JP3660812B2 - 通信アクセス方法、通信システム及び端末局 - Google Patents
通信アクセス方法、通信システム及び端末局 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access）方式によるデータの通信に係り、特にそのアクセス方法及び通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
マルチメディアの発展が著しい昨今、複数の情報機器を無線で集線し、それを更にＡＴＭ（Asynchronous Transfer Mode）ネットワークに接続する無線ＡＴＭが出現している。無線ＡＴＭで用いられる情報機器は、本体の端末と無線の送受信を行なう端末局とからなり、集線を基地局が行なう。無線の伝送路上に複数の端末局を多重化してアクセスする方式として、ＴＤＭＡ方式が多く用いられる。更にその場合、端末局から基地局へのアップリンク（上り方向伝送路）と基地局から端末局へのダウンリンク（下り方向伝送路）を時間で分けるＴＤＤ（Time Division Duplex）が多く採用される。
【０００３】
また、マルチメディア時代の情報機器は多様であり、パーソナルコンピュータのほか、映像機器、音声機器、ワークステーションなど各種がある。従って、それぞれの情報機器が送受信する情報も多様であり、ＡＴＭネットワークでは、それらの情報の通信のために、対応する幾つかの通信品質サービスが用意されている。通信品質サービスには、データ転送速度を固定するＣＢＲ（Constant Bit Rate）、データ転送速度を可変にするＶＢＲ（Variable Bit Rate）、データ転送速度の範囲を指定するＡＢＲ（Available Bit Rate）、逆にその指定を行なわないＵＢＲ（Unspecified Bit Rate）がある。ＶＢＲは、更に実時間性の要求に対応する実時間ＶＢＲ（real-time ＶＢＲ、以下「ｒｔ−ＶＢＲ」という）とその要求がない場合の非実時間ＶＢＲ（non-real-time ＶＢＲ、以下「ｎｒｔ−ＶＢＲ」という）がある。例えば、ＣＢＲは旧来の電話網を接続する場合、ｒｔ−ＶＢＲは圧縮を施した映像情報を対象とする場合、ｎｒｔ−ＶＢＲは交通機関の予約システムを対象とする場合、ＡＢＲはコンピュータ・データ通信を対象とする場合、ＵＢＲは電子メールを対象とする場合などに用いられる。これらのサービスは、無線ＡＴＭが介在する場合にも適用される。
【０００４】
さて、端末局と基地局の間の通信をＴＤＭＡ方式にＴＤＤを併用するＴＤＭＡ／ＴＤＤ方式で行なう場合、フレーム毎にアップリンクとダウンリンクが形成される。
【０００５】
アップリンク及びダウンリンクは、複数のタイムスロットから構成される。端末局は、通信を行なう場合、基地局にタイムスロットの予約を行ない、基地局からアップリンク中のタイムスロットの割り当てを受け、同タイムスロットを用いてデータ（情報）を送信する。タイムスロットは、上記の通信品質クラス別に分割される場合がある。
【０００６】
なお、１フレームの中のアップリンクとダウンリンクのタイムスロット数の割合、即ち、アップリンク期間とダウンリンク期間の時間割合をトラヒック（通信量）や通信品質サービスの種類に応じて柔軟に変化させるダイナミックＴＤＭＡ／ＴＤＤがあり、無線ＡＴＭにも採用されている。
【０００７】
タイムスロットの予約は、通常、アップリンク期間に設けた予約専用のタイムスロットを用いて行なわれる。予約は、フレーム毎に毎回行なわれる。予約のための制御情報のデータ量は、送信データのデータ量に比べて少ないので、予約用タイムスロットの期間は送信データ用の期間よりも短くするのが普通である。このような短いタイムスロットを本明細書ではミニタイムスロットと云うこととする。
【０００８】
ミニタイムスロットへの端末局のアクセスは、一般に、slotted ＡＬＯＨＡ方式（以下「Ｓ−ＡＬＯＨＡ方式」という）を用いて行なわれる。Ｓ−ＡＬＯＨＡ方式では、端末局は、ミニタイムスロットをランダムに選択して予約を行なう。その場合、同じミニタイムスロットを複数の端末局がアクセスすること、即ち、衝突することが起こり得る。衝突が起きた場合、次のフレームで予約を行ない、衝突が解消するまでアクセスを続ける。
【０００９】
以上のＴＤＭＡ／ＴＤＤ及びＳ−ＡＬＯＨＡ方式を採用した無線ＡＴＭが例えば米国文献ＩＥＥＥネットワーク（IEEE Network）第１１巻第６号（１９９７年１１／１２月）第５２頁〜第６２頁（Jaime Sanchez 他“A Survey of MAC Protocols Proposed for Wireless ATM”）及び米国文献ＩＥＥＥパーソナル・コミュニケーションズ（IEEE Personal Communications）第３巻第４号（１９９６年８月）第４２頁〜第４９頁（Dipankar Raychaudhuri“Wireless ATM Networks: Architecture, System Design and Prototyping”）に開示されている。
【００１０】
同文献に示されている無線ＡＴＭのフレーム構成を図１４に示す。ＴＤＭＡ／ＴＤＤフレーム51〜54は、ＴＤＭダウンリンクとＳ−ＡＬＯＨＡアップリンクとＴＤＭＡアップリンクの３つの期間からなる。なお、ダウンリンクは、基地局が専用に用いるので、ＴＤＭダウンリンクと表わされる。
【００１１】
ＴＤＭダウンリンクは、同期のためのプリアンブル55、フレームを区別するためのフレームヘッダ56、タイムスロットの割り当てを端末局に知らせる制御情報57、端末局からの送信を受信したことを端末局に知らせるＡＣＫ58及びデータを送信するためのデータスロット59，60・・・62からなる。Ｓ―ＡＬＯＨＡアップリンクは、ミニスロット63〜67からなる。ＴＤＭＡアップリンクは、データスロット68〜74からなる。
【００１２】
データスロット68〜74は、通信品質クラス別に分かれている。データスロット68，69は、ＵＢＲに用いられ、データスロット70〜72は、ＶＢＲとＡＢＲに用いられ、データスロット73，74は、ＣＢＲに用いられる。
【００１３】
端末局は、ミニスロット63〜67の中からランダムに１つのミニスロットにアクセスし、データスロット予約の制御情報を送信する。制御情報には、送信するデータの回線容量即ち使用するデータスロットの数や受けたい通信品質サービスなどが含まれる。アップリンクの制御情報に衝突が起こらず、基地局が同制御情報を受信すると、基地局は、アップリンクのデータスロットを割り当て、次のＴＤＭＡ／ＴＤＤフレームの制御情報57で端末局にその割り当てを通知する。端末局は、制御情報57に従い、データスロット68〜74の内の指定されたスロットにデータを送信する。なお、指定されたスロットの数が、制御情報で通知した要求スロット数に満たない場合は、端末局は、残りのデータを送信するためにデータスロットの予約を次のフレームで再度行なう。
【００１４】
基地局は、通信品質とトラヒックとによってデータスロットの割り当てを行なう。通信品質によるデータスロットの割り当てについては、ＣＢＲのように一定速度の通信の場合には、一旦スロットを割り当てると以降一定数のデータスロットを割り当てる。ＶＢＲやＡＢＲ或いはＵＢＲのように通信速度が変化する場合は、ＴＤＭＡ／ＴＤＤフレーム毎に割り当てデータスロット数をダイナミックに変化させる。図１４のデータスロット62とミニスロット63の間及びデータスロット69とデータスロット70の間にある左右の矢印は、そこがダイナミックに左右に変化することを示している。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
Ｓ―ＡＬＯＨＡ方式でデータスロット予約の制御情報を送信する場合、端末局間で衝突が起きると、次のＴＤＭＡ／ＴＤＤフレームで再度制御情報を送信することになる。そのため、ＴＤＭＡアップリンクのデータの送信が次のＴＤＭＡ／ＴＤＤフレーム以降に遅れ、データの伝送の遅延と遅延揺らぎが発生する。遅延は、伝送の開始が遅れるために起き、即ち予約の第１回目の成立が遅れるために起き、遅延揺らぎは、複数のフレームに亘ってデータを伝送する場合、フレーム毎の予約の途中で、即ち、予約の第２回目から以降で衝突が起きて伝送の中断が発生するために起きる。
【００１６】
この内、遅延揺らぎは、データの伝送品質を落すことになって思わしくなく、特に通信速度が変化する場合や実時間性を要求する通信を行なう場合に問題が大きい。
【００１７】
なお、上記では、無線ＡＴＭによるＳ―ＡＬＯＨＡ方式採用のＴＤＭＡ／ＴＤＤの場合を説明したが、遅延揺らぎの問題は、無線ＡＴＭに限らず、Ｓ―ＡＬＯＨＡ方式採用のＴＤＭＡによる通信の全般に起きることは云うまでもない。
【００１８】
