモデム８１からの電話型シグナリングメッセージは、ＴＣＰ／ＩＰメッセージによって、パケット電話ゲートウェイ２１５のＩＰアドレス１９９．２２２．１０４．１６１宛に伝達される。これらケーブルモデムからのＴＣＰ／ＩＰメッセージの発呼側ＩＰアドレスは、加入者を識別する。しかしながら、パケット電話ゲートウェイ２１５は、特定の加入者からのメッセージを受信する目的で、宛て先ＩＰアドレスを付加的に利用する。（単一のＩＰアドレスがパケット電話ゲートウェイの代わりに用いられたり、また、相異なったグループよりなる加入者が相異なったパケット電話ゲートウェイＩＰアドレスに割り当てられることも可能である、ということに留意されたい。）
【００２０】
同様に、図５のルーティングテーブルは、パケット電話ゲートウェイ２１５によって、ローカル交換機２２０からのＩＳＤＮシグナリングをそれぞれの加入者宛にリレーする目的でも用いられる。例えば、図５のテーブルにリストされているＤＮに対応するＩＳＤＮシグナリングメッセージは、パケット電話ゲートウェイ２１５によって、明示されたＩＰアドレスを有する対応するケーブルモデム宛にリレーされる。上記例では、パケット電話ゲートウェイ２１５は、ＤＮ９０８−９４９−８８１８を識別しているＩＳＤＮシグナリングメッセージを受信すると、ＤＮをケーブルモデム１０５に関する対応するＩＰアドレスに変換し、ＩＳＤＮシグナリングメッセージをＩＰアドレス１９９．２２２．１０４．１５０（ケーブルモデム１０５）宛のＴＣＰ／ＩＰメッセージ中で再送出する。
【００２１】
上述されているように、電話型のサービスがパケット交換環境において実現される。この種のサービスをサポートする際には、ケーブルモデム１０５（後に詳述される）は、ＩＳＤＮ−ＴＣＰ／ＩＰシグナリングによって表現されている電話型のシグナリングメッセージに応答した通話の進捗を反映する音声信号をユーザ１０１宛に供給する。例えば、ユーザ１０１宛の通話がなされている場合には、ケーブルモデム１０５は、まず対応するＩＳＤＮシグナリングメッセージを受信し、それに応答して、ユーザに通知する目的で呼び出し音を生成する。（ＩＳＤＮの通常のインプリメンテーションに従って、ある種の音声シグナリング、例えば呼び出し音等は、利用者邸内装置（本発明に係る概念に従うと、ケーブルモデム１０５）によって生成される。しかしながら、他の型の信号、例えば“着呼者がビジーである”等は、Ｄチャネル中の通話制御シグナリングとローカル交換機からのＢチャネルによって伝達される音声トーンとの双方として伝達される。この場合には、以下に記述されているように、上記Ｂチャネルシグナリングは、パケット電話ゲートウェイ２１５からケーブルモデム１０５へのＵＤＰ／ＩＰメッセージによって伝達される。）
【００２２】
ユーザ１０１とユーザ１６６との間の上記電話通話が設定されると、ケーブルモデム１０５は、着呼者への伝送のために、当業者には公知の方法により、音声をサンプリングしてデジタイズする。本実施例においては、“ユーザデータグラムプロトコル”（ＵＤＰ）が、上記接続のパケット交換部分を介して音声パケットをパケット電話ゲートウェイ２１５宛に伝送する目的で用いられる。パケット交換接続を介して音声パケットを送出するＵＤＰ／ＩＰ法は公知であり、パケット交換にかかる遅延を最小にする。（ＵＤＰとＴＣＰの使用にはトレードオフの関係が存在する。すなわち、ＵＤＰはエラーの無い伝送を保証せず、またレシーバのアクノレッジを必要としない。）音声情報を含むパケットを受信すると、パケット電話ゲートウェイ２１５は音声部分をパケットから抜き出し、ＩＳＤＮインターフェース２１６の予め割り当てられたＢチャネル（通話セットアップ時に決定される）音声デジタルビットストリームを供給する。同様に、逆方向では、パケット電話ゲートウェイ２１５は、受信した音声デジタルビットストリームをＵＤＰ／ＩＰによるケーブルモデム１０５宛の伝送を目的としてパケット化する。受信したＵＤＰ／ＩＰメッセージに応答して、ケーブルモデム１０５は、音声サンプリング信号をパケットから抜き出して電話機１１５宛の伝送目的でアナログ信号に変換する。