本発明の目的は、従来技術の前記問題点を解決し、制御情報の衝突に起因する通信の遅延揺らぎを解消する新規の通信アクセス方法、通信システム及び端末局を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明の前記課題は、端末局からの制御情報に基づきミニスロットの一つを当該端末局に割り当て、かつ、割り当てたことを全前端末局に知らせる手段（ミニスロット割当通知手段）を基地局に設け、データスロット予約の開始時即ち第１回目は、既に他の端末局に割り当てられているミニスロット以外にランダムにアクセスして予約を行ない、第２回目以降は、自端末局に割り当てられたミニスロットにアクセスして予約を行なう手段（ミニスロットアクセス手段）を端末局に設けることによって効果的に解決することができる。
【００２０】
そのような手段を採用すれば、衝突によるデータの伝送の中断が回避され、遅延の揺らぎの発生を抑えることができるからである。
【００２１】
なお、割り当てるミニスロットは、当該端末局が第１回目の予約に使用したのと同一のミニスロットとすることが可能である。
【００２２】
また、データスロットの予約を通信品質クラス別に行なうことができる通信システムにおいては、実時間性が要求されると共に通信速度が変化する通信品質クラスの通信の場合にのみ前記ミニスロットの割り当てを行なうようにすることが可能である。その他の通信品質クラスの通信では伝送の中断が許容されるので、ミニスロットの割り当てを行なわなくてもよい。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る通信アクセス方法及び通信システムを図面に示した幾つかの実施例による発明の実施の形態を参照して更に詳細に説明する。
【００２４】
【実施例】
＜実施例１＞
通信システムの全体構成を図１に示す。101ａ〜101ｃは端末局、104ａ〜104ｃは、それぞれ端末局101ａ〜101ｃに接続する端末、107は、端末局101ａ〜101ｃと無線伝送路を介して通信を行なう基地局、108は、基地局107の接続先のＡＴＭネットワークである。
【００２５】
端末局101ａ〜101ｃは、基地局107との間で、それぞれ、第１回目のアップリンクの制御情報を既に他の端末局に割り当てられているミニスロット以外にランダムにアクセスして送出し、第２回目以降から通信終了までは割り当てを受けた１個のミニスロットにデータスロット予約の制御情報を送る。そのような通信を実行するように構成したＴＤＭＡ／ＴＤＤフレームを図２〜図４に示す。時間方向に順にＴＤＭＡフレーム501〜504が形成される。ＴＤＭＡフレーム501〜503のタイムスロット構成をそれぞれ図２〜図４の下方に示した。以下では、端末局101ａを代表として取り上げて説明する。
【００２６】
端末局101ａが第１回目にＴＤＭＡフレーム501（図２）のミニスロット515で通信に必要なデースロット数を予約するための制御情報を送信し、端末局101ｂ，101ｃから送信された制御情報との衝突が起きずかつ誤りなく基地局107がその制御情報を受信したとする。また、第１回目のアップリンクの制御情報の送信のため、端末局101ａは、ランダムにミニスロットを選んだ結果ミニスロット515に制御情報を送出したとする。なお、後で詳述するが、このとき端末局101ａは、制御情報507によって既に割当が通知されているミニスロットをランダム選択の対象から外す。
【００２７】
基地局107は、ミニスロット515で送信された制御情報に基づき、次のフレーム502（図３）のアップリンクのデータスロット538〜544の中から端末局101ａのためのデータスロットを割り当て、割り当てたデータスロットをＴＤＭＡフレーム502のＴＤＭダウンリンクの制御情報527で端末局101ａに通知する。
【００２８】
同時に、基地局107は、ＴＤＭＡフレーム502のミニスロット537を端末局101ａに割り当て、制御情報527で端末局101ａにミニスロット537を割り当てたことを全端末局に通知する。これによって全端末局は、ミニスロットの使用状況が知らされる。
【００２９】
端末局101ａは、制御情報527で通知されたデータスロットにデータを送信し、基地局107は、誤りなく同データを受信することができたら次のＴＤＭＡフレーム503（図４）のＡＣＫ548で肯定応答を送信する。端末局101ａは、ＴＤＭＡフレーム502（図３）ではミニスロット537に制御情報を送信する。
【００３０】
端末局101ｂ，101ｃは、ＴＤＭＡフレーム502においては、既に端末局101ａに割り当てられているミニスロット537以外のミニスロット533〜536からランダムにミニスロットを選択して制御情報を送信する。端末局101ａは、ＴＤＭＡフレーム503以降のＴＤＭＡフレームにおいて、ＴＤＭＡフレーム502のミニスロット537に対応するミニスロットに制御情報を送出する（ＴＤＭＡフレーム503においてはミニスロット587、図４参照）。
【００３１】
なお、本実施例では、ＴＤＭＡフレーム502の割当ミニスロットをアップリンクのデータスロットに一番近い位置のミニスロットとしたが、これに限らず、ＴＤＭＡフレーム502において割り当てがされていない任意のミニスロットとすることができる。また、ＴＤＭＡフレーム503以降の割当ミニスロットをミニスロット537に対応させず、各フレームで任意とすることも可能である。
【００３２】
端末局101ａは、通信が終了したとき、データスロット予約の終了を割当ミニスロットを介して基地局107に送り、基地局107は、ＴＤＭダウンリンクの制御情報でミニスロット解放を全端末局に通知する。
【００３３】
ここで、このような通信を実行する端末局101及び基地局107の構成をそれぞれ図５及び図７に示す。
【００３４】
図５において、306は、基地局107と無線周波信号の送受信を行なう無線部、304は、無線部306からＴＤＭＡダウンリンクのフレームを入力して自端末局宛てのタイムスロットに搭載されている情報を取り出すフレーム受信部、301は、フレーム受信部304からの情報の内の基地局107の制御情報から、使用するミニスロットを設定すると共にデータスロットの割り当て情報を取り出し、それぞれに対応するミニスロットタイミング信号Ｒｍ、データスロットタイミング信号Ｒｄを生成する制御部である。更に、制御部301は、後述する送信ＡＴＭセル数からデータスロット数を算出してデータスロット数信号Ｒｎを生成する。
【００３５】
続いて図５において、302は、フレーム受信部304からの情報の内の受信データからＡＴＭセル（パケットの一種）を構成するパケット構成部、300は、パケット構成部302からのＡＴＭセルを伝送路318を通して端末104（図５には示さず、図１参照）に送信し、更に端末104から伝送路419を通してＡＴＭセルを受信するパケット送受信部、303は、制御部301からのデータスロット数信号Ｒｎを基に、パケット送受信部300から送られるＡＴＭセルからＴＤＭアップリンクのデータスロットに搭載する送信データを生成するとともに、データスロット予約及びミニスロット開放要求の制御情報を生成する送信情報生成部、305は、制御部301からのミニスロットタイミング信号Ｒｍ及びデータスロットタイミング信号Ｒｄに従って、送信情報生成部303から送信データ及び制御情報を取り出してフレームを形成し、同フレームを無線部306に送るフレーム送信部である。
【００３６】
制御部301については、更にその構成を図６に示す。フレーム受信部304から制御部301への基地局107の制御情報は、制御情報解析部332に入力される。制御情報解析部332は、制御情報を解析することにより、データ送信開始のときは、即ち第１回目のときは、ミニスロットの使用状況を知り、同状況をミニスロット割当部333に知らせ、第２回目以降のときは、割り当てられたミニスロットを知りそれをミニスロット割当部333に知らせると共に、割り当てられたデータスロットを知り、その時間位置を示すタイミング信号Ｒｄを生成する。タイミング信号Ｒｄは、フレーム送信部305に送られる。
【００３７】
ミニスロット割当部333は、ミニスロットの時間位置を示すミニスロットタイミング信号Ｒｍを生成する。タイミング信号Ｒｍは、第１回目のときは、既に他の端末局に割り当てられて使用中のミニスロット以外からランダムに選んだミニスロットの時間位置を示し、第２回目以降のときは、割り当てられたミニスロットの時間位置を示す。タイミング信号Ｒｍは、フレーム送信部305に送られる。
【００３８】
一方、パケット送受信部300からは、パケットの入力数を示す情報がデータスロット数算出部431に供給される。データスロット数算出部431は、これから送信に必要なデータスロット数（アップリンクの所要データスロット数）を計算し、計算結果を示すデータスロット数信号Ｒｎを送信情報生成部303に送る。
【００３９】
なお、図５に戻り図２〜図４を参照すると、基地局107の制御情報は、フレーム501〜503のそれぞれタイムスロット507，527，547によって送信され、受信データは、フレーム501〜503のそれぞれデータスロット509〜512，529〜532，549〜581の中から端末局101に割り当てられたデータスロットに搭載されている。
【００４０】
以上から、図６に示した制御情報解析部332と、同解析部からのミニスロット使用状況及びミニスロット割当に関する情報を受けて自端末局用のミニスロットを設定し、そのミニスロットタイミング信号Ｒｍを生成するミニスロット割当部333とが前記した端末局のミニスロットアクセス手段を形成する。
【００４１】
次に、基地局107の構成を示す図７において、406は、各端末局と無線周波信号の送受信を行なう無線部、404は、無線部406からＴＤＭＡアップリンクのフレームを入力して各々のタイムスロットに搭載されている情報を取り出すフレーム受信部、401は、フレーム受信部404からの情報の内の各ミニスロットの制御情報から、ミニスロットの使用状況の通知と、ミニスロットの割り当て及びアップリンクのデータスロットの割り当ての設定とを行なう制御部である。更に、制御部401は、後述する送信ＡＴＭセル数からダウンリンクのデータスロットの割り当てを設定し、同時に、ダウンリンクフレームの送出タイミングを定める。そして、制御部401は、それぞれに対応するミニスロット状況信号Ｓｍ、データスロット割当信号Ｓｄ、タイミング信号Ｓｔを生成する。
【００４２】
続いて図７において、402は、フレーム受信部404からの情報の内の受信データからＡＴＭセルを構成するパケット構成部、400は、パケット構成部402からのＡＴＭセルを伝送路418を通してＡＴＭネットワーク108（図５には示さず）に送信し、更に、ＡＴＭネットワーク108から伝送路419を通してＡＴＭセルを受信するパケット送受信部、403は、制御部401からのミニスロット状況信号Ｓｍ、データスロット割当信号Ｓｄを基に各端末局への制御情報を生成すると共に、パケット送受信部400から送られたＡＴＭセルからＴＤＭダウンリンクの各タイムスロットに搭載する送信データを生成する送信情報生成部、405は、制御部401からのタイミング信号Ｓｔに従って送信情報生成部403の各情報を取り出してフレームを形成し、同フレームを無線部406に送るフレーム送信部である。
【００４３】
制御部401については、更にその構成を図８に示す。フレーム受信部404から制御部401への各ミニスロットの制御情報は、制御情報解析部433に入力される。各ミニスロットの制御情報は、図２〜図４を参照して、各端末局がそれぞれミニスロット513〜517，533〜537，583〜587のいずれかのミニスロットに送信したものであり、各端末局からのアップリンクのデータスロット予約やミニスロットの開放要求等を含む。制御情報解析部433は、これらの各端末局からの制御情報を解析することにより、ランダムアクセスに用いてよいミニスロット及び割り当てるミニスロットを設定し、それらを示すミニスロット状況信号Ｓｍを生成して送信情報生成部403に送ると共に、各端末局から要求されるアップリンクのデータスロット数を取り出し、これをデータスロット割当部432に知らせる。
【００４４】
一方、パケット送受信部400からは、パケットの入力数を示す情報がデータスロット数算出部431に供給される。データスロット数算出部431は、これから送信に必要なデータスロット数（ダウンリンクの所要データスロット数）を計算し、結果をデータスロット割当部432に知らせる。
【００４５】
データスロット割当部432は、前記アップリンクの所要データスロット数とダウンリンクの所要データスロット数とから基地局107と端末局101毎にデータスロットを割り当て、その結果を示すデータスロット割当信号Ｓｄを送信情報生成部403に送る。データスロット割当部432は、同時に、ダウンリンクフレームを送出するタイミングを決定し、その結果を示すタイミング信号Ｓｔをフレーム送信部405に送る。
【００４６】
なお、図７に戻って図２〜図４を参照すると、送信情報生成部403が生成する制御情報は、フレーム501〜503のそれぞれタイムスロット507，527，547に送信され、ＡＴＭセルによる送信データは、同フレームのそれぞれデータスロット509，510・・・512、529，530・・・532、549，550・・・581に送信される。また、フレーム送信部405が無線部406に出力するフレーム501〜503は、それぞれタイムスロット505〜512，525〜532，545〜581からなる。更に、フレーム受信部404からパケット構成部402へ送られる受信データは、フレーム501〜503のそれぞれデータスロット518〜524，538〜544，588〜594に搭載されている。また、アップリンクとダウンリンクのそれぞれの所要データスロット数はフレーム毎に異なり、フレームのアップリンクとダウンリンクの時間の区切りは、図２〜図４に示す矢印の左右方向に変化する。
【００４７】
以上から、図８に示した制御情報解析部433と、同解析部からのミニスロット状況信号Ｓｍを受けて各端末局への制御情報を生成する図７に示した送信情報生成部403とが前記した基地局のミニスロット割当通知手段を形成する。
【００４８】
なお、本実施例の送受信のデータは、ＡＴＭセルに限るものではなく、その他の一般的なパケットやディジタル信号であってもよい。この場合、基地局107の接続先は、上記一般的なパケットやディジタル信号を受けるディジタル通信ネットワークになる。更に、本発明は、ＴＤＭＡ／ＴＤＤフレームに限るものではなく、例えばアップリンクとダウンリンクを周波数多重で分割するＴＤＭＡ／ＦＤＤ（Frequency Division Duplex）フレームのミニスロット予約に適用可能であり、発明の効果は変わらない。
【００４９】
＜実施例２＞
第２回目以降から通信終了までは第１回目と同じ位置のミニスロットの割り当てを受け、同ミニスロットに制御情報を送るようにした実施例を図９〜図１１に示す。
【００５０】
端末局101ａが初めてＴＤＭＡフレーム1（図９）のミニスロット17でデータスロット予約の制御情報を送信し、端末局101ｂ，101ｃから送信された制御情報との衝突や誤りなく基地局107が受信したとする。第１回目のアップリンクの制御情報の送信のため、端末局101ａは、ランダムにミニスロットを選んだ結果ミニスロット17に制御情報を送出するが、このとき端末局101ａは、制御情報7によって他の端末局に既に割り当てられているミニスロットをランダム選択の対象外にする。基地局107は、ミニスロット17で送信された制御情報に基つき次のＴＤＭＡフレーム2（図１０）のデータスロット38〜44の中から端末局101ａにスロットを割り当てる。
【００５１】
基地局107は、ミニスロット17に対応するＴＤＭＡフレーム2のミニスロット37を端末局101ａに割り当て、割り当てことを同フレームのＴＤＭダウンリンクの制御情報27で全端末局に通知する。また、基地局107は、割り当てたＴＤＭＡアップリンクのデータスロットを同じく制御情報27で端末局101ａに通知する。
【００５２】
端末局101ａは、ＴＤＭＡフレーム2の制御情報27で通知されたデータスロットにデータを送信する。基地局107は、同データを誤りなく受信できたときＴＤＭＡフレーム3（図１１）のＡＣＫ48で肯定応答を端末局101ａに送信する。
【００５３】
端末局101ａは、ＴＤＭＡフレーム2のミニスロット37に制御情報を送信する。端末局101ｂ，101ｃは、ミニスロット37以外のミニスロット33〜36からランダムに選んだミニスロットに制御情報を送信する。端末局101ａは、ＴＤＭＡフレーム2以降送信を終了する迄、各ＴＤＭＡフレームにおいて、ＴＤＭＡフレーム1のミニスロット17に対応するミニスロットに制御情報を送出する。
【００５４】
本実施例では、端末局101ａが第１回目にアクセスしたミニスロットがアップリンクのデータスロットに一番近いミニスロット17であったため、第２回目以降もアップリンクのデータスロットに一番近いミニスロットに制御情報を送出している。端末局101ａは、送信を終了したとき、同ミニスロットを用いてデータスロットの割り当て終了の要求を行なう。同制御情報を受けた基地局107は、ＴＤＭダウンリンクの制御情報で同ミニスロットの解放を全端末局に通知する。
【００５５】
基地局107の図８に対応する構成において、制御情報解析部433は、ミニスロットの使用状況の把握を行なうが、ミニスロットの割り当ては行なわない。また、端末局101ａの図６に対応する構成において、ミニスロット割当部333は、制御情報解析部332からミニスロットの使用状況のみが知らされ、第２回目以降のミニスロットを第１回目のミニスロットに対応する位置に設定する。
【００５６】
＜実施例３＞