【００２３】
図６及び図７は、制御シグナリング（図６）及びユーザチャネル（図７）のそれぞれに係るパケット側とＰＳＴＮ側との間のプロトコルの関係を示した図である。図６において、ＩＳＤＮ通話制御がＨ．３２３標準を利用し得ることに留意されたい。
【００２４】
上述されているように、電話通話は、ケーブルモデム１０５とパケット電話ゲートウェイ２１５との間でパケットトランスポートを用い、その範囲以外のところで回路トランスポートを用いることに留意されたい。単一のＩＳＤＮＢチャネルを介した音声通話に関しては６４ｋｂｐｓの帯域が利用可能であるため、音声圧縮は必要ではない。しかしながら、パケット交換の端点、例えば図１のインターネット５５から離れたところ、への音声通話には、圧縮が必要とされる場合がある。この場合には、当業者には公知の圧縮／伸張機能を利用する目的でケーブルモデム１０５が種々の様式に従って修正される。例えば、ケーブルモデム１０５は、例えば等価的な“ＡＴ型コマンド”を介して圧縮を用いる目的で、ユーザによって管理され得る。あるいは、ケーブルモデム１０５は、例えば宛て先ＩＰアドレスに基づく適応型圧縮を用いることも可能である。
【００２５】
本発明の原理に従ったケーブルモデムのブロック図の一例が図８に示されている。ケーブルモデム１０５は、電話型部分６００とパケット型部分７００とを有している。図示されてはいないが、ケーブルモデム１０５には（ＨＦＣ２００から電力の供給を受けるのではなく）ローカルに電力が供給されている。（ケーブルモデム１０５への電力の供給を保証するために、例えばバッテリーバックアップ付きの電源を介する、といった種々の保証手段が用いられ得ることに留意されたい。）図８に示されているように、ケーブルモデム１０５はＰＣ１１０、電話機１１５、及びＨＦＣ２００に接続されている。図８においては、アナログあるいはデジタルＴＶへの接続も示されている（以下に概略が記述される）。
【００２６】
ケーブルモデムの機能部分７００は、メモリ７０５、ＣＰＵ７２５、レシーバ７３５、チューナ７４５、スプリッタ／コンバイナ７５５、及びイーサネットインターフェース７６０を有している。スプリッタ／コンバイナ７５５は、当業者には公知の“デュプレクスフィルタ”を有している。（スプリッタ／コンバイナ７５５がケーブルモデム１０５の外部に置かれ得ることに留意されたい。）ＣＰＵ７２５は、当業者には公知のマイクロプロセッサ等のストアードプログラム制御型中央処理ユニットであり、プログラムストレージとデータストレージの双方として機能するメモリ７０５に接続されている。ＣＰＵ７２５は、スプリッタ／コンバイナ７５５を介したＨＦＣ２００との間のパケットの送受信の双方を制御する。詳細に述べれば、送信方向では、ＣＰＵ７２５はデータをアプリケーション宛のＩＰパケットに構成してフレーマ７３０に供給し、フレーマ７３０は受信したデータを“フレームアップ”してＴＣＰ／ＩＰあるいはＵＤＰ／ＩＰフレームよりなるシーケンスを生成し、トランスミッタ７４０に供給する。トランスミッタ７４０は、例えば当業者には公知のリードソロモン（Ｒｅｅｄ−Ｓｏｌｏｍｏｎ）符号化等の付加的なエラー修正／検出符号化を行ない、変調済み中間周波数（ＩＦ）キャリア信号を生成して無線周波数（ＲＦ）変調器７５０宛に供給する。ＲＦ変調器７５０は、（例えば、アップストリームトラフィックに関して当業者には公知のＱＰＳＫ変調等を用いて）ＨＦＣ２００を介して伝送される変調済みＲＦ信号を生成する。