本発明をＡＴＭの通信品質クラス別にデータスロットを割り当てる場合に適用した実施例を図１２，１３に示す。同図は、ｒｔ−ＶＢＲの品質の通信を対象にし、第１回目のアップリンクの制御情報を割り当てがされていないミニスロットにランダムに送り、２回目以降から通信終了までは第１回目と同じ位置のミニスロットの割り当てを受け、そこに制御情報を送る場合のＴＤＭＡ／ＴＤＤフレームを示している。
【００５７】
端末局101ａが初めてＴＤＭＡフレーム201（図１２）のミニスロット217でｒｔ−ＶＢＲのデータスロット予約の制御情報を送信し、端末局101ｂ，101ｃから送信された制御情報との衝突や誤りがなく基地局107が同制御情報を受信したとする。
【００５８】
基地局107がミニスロット217で送信された制御情報に基づいて端末局101ａにデータスロットを割り当てる。基地局107は、ＴＤＭＡフレーム202（図１３）のミニスロット217に対応する位置のミニスロット237を端末局101ａに割り当て、割り当てたことをＴＤＭＡフレーム202のＴＤＭダウンリンクの制御情報227で全端末局に通知する。このとき、基地局107は、図１３に示すように、データスロット238，239をＵＢＲ用に設定し、データスロット240〜242をＶＢＲ／ＡＢＲ用に設定し、243，244をＣＢＲ用に設定している。端末局101ａに割り当てたデータスロットは、データスロット240〜242に含まれる。
【００５９】
端末局101ａは、ＴＤＭＡフレーム202の制御情報227で通知されたデータスロットにデータを送信し、同データを誤りなく受信できたら基地局107は、ＴＤＭＡフレーム203のＡＣＫ（図示せず）で肯定応答を送信する。端末局101ａは、ＴＤＭＡフレーム202ではミニスロット237に制御情報を送信する。端末局101ｂ，101ｃは、ＴＤＭＡフレーム202ではミニスロット237以外のミニスロット233〜236からランダムにミニスロットを選んで制御情報を送信する。
【００６０】
端末局101ａは、ＴＤＭＡフレーム202以降のＴＤＭＡフレームにおいて、ＴＤＭＡフレーム201のミニスロット217に対応するミニスロットに制御情報を送出する。端末局101ａは、通信が終了したとき、スロットの割り当て終了要求を同ミニスロットを使って行なう。その制御情報を受けた基地局107は、ＴＤＭダウンリンクの制御情報で同ミニスロットの解放を全端末局に通知する。
【００６１】
なお、実時間性を要求しないＡＢＲ、ＵＢＲ、ｎｒｔ−ＶＢＲの品質の通信を行なう場合は、ミニスロットの割り当てを受けず、ミニスロットの選択を毎フレームでランダムとすることが可能である。
【００６２】
【発明の効果】
本発明によれば、衝突の可能性があるのは第１回目の制御情報の送信のときのみであり、第２回目以降から通信終了までは、割り当てられたミニスロットによって制御情報の送信が行なわれるので、その間の制御情報の衝突が回避される。そのため、データを中断することなく送信することが可能となり、遅延の揺らぎが解消される。また、それによって通信品質の劣化を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る通信アクセス方法及び通信システムの第１の実施例を説明するための全体構成図。
【図２】本発明の第１の実施例を説明するためのＴＤＭＡ／ＴＤＤフレームとその第１番目のフレームの構成を示す図。
【図３】本発明の第１の実施例を説明するためのＴＤＭＡ／ＴＤＤフレームとその第２番目のフレームの構成を示す図。
【図４】本発明の第１の実施例を説明するためのＴＤＭＡ／ＴＤＤフレームとその第３番目のフレームの構成を示す図。
【図５】本発明の第１の実施例の端末局を説明するためのブロック図。
【図６】本発明の第１の実施例の端末局の制御部を説明するためのブロック図。
【図７】本発明の第１の実施例の基地局を説明するためのブロック図。
【図８】本発明の第１の実施例の基地局の制御部を説明するためのブロック図。
【図９】本発明の第２の実施例を説明するためのＴＤＭＡ／ＴＤＤフレームとその第１番目のフレームの構成を示す図。
【図１０】本発明の第２の実施例を説明するためのＴＤＭＡ／ＴＤＤフレームとその第２番目のフレームの構成を示す図。
【図１１】本発明の第２の実施例を説明するためのＴＤＭＡ／ＴＤＤフレームとその第３番目のフレームの構成を示す図。
【図１２】本発明の第３の実施例を説明するためのＴＤＭＡ／ＴＤＤフレームとその第１番目のフレームの構成を示す図。
【図１３】本発明の第３の実施例を説明するためのＴＤＭＡ／ＴＤＤフレームとその第２番目のフレームの構成を示す図。
【図１４】従来の通信アクセス方法及び通信システムを説明するためのＴＤＭＡ／ＴＤＤフレームの構成を示す図。
【符号の説明】
101…端末局、104…端末、107…基地局、108…ＡＴＭネットワーク、300，400…パケット送受信部、301，401…制御部、302，402…パケット構成部、303，403…送信情報生成部、304，404…フレーム受信部、305，405…フレーム送信部、306，406…無線部、331，431…データスロット数算出部、332，433…制御情報解析部、333…ミニスロット割当部、432…データスロット割当部、501〜504…ＴＤＭＡフレーム、507，527，547…制御情報、509，510，512，529，530，532，549，550，581…ダウンリンクデータスロット、513〜517，533〜537，583〜587…ミニスロット、518〜524，538〜544，588〜594…アップリンクデータスロット。
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access）方式によるデータの通信に係り、特にそのアクセス方法及び通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
マルチメディアの発展が著しい昨今、複数の情報機器を無線で集線し、それを更にＡＴＭ（Asynchronous Transfer Mode）ネットワークに接続する無線ＡＴＭが出現している。無線ＡＴＭで用いられる情報機器は、本体の端末と無線の送受信を行なう端末局とからなり、集線を基地局が行なう。無線の伝送路上に複数の端末局を多重化してアクセスする方式として、ＴＤＭＡ方式が多く用いられる。更にその場合、端末局から基地局へのアップリンク（上り方向伝送路）と基地局から端末局へのダウンリンク（下り方向伝送路）を時間で分けるＴＤＤ（Time Division Duplex）が多く採用される。
【０００３】
また、マルチメディア時代の情報機器は多様であり、パーソナルコンピュータのほか、映像機器、音声機器、ワークステーションなど各種がある。従って、それぞれの情報機器が送受信する情報も多様であり、ＡＴＭネットワークでは、それらの情報の通信のために、対応する幾つかの通信品質サービスが用意されている。通信品質サービスには、データ転送速度を固定するＣＢＲ（Constant Bit Rate）、データ転送速度を可変にするＶＢＲ（Variable Bit Rate）、データ転送速度の範囲を指定するＡＢＲ（Available Bit Rate）、逆にその指定を行なわないＵＢＲ（Unspecified Bit Rate）がある。ＶＢＲは、更に実時間性の要求に対応する実時間ＶＢＲ（real-time ＶＢＲ、以下「ｒｔ−ＶＢＲ」という）とその要求がない場合の非実時間ＶＢＲ（non-real-time ＶＢＲ、以下「ｎｒｔ−ＶＢＲ」という）がある。例えば、ＣＢＲは旧来の電話網を接続する場合、ｒｔ−ＶＢＲは圧縮を施した映像情報を対象とする場合、ｎｒｔ−ＶＢＲは交通機関の予約システムを対象とする場合、ＡＢＲはコンピュータ・データ通信を対象とする場合、ＵＢＲは電子メールを対象とする場合などに用いられる。これらのサービスは、無線ＡＴＭが介在する場合にも適用される。
【０００４】
さて、端末局と基地局の間の通信をＴＤＭＡ方式にＴＤＤを併用するＴＤＭＡ／ＴＤＤ方式で行なう場合、フレーム毎にアップリンクとダウンリンクが形成される。
【０００５】
アップリンク及びダウンリンクは、複数のタイムスロットから構成される。端末局は、通信を行なう場合、基地局にタイムスロットの予約を行ない、基地局からアップリンク中のタイムスロットの割り当てを受け、同タイムスロットを用いてデータ（情報）を送信する。タイムスロットは、上記の通信品質クラス別に分割される場合がある。
【０００６】
なお、１フレームの中のアップリンクとダウンリンクのタイムスロット数の割合、即ち、アップリンク期間とダウンリンク期間の時間割合をトラヒック（通信量）や通信品質サービスの種類に応じて柔軟に変化させるダイナミックＴＤＭＡ／ＴＤＤがあり、無線ＡＴＭにも採用されている。
【０００７】
タイムスロットの予約は、通常、アップリンク期間に設けた予約専用のタイムスロットを用いて行なわれる。予約は、フレーム毎に毎回行なわれる。予約のための制御情報のデータ量は、送信データのデータ量に比べて少ないので、予約用タイムスロットの期間は送信データ用の期間よりも短くするのが普通である。このような短いタイムスロットを本明細書ではミニタイムスロットと云うこととする。
【０００８】
ミニタイムスロットへの端末局のアクセスは、一般に、slotted ＡＬＯＨＡ方式（以下「Ｓ−ＡＬＯＨＡ方式」という）を用いて行なわれる。Ｓ−ＡＬＯＨＡ方式では、端末局は、ミニタイムスロットをランダムに選択して予約を行なう。その場合、同じミニタイムスロットを複数の端末局がアクセスすること、即ち、衝突することが起こり得る。衝突が起きた場合、次のフレームで予約を行ない、衝突が解消するまでアクセスを続ける。
【０００９】
以上のＴＤＭＡ／ＴＤＤ及びＳ−ＡＬＯＨＡ方式を採用した無線ＡＴＭが例えば米国文献ＩＥＥＥネットワーク（IEEE Network）第１１巻第６号（１９９７年１１／１２月）第５２頁〜第６２頁（Jaime Sanchez 他“A Survey of MAC Protocols Proposed for Wireless ATM”）及び米国文献ＩＥＥＥパーソナル・コミュニケーションズ（IEEE Personal Communications）第３巻第４号（１９９６年８月）第４２頁〜第４９頁（Dipankar Raychaudhuri“Wireless ATM Networks: Architecture, System Design and Prototyping”）に開示されている。
【００１０】
同文献に示されている無線ＡＴＭのフレーム構成を図１４に示す。ＴＤＭＡ／ＴＤＤフレーム51〜54は、ＴＤＭダウンリンクとＳ−ＡＬＯＨＡアップリンクとＴＤＭＡアップリンクの３つの期間からなる。なお、ダウンリンクは、基地局が専用に用いるので、ＴＤＭダウンリンクと表わされる。
【００１１】
ＴＤＭダウンリンクは、同期のためのプリアンブル55、フレームを区別するためのフレームヘッダ56、タイムスロットの割り当てを端末局に知らせる制御情報57、端末局からの送信を受信したことを端末局に知らせるＡＣＫ58及びデータを送信するためのデータスロット59，60・・・62からなる。Ｓ―ＡＬＯＨＡアップリンクは、ミニスロット63〜67からなる。ＴＤＭＡアップリンクは、データスロット68〜74からなる。
【００１２】
データスロット68〜74は、通信品質クラス別に分かれている。データスロット68，69は、ＵＢＲに用いられ、データスロット70〜72は、ＶＢＲとＡＢＲに用いられ、データスロット73，74は、ＣＢＲに用いられる。
【００１３】
端末局は、ミニスロット63〜67の中からランダムに１つのミニスロットにアクセスし、データスロット予約の制御情報を送信する。制御情報には、送信するデータの回線容量即ち使用するデータスロットの数や受けたい通信品質サービスなどが含まれる。アップリンクの制御情報に衝突が起こらず、基地局が同制御情報を受信すると、基地局は、アップリンクのデータスロットを割り当て、次のＴＤＭＡ／ＴＤＤフレームの制御情報57で端末局にその割り当てを通知する。端末局は、制御情報57に従い、データスロット68〜74の内の指定されたスロットにデータを送信する。なお、指定されたスロットの数が、制御情報で通知した要求スロット数に満たない場合は、端末局は、残りのデータを送信するためにデータスロットの予約を次のフレームで再度行なう。
【００１４】
基地局は、通信品質とトラヒックとによってデータスロットの割り当てを行なう。通信品質によるデータスロットの割り当てについては、ＣＢＲのように一定速度の通信の場合には、一旦スロットを割り当てると以降一定数のデータスロットを割り当てる。ＶＢＲやＡＢＲ或いはＵＢＲのように通信速度が変化する場合は、ＴＤＭＡ／ＴＤＤフレーム毎に割り当てデータスロット数をダイナミックに変化させる。図１４のデータスロット62とミニスロット63の間及びデータスロット69とデータスロット70の間にある左右の矢印は、そこがダイナミックに左右に変化することを示している。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
Ｓ―ＡＬＯＨＡ方式でデータスロット予約の制御情報を送信する場合、端末局間で衝突が起きると、次のＴＤＭＡ／ＴＤＤフレームで再度制御情報を送信することになる。そのため、ＴＤＭＡアップリンクのデータの送信が次のＴＤＭＡ／ＴＤＤフレーム以降に遅れ、データの伝送の遅延と遅延揺らぎが発生する。遅延は、伝送の開始が遅れるために起き、即ち予約の第１回目の成立が遅れるために起き、遅延揺らぎは、複数のフレームに亘ってデータを伝送する場合、フレーム毎の予約の途中で、即ち、予約の第２回目から以降で衝突が起きて伝送の中断が発生するために起きる。
【００１６】
この内、遅延揺らぎは、データの伝送品質を落すことになって思わしくなく、特に通信速度が変化する場合や実時間性を要求する通信を行なう場合に問題が大きい。
【００１７】
なお、上記では、無線ＡＴＭによるＳ―ＡＬＯＨＡ方式採用のＴＤＭＡ／ＴＤＤの場合を説明したが、遅延揺らぎの問題は、無線ＡＴＭに限らず、Ｓ―ＡＬＯＨＡ方式採用のＴＤＭＡによる通信の全般に起きることは云うまでもない。
【００１８】
本発明の目的は、従来技術の前記問題点を解決し、制御情報の衝突に起因する通信の遅延揺らぎを解消する新規の通信アクセス方法、通信システム及び端末局を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明の前記課題は、端末局からの制御情報に基づきミニスロットの一つを当該端末局に割り当て、かつ、割り当てたことを全前端末局に知らせる手段（ミニスロット割当通知手段）を基地局に設け、データスロット予約の開始時即ち第１回目は、既に他の端末局に割り当てられているミニスロット以外にランダムにアクセスして予約を行ない、第２回目以降は、自端末局に割り当てられたミニスロットにアクセスして予約を行なう手段（ミニスロットアクセス手段）を端末局に設けることによって効果的に解決することができる。
【００２０】
そのような手段を採用すれば、衝突によるデータの伝送の中断が回避され、遅延の揺らぎの発生を抑えることができるからである。
【００２１】
なお、割り当てるミニスロットは、当該端末局が第１回目の予約に使用したのと同一のミニスロットとすることが可能である。
【００２２】
また、データスロットの予約を通信品質クラス別に行なうことができる通信システムにおいては、実時間性が要求されると共に通信速度が変化する通信品質クラスの通信の場合にのみ前記ミニスロットの割り当てを行なうようにすることが可能である。その他の通信品質クラスの通信では伝送の中断が許容されるので、ミニスロットの割り当てを行なわなくてもよい。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る通信アクセス方法及び通信システムを図面に示した幾つかの実施例による発明の実施の形態を参照して更に詳細に説明する。
【００２４】
【実施例】
＜実施例１＞
通信システムの全体構成を図１に示す。101ａ〜101ｃは端末局、104ａ〜104ｃは、それぞれ端末局101ａ〜101ｃに接続する端末、107は、端末局101ａ〜101ｃと無線伝送路を介して通信を行なう基地局、108は、基地局107の接続先のＡＴＭネットワークである。
【００２５】
端末局101ａ〜101ｃは、基地局107との間で、それぞれ、第１回目のアップリンクの制御情報を既に他の端末局に割り当てられているミニスロット以外にランダムにアクセスして送出し、第２回目以降から通信終了までは割り当てを受けた１個のミニスロットにデータスロット予約の制御情報を送る。そのような通信を実行するように構成したＴＤＭＡ／ＴＤＤフレームを図２〜図４に示す。時間方向に順にＴＤＭＡフレーム501〜504が形成される。ＴＤＭＡフレーム501〜503のタイムスロット構成をそれぞれ図２〜図４の下方に示した。以下では、端末局101ａを代表として取り上げて説明する。
【００２６】
端末局101ａが第１回目にＴＤＭＡフレーム501（図２）のミニスロット515で通信に必要なデースロット数を予約するための制御情報を送信し、端末局101ｂ，101ｃから送信された制御情報との衝突が起きずかつ誤りなく基地局107がその制御情報を受信したとする。また、第１回目のアップリンクの制御情報の送信のため、端末局101ａは、ランダムにミニスロットを選んだ結果ミニスロット515に制御情報を送出したとする。なお、後で詳述するが、このとき端末局101ａは、制御情報507によって既に割当が通知されているミニスロットをランダム選択の対象から外す。
【００２７】