同様に、受信方向では、アプリケーション宛変調済みＲＦ信号がＨＦＣ２００からスプリッタ／コンバイナ７５５を介して受信され、チューナ７４５に供給される。チューナ７４５は、所定の同調周波数において（例えば、ダウンストリームトラフィックに関して当業者には公知のＱＡＭ変調等を用いて）ＲＦ変調された信号を回復する。回復されたＲＦ変調済み信号はレシーバ７３５に供給され、レシーバ７３５は回復されたＲＦ変調済み信号を復調して、受信されたＴＣＰ／ＩＰあるいはＵＤＰ／ＩＰフレームシーケンスをフレーマ７３０へ供給する。フレーマ７３０は、パケットストリームをＣＰＵ７２５へ供給する。ＣＰＵ７２５は、タイミング／同期及びエラー検出を目的として、信号７２６によってフレーマ７３０をも制御する。（フレーマの動作は当業者には公知であり、例えばＤａｖｉｄＲ．Ｓｍｉｔｈによる“ＤｉｇｉｔａｌＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＳｙｓｔｅｍｓ”，２ｎｄｅｄ．，ＶａｎＮｏｓｔｒａｎｄＲｅｉｎｈｏｌｄ，１９９２，を参照。）ケーブルモデム１０５は、ケーブル信号を終端し、ケーブル信号は、相異なった周波数帯、例えばビデオ放送チャネルと（パケット向け）データチャネル、に分割される。スプリッタ／コンバイナ７５５は、あらゆるケーブルＴＶシグナリングをＴＶ１７０に供給する（この実施例においては、ＴＶ１７０はケーブルＴＶ復号化に必要とされる全ての機能を内蔵していることが仮定されている）。
【００２７】
ＣＰＵ７２５は、電話型部分６００から受信したデジタル音声情報からパケットを構成する。ＣＰＵ７２５は、パケットを送信するイーサネットインターフェース７６０からのパケットも取り扱う。
【００２８】
イーサネットインターフェース７６０は、データ端末装置、すなわちパーソナルコンピュータ（ＰＣ）１１０を接続している。ＰＣ１１０は、マルチメディア端点を構成している。すなわち、ＰＣ１１０は（前述されているように）、音声会議アプリケーション等において必要とされるデータ及び音声の送受信をサポートするように適切に構成されている。前述されているように、ＰＣ１１０はデータ及び音声情報をパケットの形態で供給する。
【００２９】
電話型部分６００は、メモリ６２５、ＤＳＰ６２０、コンバータ６１０、及び加入者回線インターフェース回路（ＳＬＩＣ）６０５を有している。電話型部分６００の中心は、ＤＳＰ６２０及びメモリ６２５である。ＤＳＰ６２０は、当業者には公知のストアードプログラム制御型デジタル信号プロセッサである。メモリ６２５は、ＤＳＰ６２０に係るプログラムストレージとデータストレージとの双方として機能する。ＳＬＩＣ６０５は、電話機１１５へのチップ／リングインターフェースとして機能する。コンバータ６１０は、デジタル世界とアナログ世界との間のインターフェースとして機能する。すなわち、コンバータ６１０は、Ａ／ＤコンバータとＤ／Ａコンバータの対より構成されている。電話型部分６００は、種々の機能を実現する。その第一は、ＳＬＩＣ６０５を介した電話ネットワークシミュレータ機能である。すなわち、ケーブルモデム１０５は、ポート６０４を介した電話機１１５への電話ネットワークのローカルループの“ように見える”。その結果、本発明に係る概念において利用する限りにおいては、電話機１１５には何ら修正が必要とされない。この電話ネットワークシミュレータ機能は、オフフック検出、ループ電流供給、ダイアルトーン供給、（パルスあるいはＤＴＭＦ）ダイアリング検出等を実現する能力などの公知の電話シグナリング機能の組を実現する。これらの機能及びそのインプリメンテーションは公知であるため、詳細には記述されない。ＳＬＩＣ６０５は、制御線６０６を介してＣＰＵ７２５によって制御される。その結果、ＩＳＤＮシグナリングメッセージがＣＰＵ２７５によって受信されると、ＣＰＵ７２５はそのＩＳＤＮシグナリングメッセージを復号化し、ＳＬＩＣ６０５を制御して電話機１１５宛に適切なシグナリングを伝達させる。例えば、“呼び出し音”等である。同様に、逆方向では、ＳＬＩＣ６０５は、制御線６０６を介して、ＣＰＵ７２５宛に“オフフック”表示、ダイアルされた数字等を供給する。ＣＰＵ７２５は、これらの情報を適切なＩＳＤＮシグナリングメッセージとして構成する。
【００３０】
電話型部分６００によって実行される他の機能は、音声信号のＰＣＭ符号化及び圧縮（必要な場合のみ）である。上記実施例の場合には、音声信号の圧縮は必要ではないと仮定されていた。そのため、ＳＬＩＣ６４０は、コンバータ６１０を介してＣＰＵ７２５との間で音声信号のやり取りを行なう。コンバータ６１０は、アナログドメインとデジタルドメインとの間の変換を行なう（デジタルドメインは、ＰＣＭ符号化信号すなわち“ＤＳ０”として表現される）。しかしながら、必要な場合には、ＤＳＰ６２０は、ＰＣＭ符号化信号の圧縮及び伸張を実行する。この場合には、ＳＬＩＣ６４０は、コンバータ６１０を介してＤＳＰとの間で音声信号のやり取りを行なう。ＤＳＰ６２０はコンバータ６１０からＰＣＭ符号化音声信号を受信する。ＤＳＰ６２０は圧縮済みデジタル音声信号をＣＰＵ７２５へ供給する。同様に、逆方向の場合には、ＤＳＰ６２０がＣＰＵ７２５から圧縮された音声デジタルビットストリームを受信し、その信号を伸張して、ＰＣＭ符号化音声信号をコンバータ６１０に供給する。コンバータ６１０は、ＳＬＩＣ６０５を介してアナログ音声を電話機１１５宛に供給する。前述されているように、ＤＳＰ６２０は、ＰＣＭ符号化信号の圧縮／伸張を実現する目的で、種々の方式でイネーブルあるいはディセーブルされ得る。
【００３１】
以上の記述から理解されるように、本発明に係る概念は、実質的にパケット交換ネットワークであるようなものを介して音声通話を送受信する目的で、通常の電話機をケーブルモデム１０５に接続することを可能にする。このことは、ヒューマンファクタに係る付加的な利点をも有している。すなわち、大多数の人々は通常の一般的な電話機の使い方を知っている。電話機１１５のダイアルパッド（図示せず）のボタンを押すと、ケーブルモデム１０５がＩＳＤＮセットアップメッセージをパケット電話ゲートウェイ２１５宛に送信する。このＩＳＤＮセットアップメッセージには、着呼側の電話番号が含まれている。応答があると、ケーブルモデム１０５はアナログ音声信号とデジタル音声信号との間の変換を行ない、着呼側への通信を実現する。同様に、逆方向においては、ケーブルモデム１０５がＩＳＤＮセットアップメッセージを受信すると、ＣＰＵ７２５はＳＬＩＣ６０５に対して電話機１１５宛に“リンギング信号”を供給させる。よって、逆方向の音声通信も実現される。
【００３２】
図８は、本発明の原理に従ったケーブルモデムの一実施例を示しているが、本発明に係る概念に従ったケーブルモデムは図９及び図１０に示されているような他の形態も取り得る。これらの図においては、パケット電話機能及びケーブルモデムインターフェース機能が、相異なった様式で分配されている。図９は、本発明の原理に従って、音声通信を実現するように構成されたデータ端末装置と共にのみ機能するケーブルモデムを示している。この実施例においては、例えばユーザ１６６からの音声のみの着信電話通話により、ケーブルモデム１０５が着信通話をＰＣ１１０に供給し、ＰＣ１１０がアラート（呼び出し信号のような可聴音あるいは可視信号）を発生する。（この動作モードにおいては、ＰＣに電源が供給されており、イーサネット型入力パケットを受信することが可能である、ということが仮定されている。）