基地局107は、ミニスロット515で送信された制御情報に基づき、次のフレーム502（図３）のアップリンクのデータスロット538〜544の中から端末局101ａのためのデータスロットを割り当て、割り当てたデータスロットをＴＤＭＡフレーム502のＴＤＭダウンリンクの制御情報527で端末局101ａに通知する。
【００２８】
同時に、基地局107は、ＴＤＭＡフレーム502のミニスロット537を端末局101ａに割り当て、制御情報527で端末局101ａにミニスロット537を割り当てたことを全端末局に通知する。これによって全端末局は、ミニスロットの使用状況が知らされる。
【００２９】
端末局101ａは、制御情報527で通知されたデータスロットにデータを送信し、基地局107は、誤りなく同データを受信することができたら次のＴＤＭＡフレーム503（図４）のＡＣＫ548で肯定応答を送信する。端末局101ａは、ＴＤＭＡフレーム502（図３）ではミニスロット537に制御情報を送信する。
【００３０】
端末局101ｂ，101ｃは、ＴＤＭＡフレーム502においては、既に端末局101ａに割り当てられているミニスロット537以外のミニスロット533〜536からランダムにミニスロットを選択して制御情報を送信する。端末局101ａは、ＴＤＭＡフレーム503以降のＴＤＭＡフレームにおいて、ＴＤＭＡフレーム502のミニスロット537に対応するミニスロットに制御情報を送出する（ＴＤＭＡフレーム503においてはミニスロット587、図４参照）。
【００３１】
なお、本実施例では、ＴＤＭＡフレーム502の割当ミニスロットをアップリンクのデータスロットに一番近い位置のミニスロットとしたが、これに限らず、ＴＤＭＡフレーム502において割り当てがされていない任意のミニスロットとすることができる。また、ＴＤＭＡフレーム503以降の割当ミニスロットをミニスロット537に対応させず、各フレームで任意とすることも可能である。
【００３２】
端末局101ａは、通信が終了したとき、データスロット予約の終了を割当ミニスロットを介して基地局107に送り、基地局107は、ＴＤＭダウンリンクの制御情報でミニスロット解放を全端末局に通知する。
【００３３】
ここで、このような通信を実行する端末局101及び基地局107の構成をそれぞれ図５及び図７に示す。
【００３４】
図５において、306は、基地局107と無線周波信号の送受信を行なう無線部、304は、無線部306からＴＤＭＡダウンリンクのフレームを入力して自端末局宛てのタイムスロットに搭載されている情報を取り出すフレーム受信部、301は、フレーム受信部304からの情報の内の基地局107の制御情報から、使用するミニスロットを設定すると共にデータスロットの割り当て情報を取り出し、それぞれに対応するミニスロットタイミング信号Ｒｍ、データスロットタイミング信号Ｒｄを生成する制御部である。更に、制御部301は、後述する送信ＡＴＭセル数からデータスロット数を算出してデータスロット数信号Ｒｎを生成する。
【００３５】
続いて図５において、302は、フレーム受信部304からの情報の内の受信データからＡＴＭセル（パケットの一種）を構成するパケット構成部、300は、パケット構成部302からのＡＴＭセルを伝送路318を通して端末104（図５には示さず、図１参照）に送信し、更に端末104から伝送路419を通してＡＴＭセルを受信するパケット送受信部、303は、制御部301からのデータスロット数信号Ｒｎを基に、パケット送受信部300から送られるＡＴＭセルからＴＤＭアップリンクのデータスロットに搭載する送信データを生成するとともに、データスロット予約及びミニスロット開放要求の制御情報を生成する送信情報生成部、305は、制御部301からのミニスロットタイミング信号Ｒｍ及びデータスロットタイミング信号Ｒｄに従って、送信情報生成部303から送信データ及び制御情報を取り出してフレームを形成し、同フレームを無線部306に送るフレーム送信部である。
【００３６】
制御部301については、更にその構成を図６に示す。フレーム受信部304から制御部301への基地局107の制御情報は、制御情報解析部332に入力される。制御情報解析部332は、制御情報を解析することにより、データ送信開始のときは、即ち第１回目のときは、ミニスロットの使用状況を知り、同状況をミニスロット割当部333に知らせ、第２回目以降のときは、割り当てられたミニスロットを知りそれをミニスロット割当部333に知らせると共に、割り当てられたデータスロットを知り、その時間位置を示すタイミング信号Ｒｄを生成する。タイミング信号Ｒｄは、フレーム送信部305に送られる。
【００３７】
ミニスロット割当部333は、ミニスロットの時間位置を示すミニスロットタイミング信号Ｒｍを生成する。タイミング信号Ｒｍは、第１回目のときは、既に他の端末局に割り当てられて使用中のミニスロット以外からランダムに選んだミニスロットの時間位置を示し、第２回目以降のときは、割り当てられたミニスロットの時間位置を示す。タイミング信号Ｒｍは、フレーム送信部305に送られる。
【００３８】
一方、パケット送受信部300からは、パケットの入力数を示す情報がデータスロット数算出部431に供給される。データスロット数算出部431は、これから送信に必要なデータスロット数（アップリンクの所要データスロット数）を計算し、計算結果を示すデータスロット数信号Ｒｎを送信情報生成部303に送る。
【００３９】
なお、図５に戻り図２〜図４を参照すると、基地局107の制御情報は、フレーム501〜503のそれぞれタイムスロット507，527，547によって送信され、受信データは、フレーム501〜503のそれぞれデータスロット509〜512，529〜532，549〜581の中から端末局101に割り当てられたデータスロットに搭載されている。
【００４０】
以上から、図６に示した制御情報解析部332と、同解析部からのミニスロット使用状況及びミニスロット割当に関する情報を受けて自端末局用のミニスロットを設定し、そのミニスロットタイミング信号Ｒｍを生成するミニスロット割当部333とが前記した端末局のミニスロットアクセス手段を形成する。
【００４１】
次に、基地局107の構成を示す図７において、406は、各端末局と無線周波信号の送受信を行なう無線部、404は、無線部406からＴＤＭＡアップリンクのフレームを入力して各々のタイムスロットに搭載されている情報を取り出すフレーム受信部、401は、フレーム受信部404からの情報の内の各ミニスロットの制御情報から、ミニスロットの使用状況の通知と、ミニスロットの割り当て及びアップリンクのデータスロットの割り当ての設定とを行なう制御部である。更に、制御部401は、後述する送信ＡＴＭセル数からダウンリンクのデータスロットの割り当てを設定し、同時に、ダウンリンクフレームの送出タイミングを定める。そして、制御部401は、それぞれに対応するミニスロット状況信号Ｓｍ、データスロット割当信号Ｓｄ、タイミング信号Ｓｔを生成する。
【００４２】
続いて図７において、402は、フレーム受信部404からの情報の内の受信データからＡＴＭセルを構成するパケット構成部、400は、パケット構成部402からのＡＴＭセルを伝送路418を通してＡＴＭネットワーク108（図５には示さず）に送信し、更に、ＡＴＭネットワーク108から伝送路419を通してＡＴＭセルを受信するパケット送受信部、403は、制御部401からのミニスロット状況信号Ｓｍ、データスロット割当信号Ｓｄを基に各端末局への制御情報を生成すると共に、パケット送受信部400から送られたＡＴＭセルからＴＤＭダウンリンクの各タイムスロットに搭載する送信データを生成する送信情報生成部、405は、制御部401からのタイミング信号Ｓｔに従って送信情報生成部403の各情報を取り出してフレームを形成し、同フレームを無線部406に送るフレーム送信部である。
【００４３】
制御部401については、更にその構成を図８に示す。フレーム受信部404から制御部401への各ミニスロットの制御情報は、制御情報解析部433に入力される。各ミニスロットの制御情報は、図２〜図４を参照して、各端末局がそれぞれミニスロット513〜517，533〜537，583〜587のいずれかのミニスロットに送信したものであり、各端末局からのアップリンクのデータスロット予約やミニスロットの開放要求等を含む。制御情報解析部433は、これらの各端末局からの制御情報を解析することにより、ランダムアクセスに用いてよいミニスロット及び割り当てるミニスロットを設定し、それらを示すミニスロット状況信号Ｓｍを生成して送信情報生成部403に送ると共に、各端末局から要求されるアップリンクのデータスロット数を取り出し、これをデータスロット割当部432に知らせる。
【００４４】
一方、パケット送受信部400からは、パケットの入力数を示す情報がデータスロット数算出部431に供給される。データスロット数算出部431は、これから送信に必要なデータスロット数（ダウンリンクの所要データスロット数）を計算し、結果をデータスロット割当部432に知らせる。