これに対して、図１０は電話と統合された形態を実現するケーブルモデムを例示している。最も単純な実施例においては、電話機１１５にかつて含まれていた機能が、電話機１１５’によって示されているように本発明に係るケーブルモデム内に統合されている。言い換えれば、ケーブルモデム１０５はダイアルパッド、ハンドセット等（図示せず）を有している。このアプリケーションにおいては、ケーブルモデムは一義的にはパケット交換環境に接続されたＰＯＴＳ電話機として用いられる。電話機１１５の機能をケーブルモデムに統合することにより、回路設計を単純化する可能性が生じることは当業者には容易に理解される。
【００３３】
図８、図９、及び図１０において物理的に相異なったハードウエア構成が示されているが、同一のソフトウエアが、これら３つの実施例において、適切な部分が省略されるかあるいはコンフィグレーション設定がディセーブルされるか等によって再利用され得る、ということに留意されたい。例えば、後者の場合においては、当業者には公知の“ＤＩＰ”スイッチの組が利用者の構成、例えば電話機が接続されていない、データ端末が接続されていない等、をＣＰＵ７２５に通知する。この種のアプローチは、デフォールトの端点を知らせるためにも用いられ得る。すなわち、パケット電話ゲートウェイ２１５からの全ての着信通話はまず電話機１１５に呼び出し信号を供給する等である。この種のオプションは、今日のアナログモデムにおいて見い出されるものと実質的に同様の“コマンドモード”を介しても設定され得る。
【００３４】
以上の説明は、本発明の一実施例に関するもので，この技術分野の当業者であれば、本発明の種々の変形例が考え得るが、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
【００３５】
例えば、“ケーブルモデム”が本発明に係る概念を例示するために用いられているが、本発明に係るケーブルモデムと同等の機能は、パーソナルコンピュータ、データ装置の他の機器にも含まれ得ることに留意されたい。
【００３６】
【発明の効果】
以上述べたごとく、本発明によれば、基本的な電話型のシグナリングをサポートするパケット交換双方向ケーブルモデム及びケーブルネットワークを介して電話サービスを実現する方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理を実施している通信システムを模式的に示すブロック図。
【図２】本発明の原理を実施する方法を示す流れ図。
【図３】本発明の原理に従ってＴＣＰ／ＩＰメッセージにおいて伝達されるテレフォニー型シグナリングの一部を模式的に示す図。
【図４】本発明の原理に従ったテレフォニーシグナリング経路を模式的に示す図。
【図５】図１の通信システムにおいて用いられるルーティングテーブルの一例を示す図。
【図６】本発明の原理に従ったプロトコル関係を模式的に示す図。
【図７】本発明の原理に従ったプロトコル関係を模式的に示す図。
【図８】本発明の原理を実施しているケーブルモデムを模式的に示すブロック図。
【図９】本発明の原理を実施しているケーブルモデムの別のブロック図。
【図１０】本発明の原理を実施しているケーブルモデムの別のブロック図。
【符号の説明】
１０通信システム
５０インターエクスチェンジキャリアネットワーク
５５インターネット
８１、８２ケーブルモデム
１００利用者邸内装置
１０１ユーザ
１０５ケーブルモデム
１１０パーソナルコンピュータ
１１５電話機
１６５電話機
１６６ユーザ
１７０ＴＶ
２００双方向ＨＦＣ装置
２１０データＰＯＰ
２１５パケット電話ゲートウェイ
２２０ローカル交換機
２５０ＩＰメッセージ
６００電話型機能
６０５ＳＬＩＣ
６１０コンバータ
６２０ＤＳＰ
６２５メモリ
７００パケット機能
７０５メモリ
７２５ＣＰＵ
７３０フレーマ
７３５レシーバ
７４０トランスミッタ
７４５チューナ
７５０ＲＦ変調器
７５５スプリッタ／コンバイナ
７６０イーサネットインターフェース

Claims

電話サービスをネットワークを介して提供する装置において用いられる方法において、
（Ａ）少なくとも一つのパケット機構および少なくとも一つの交換機構に前記装置を結合するステップと、
（Ｂ）少なくとも被呼者の電話番号を含む電話シグナリングメッセージを、それに結合されている交換機構から受信するステップと、
（Ｃ）前記被呼者の電話番号からパケットアドレスを同定するステップと、
（Ｄ）前記電話シグナリングメッセージを、パケットの形態で、前記パケット機構を介して前記同定されたパケットアドレスへ送信するステップとを有し、
前記電話サービスは、複数のユーザに提供されるものであり、
少なくとも２人のユーザに対して、装置パケットアドレスが異なるように、各ユーザに対して３個のフィールド、すなわち、ユーザパケットアドレス、電話番号、および装置に対するパケットアドレスを含むルーティングテーブルを記憶するステップを
さらに有することを特徴とする方法。
前記送信するステップが、パケットの送信において、トランザクション・コントロール・プロトコル／インターネット・プロトコル（ＴＣＰ／ＩＰ）を用いるステップを含む
ことを特徴とする請求項１の方法。
前記電話シグナリングメッセージがＩＳＤＮメッセージである
ことを特徴とする請求項２の方法。
電話サービスをネットワークを介して複数のユーザに提供する装置において用いられる方法において、
（Ａ）少なくとも１つのパケット機構および少なくとも一つの交換機構に前記装置を結合するステップと、
（Ｂ）前記交換機構を介して受信された電話シグナリングメッセージを、パケット機構を介して、パケットの形態で通信し、かつ、該パケット機構を介して受信されたパケットを、該交換機構を介して、電話シグナリングメッセージの形態で通信するステップと、
（Ｃ）該少なくとも１つのパケット機構および該少なくとも一つの交換機構に前記装置を結合した結果として該少なくとも１つのパケット機構と該少なくとも一つの交換機構との間に確立された呼をサポートするために、交換機構とパケット機構との間でデータを通信するステップとを有し、
前記ステップ（Ｂ）は、前記複数のユーザのうち少なくとも２人に対して、装置パケットアドレスが異なるように、前記複数のユーザの各々に対して３個のフィールド、すなわち、ユーザパケットアドレス、電話番号、及び装置に対するパケットアドレスを含むルーティングテーブルを記憶するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
前記ステップ（Ｂ）が、前記電話シグナリングメッセージをパケット機構を介して通信するために、トランザクション・コントロール・プロトコル／インターネット・プロトコル（ＴＣＰ／ＩＰ）を用いるステップを含むことを特徴とする請求項４の方法。
前記交換機構が、ＩＳＤＮ機構であり、前記電話シグナリングメッセージが、ＩＳＤＮメッセージである
ことを特徴とする請求項５の方法。
前記ステップ（Ｃ）が、前記データを、パケット機構を介して通信するために、ユーザ・データグラム・プロトコル／インターネット・プロトコル（ＵＤＰ／ＩＰ）を用いるステップを含む
ことを特徴とする請求項４の方法。
前記交換機構が、Ｄチャネルおよび少なくとも１つのＢチャネルを含むＩＳＤＮ機構であり、前記データは、前記少なくとも１つのＢチャネルとの間で通信される情報に対応する
ことを特徴とする請求項７の方法。
前記データが、発呼者と被呼者との間のオーディオ情報を含む
ことを特徴とする請求項８の方法。