【００４５】
データスロット割当部432は、前記アップリンクの所要データスロット数とダウンリンクの所要データスロット数とから基地局107と端末局101毎にデータスロットを割り当て、その結果を示すデータスロット割当信号Ｓｄを送信情報生成部403に送る。データスロット割当部432は、同時に、ダウンリンクフレームを送出するタイミングを決定し、その結果を示すタイミング信号Ｓｔをフレーム送信部405に送る。
【００４６】
なお、図７に戻って図２〜図４を参照すると、送信情報生成部403が生成する制御情報は、フレーム501〜503のそれぞれタイムスロット507，527，547に送信され、ＡＴＭセルによる送信データは、同フレームのそれぞれデータスロット509，510・・・512、529，530・・・532、549，550・・・581に送信される。また、フレーム送信部405が無線部406に出力するフレーム501〜503は、それぞれタイムスロット505〜512，525〜532，545〜581からなる。更に、フレーム受信部404からパケット構成部402へ送られる受信データは、フレーム501〜503のそれぞれデータスロット518〜524，538〜544，588〜594に搭載されている。また、アップリンクとダウンリンクのそれぞれの所要データスロット数はフレーム毎に異なり、フレームのアップリンクとダウンリンクの時間の区切りは、図２〜図４に示す矢印の左右方向に変化する。
【００４７】
以上から、図８に示した制御情報解析部433と、同解析部からのミニスロット状況信号Ｓｍを受けて各端末局への制御情報を生成する図７に示した送信情報生成部403とが前記した基地局のミニスロット割当通知手段を形成する。
【００４８】
なお、本実施例の送受信のデータは、ＡＴＭセルに限るものではなく、その他の一般的なパケットやディジタル信号であってもよい。この場合、基地局107の接続先は、上記一般的なパケットやディジタル信号を受けるディジタル通信ネットワークになる。更に、本発明は、ＴＤＭＡ／ＴＤＤフレームに限るものではなく、例えばアップリンクとダウンリンクを周波数多重で分割するＴＤＭＡ／ＦＤＤ（Frequency Division Duplex）フレームのミニスロット予約に適用可能であり、発明の効果は変わらない。
【００４９】
＜実施例２＞
第２回目以降から通信終了までは第１回目と同じ位置のミニスロットの割り当てを受け、同ミニスロットに制御情報を送るようにした実施例を図９〜図１１に示す。
【００５０】
端末局101ａが初めてＴＤＭＡフレーム1（図９）のミニスロット17でデータスロット予約の制御情報を送信し、端末局101ｂ，101ｃから送信された制御情報との衝突や誤りなく基地局107が受信したとする。第１回目のアップリンクの制御情報の送信のため、端末局101ａは、ランダムにミニスロットを選んだ結果ミニスロット17に制御情報を送出するが、このとき端末局101ａは、制御情報7によって他の端末局に既に割り当てられているミニスロットをランダム選択の対象外にする。基地局107は、ミニスロット17で送信された制御情報に基つき次のＴＤＭＡフレーム2（図１０）のデータスロット38〜44の中から端末局101ａにスロットを割り当てる。
【００５１】
基地局107は、ミニスロット17に対応するＴＤＭＡフレーム2のミニスロット37を端末局101ａに割り当て、割り当てことを同フレームのＴＤＭダウンリンクの制御情報27で全端末局に通知する。また、基地局107は、割り当てたＴＤＭＡアップリンクのデータスロットを同じく制御情報27で端末局101ａに通知する。
【００５２】
端末局101ａは、ＴＤＭＡフレーム2の制御情報27で通知されたデータスロットにデータを送信する。基地局107は、同データを誤りなく受信できたときＴＤＭＡフレーム3（図１１）のＡＣＫ48で肯定応答を端末局101ａに送信する。
【００５３】
端末局101ａは、ＴＤＭＡフレーム2のミニスロット37に制御情報を送信する。端末局101ｂ，101ｃは、ミニスロット37以外のミニスロット33〜36からランダムに選んだミニスロットに制御情報を送信する。端末局101ａは、ＴＤＭＡフレーム2以降送信を終了する迄、各ＴＤＭＡフレームにおいて、ＴＤＭＡフレーム1のミニスロット17に対応するミニスロットに制御情報を送出する。
【００５４】
本実施例では、端末局101ａが第１回目にアクセスしたミニスロットがアップリンクのデータスロットに一番近いミニスロット17であったため、第２回目以降もアップリンクのデータスロットに一番近いミニスロットに制御情報を送出している。端末局101ａは、送信を終了したとき、同ミニスロットを用いてデータスロットの割り当て終了の要求を行なう。同制御情報を受けた基地局107は、ＴＤＭダウンリンクの制御情報で同ミニスロットの解放を全端末局に通知する。
【００５５】
基地局107の図８に対応する構成において、制御情報解析部433は、ミニスロットの使用状況の把握を行なうが、ミニスロットの割り当ては行なわない。また、端末局101ａの図６に対応する構成において、ミニスロット割当部333は、制御情報解析部332からミニスロットの使用状況のみが知らされ、第２回目以降のミニスロットを第１回目のミニスロットに対応する位置に設定する。
【００５６】
＜実施例３＞
本発明をＡＴＭの通信品質クラス別にデータスロットを割り当てる場合に適用した実施例を図１２，１３に示す。同図は、ｒｔ−ＶＢＲの品質の通信を対象にし、第１回目のアップリンクの制御情報を割り当てがされていないミニスロットにランダムに送り、２回目以降から通信終了までは第１回目と同じ位置のミニスロットの割り当てを受け、そこに制御情報を送る場合のＴＤＭＡ／ＴＤＤフレームを示している。
【００５７】
端末局101ａが初めてＴＤＭＡフレーム201（図１２）のミニスロット217でｒｔ−ＶＢＲのデータスロット予約の制御情報を送信し、端末局101ｂ，101ｃから送信された制御情報との衝突や誤りがなく基地局107が同制御情報を受信したとする。
【００５８】
基地局107がミニスロット217で送信された制御情報に基づいて端末局101ａにデータスロットを割り当てる。基地局107は、ＴＤＭＡフレーム202（図１３）のミニスロット217に対応する位置のミニスロット237を端末局101ａに割り当て、割り当てたことをＴＤＭＡフレーム202のＴＤＭダウンリンクの制御情報227で全端末局に通知する。このとき、基地局107は、図１３に示すように、データスロット238，239をＵＢＲ用に設定し、データスロット240〜242をＶＢＲ／ＡＢＲ用に設定し、243，244をＣＢＲ用に設定している。端末局101ａに割り当てたデータスロットは、データスロット240〜242に含まれる。
【００５９】
端末局101ａは、ＴＤＭＡフレーム202の制御情報227で通知されたデータスロットにデータを送信し、同データを誤りなく受信できたら基地局107は、ＴＤＭＡフレーム203のＡＣＫ（図示せず）で肯定応答を送信する。端末局101ａは、ＴＤＭＡフレーム202ではミニスロット237に制御情報を送信する。端末局101ｂ，101ｃは、ＴＤＭＡフレーム202ではミニスロット237以外のミニスロット233〜236からランダムにミニスロットを選んで制御情報を送信する。
【００６０】
端末局101ａは、ＴＤＭＡフレーム202以降のＴＤＭＡフレームにおいて、ＴＤＭＡフレーム201のミニスロット217に対応するミニスロットに制御情報を送出する。端末局101ａは、通信が終了したとき、スロットの割り当て終了要求を同ミニスロットを使って行なう。その制御情報を受けた基地局107は、ＴＤＭダウンリンクの制御情報で同ミニスロットの解放を全端末局に通知する。
【００６１】
なお、実時間性を要求しないＡＢＲ、ＵＢＲ、ｎｒｔ−ＶＢＲの品質の通信を行なう場合は、ミニスロットの割り当てを受けず、ミニスロットの選択を毎フレームでランダムとすることが可能である。
【００６２】
【発明の効果】
本発明によれば、衝突の可能性があるのは第１回目の制御情報の送信のときのみであり、第２回目以降から通信終了までは、割り当てられたミニスロットによって制御情報の送信が行なわれるので、その間の制御情報の衝突が回避される。そのため、データを中断することなく送信することが可能となり、遅延の揺らぎが解消される。また、それによって通信品質の劣化を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る通信アクセス方法及び通信システムの第１の実施例を説明するための全体構成図。
【図２】本発明の第１の実施例を説明するためのＴＤＭＡ／ＴＤＤフレームとその第１番目のフレームの構成を示す図。
【図３】本発明の第１の実施例を説明するためのＴＤＭＡ／ＴＤＤフレームとその第２番目のフレームの構成を示す図。
【図４】本発明の第１の実施例を説明するためのＴＤＭＡ／ＴＤＤフレームとその第３番目のフレームの構成を示す図。
【図５】本発明の第１の実施例の端末局を説明するためのブロック図。
【図６】本発明の第１の実施例の端末局の制御部を説明するためのブロック図。
【図７】本発明の第１の実施例の基地局を説明するためのブロック図。
【図８】本発明の第１の実施例の基地局の制御部を説明するためのブロック図。
【図９】本発明の第２の実施例を説明するためのＴＤＭＡ／ＴＤＤフレームとその第１番目のフレームの構成を示す図。
【図１０】本発明の第２の実施例を説明するためのＴＤＭＡ／ＴＤＤフレームとその第２番目のフレームの構成を示す図。
【図１１】本発明の第２の実施例を説明するためのＴＤＭＡ／ＴＤＤフレームとその第３番目のフレームの構成を示す図。
【図１２】本発明の第３の実施例を説明するためのＴＤＭＡ／ＴＤＤフレームとその第１番目のフレームの構成を示す図。
【図１３】本発明の第３の実施例を説明するためのＴＤＭＡ／ＴＤＤフレームとその第２番目のフレームの構成を示す図。
【図１４】従来の通信アクセス方法及び通信システムを説明するためのＴＤＭＡ／ＴＤＤフレームの構成を示す図。
【符号の説明】
101…端末局、104…端末、107…基地局、108…ＡＴＭネットワーク、300，400…パケット送受信部、301，401…制御部、302，402…パケット構成部、303，403…送信情報生成部、304，404…フレーム受信部、305，405…フレーム送信部、306，406…無線部、331，431…データスロット数算出部、332，433…制御情報解析部、333…ミニスロット割当部、432…データスロット割当部、501〜504…ＴＤＭＡフレーム、507，527，547…制御情報、509，510，512，529，530，532，549，550，581…ダウンリンクデータスロット、513〜517，533〜537，583〜587…ミニスロット、518〜524，538〜544，588〜594…アップリンクデータスロット。
Claims (10)
- 制御情報を送信するためのミニスロットに端末局がフレーム毎にデータスロット予約の制御情報を送信し、基地局が当該制御情報に基づいてデータスロットを割り当て、端末局が割り当てられたデータスロットにデータを送信するＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access）方式の通信アクセス方法において、
端末局が第１回目のデータスロット予約の制御情報を既に他の端末局に割り当てられているミニスロット以外からランダムに選択したミニスロットに送信し、基地局が当該制御情報に基づきミニスロットの１つを端末局の第２回目から通信終了迄のデータスロット予約のために割り当て、かつ、割り当てたことを全端末局に通知し、端末局が第２回目から通信終了迄のデータスロット予約の制御情報を割り当てられたミニスロットに送信することを特徴とする通信アクセス方法。 - 前記割り当てられたミニスロットは、第１回目のデータスロット予約の制御情報を送信したミニスロットと同一であることを特徴とする請求項１に記載の通信アクセス方法。
- 制御情報を送信するためのミニスロットに端末局がフレーム毎に通信品質別にデータスロット予約の制御情報を送信し、基地局が当該制御情報に基づいて通信品質別にデータスロットを割り当て、端末局が割り当てられたデータスロットにデータを送信するＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access）方式の通信アクセス方法において、
端末局が第１回目のデータスロット予約の制御情報を既に他の端末局に割り当てられているミニスロット以外からランダムに選択したミニスロットに送信し、端末局が送信するデータが実時間性を要求すると共に通信速度の変化を要求する通信品質のデータである場合に基地局が当該制御情報に基づきミニスロットの１つを端末局の第２回目から通信終了迄のデータスロット予約のために割り当て、かつ、割り当てたことを全端末局に通知し、端末局が第２回目から通信終了迄のデータスロット予約の制御情報を割り当てられたミニスロットに送信することを特徴とする通信アクセス方法。 - 前記割り当てられたミニスロットは、第１回目のデータスロット予約の制御情報を送信したミニスロットと同一であることを特徴とする請求項３に記載の通信アクセス方法。
- 基地局と複数の端末局からなり、端末局から基地局へのアップリンクにデータスロット予約の制御情報を送信するためのミニスロットとデータを送信するためのデータスロットとを形成し、基地局から端末局へのダウンリンクに基地局の制御情報を通知するためのタイムスロットとデータを送信するためのデータスロットとを形成してなるＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access）方式の通信システムにおいて、
前記基地局は、端末局からの制御情報に基づいてミニスロットの１つを端末局の第２回目から通信終了迄のデータスロット予約のために割り当て、かつ、割り当てたことを全端末局に通知する手段を具備し、前記端末局は、第１回目のデータスロット予約の制御情報を既に他の端末局に割り当てられているミニスロット以外からランダムに選択したミニスロットに送信し、更に、第２回目から通信終了迄のデータスロット予約の制御情報を割り当てられたミニスロットに送信する手段を具備していることを特徴とする通信システム。 - 前記割り当てられたミニスロットは、第１回目のデータスロット予約の制御情報を送信したミニスロットと同一であることを特徴とする請求項５に記載の通信システム。
- 基地局と複数の端末局からなり、端末局から基地局へのアップリンクにデータスロット予約の制御情報を送信するためのミニスロットとデータを送信するためのデータスロットとを形成し、基地局から端末局へのダウンリンクに基地局の制御情報を通知するためのタイムスロットとデータを送信するためのデータスロットとを形成してなり、データスロットの予約及び割当が通信品質別に行なわれるＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access）方式の通信システムにおいて、
前記基地局は、端末局が送信するデータが実時間性を要求すると共に通信速度の変化を要求する通信品質のデータである場合に端末局からの制御情報に基づいてミニスロットの１つを端末局の第２回目から通信終了迄のデータスロット予約のために割り当て、かつ、割り当てたことを全ての端末局に通知する手段を具備し、前記端末局は、第１回目のデータスロット予約の制御情報を既に他の端末局に割り当てられているミニスロット以外からランダムに選択したミニスロットに送信し、更に、第２回目から通信終了迄のデータスロット予約の制御情報を割り当てられたミニスロットに送信する手段を具備していることを特徴とする通信システム。 - 前記割り当てられたミニスロットは、第１回目のデータスロット予約の制御情報を送信したミニスロットと同一であることを特徴とする請求項７に記載の通信システム。
- ＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access）方式の通信システムに用いる端末局であって、制御情報を送信するためのミニスロットにフレーム毎にデータスロット予約の制御情報を送信し、当該制御情報に基づいて基地局が割り当てたデータスロットにデータを送信する端末局において、
第１回目のデータスロット予約の制御情報を既に他の端末局に割り当てられているミニスロット以外からランダムに選択したミニスロットに送信する手段と、第２回目から通信終了迄のデータスロット予約の制御情報を基地局によって割り当てられたミニスロットに送信する手段とを具備していることを特徴とする端末局。 - ＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access）方式の通信システムに用いる端末局であって、制御情報を送信するためのミニスロットにフレーム毎に通信品質別にデータスロット予約の制御情報を送信し、当該制御情報に基づいて基地局が割り当てたデータスロットにデータを送信する端末局において、送信するデータが実時間性を要求すると共に通信速度の変化を要求する通信品質のデータである場合、第１回目のデータスロット予約の制御情報を既に他の端末局に割り当てられているミニスロット以外からランダムに選択したミニスロットに送信する手段と、第２回目から通信終了迄のデータスロット予約の制御情報を基地局によって割り当てられたミニスロットに送信する手段とを具備していることを特徴とする端末局。
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