JP3697312B2

JP3697312B2 - One-to-many communication system access method

Info

Publication number: JP3697312B2
Application number: JP06151496A
Authority: JP
Inventors: 雅俊中尾
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1996-03-18
Filing date: 1996-03-18
Publication date: 2005-09-21
Anticipated expiration: 2016-03-18
Also published as: JPH09261196A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は１つの親局に対し複数の子局が接続されている１対多通信システムにおいて、高信頼性サービスに加え、ネットワークに空きのある場合に通信可能な廉価なサービスも提供可能な１対多通信システムのアクセス方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の公衆網における通信では、確実に通信が行えて安定に届くことが重要とされるギャランティー型と呼ばれるサービスが主であった。
【０００３】
一方、近年ではインターネットに代表されるような電子メールやデータベース検索といった水平分散型のコンピュータ通信の需要が高まっている。このような通信に対しては、確実に通信が行えて安定に届くことよりも安価であることの方が重要であり、ネットワークに余裕のある時に通信が行えるベストエフォート型サービスの方が適している。将来は動画像を含むマルチメディアの伝送もベストエフォート型サービスとして実現される可能性があり、今後ますます需要が高まると考えられている。
【０００４】
また、通信の方法から両者を比較すると、従来からのギャランティー型サービスは、通信に先立って相手先と呼の接続を行ってからデータの送受信を行うコネクション型の通信であり、ベストエフォート型サービスは、送り先までの通信回線を設定せず、送信するデータに宛先を付けて送るコネクションレス型の通信である。
【０００５】
一方、マルチメディアサービスを各家庭まで伝送するアクセス系として、図４に示すようなＰＯＮ（パッシブ・オプティカル・ネットワーク）が考えられている。この方法は親局Ａからパッシブな光分岐を経て複数の子局Ｂ１〜Ｂｎを接続する方法で、複数の子局Ｂ１〜Ｂｎで一つの局側装置を共用するため、低コスト化が期待されている方法である。
【０００６】
但し、この方法では、複数の子局Ｂ１〜Ｂｎで一つの伝送路を共用することになるので、伝送路上での各子局Ｂ１〜Ｂｎの信号衝突を回避するアクセス制御が重要になる。また、伝送路の共用により、親局Ａと子局Ｂ１〜Ｂｎをそれぞれ１対１に結ぶシングルスターと呼ばれる形態に比べ、一子局あたりの伝送容量が小さくなるので、効率よく伝送容量を利用できるアクセス方式が重要となる。
【０００７】
ベストエフォート型のサービスは、上述のように通信回線の設定を行わずに宛先を付けて、あるタイミングで突然データを送信するコネクションレス型の通信であるために、ＰＯＮでこのようなサービスを提供する場合には、何らかの工夫をしないと、各子局からランダムに送信されるデータが伝送路上で衝突する可能性がある。
【０００８】
また、ＰＯＮで取り扱うサービスにはギャランティー型サービスも含まれるため、ベストエフォート型サービスによりギャランティー型サービスに悪影響を及ぼすのを避ける必要がある。
【０００９】
以上述べたように、今後の通信サービスにおいて重要となるベストエフォート型サービスをＰＯＮで提供するためには、ＰＯＮ上で信号が衝突しないことと、ギャランティー型サービスに悪影響を及ぼさないことの他に、伝送容量が余っている場合に、余った伝送容量をベストエフォート型サービス用に如何に割り当てるかが重要となっている。
【００１０】
１対多通信において、子局の送信の伝送容量を割り当てる方法にはいくつかの方法が知られている。その中でも、転送すべき情報を比較的小さな情報パケットに分割し、この情報パケットの転送間隔を設定することにより伝送容量を設定する方式は、容量設定の柔軟性と遅延時間の削減の面から有望な方式である。
【００１１】
情報パケットの長さは、長くすると情報パケットの組立に要する遅延時間が長くなり、短くするとパケットに付加するヘッダの割合が大きくなるため情報の伝送効率が劣化する。したがって、情報パケットの長さには最適長がある。
【００１２】
情報パケットの長さを５３バイトとすると、次世代の通信ネットワークに適用されると考えられているＡＴＭとの整合が良く、ＰＯＮに適用した場合にＡＴＭ over ＰＯＮとして研究が盛んである。
【００１３】
この方式のアクセス制御としては、情報パケットにアクセス制御用のヘッダを付加し、このヘッダを利用して送信タイミングを制御する方法が提案されている。この方法では、親局から子局に情報パケットを送り出す際に、アクセス制御用ヘッダに情報パケットの宛先ＩＤと上りの送信権を与える子局ＩＤを付加する。送信権を得た子局は、送信権を得てからそれぞれの子局によって予め定められた一定時間後に上りの情報パケットを転送する。
【００１４】
この方式では、親局は各子局に与える送信権の出現確率を変更することにより、子局に割り当てる伝送容量をダイナミックに制御できる可能性がある。実際にこの方式を用いて伝送容量をダイナミックに制御する可能性については、１９９３年電子情報通信学会秋季大会Ｂ−６６８にて発表されている。しかし、この発表内容では、子局が必要な伝送容量を親局へ通知するための具体的な手段については触れていない。
【００１５】
ここで考えられているヘッダの構成の一例を図５（ａ）に示す。親局から子局への下り信号の下りヘッダでは、上りの送信権を付与する子局のＩＤ、情報パケット内の情報領域の宛先子局を示すアドレス（下り宛先ＩＤ）、下りで秘話を行うための制御信号（秘話制御用情報）、情報領域の中身がユーザの送受信する情報であるかネットワーク管理のためのＯＡＭ情報であるかを識別するための情報パケット識別子からなり、それに続いて情報パケットが付加される。
【００１６】
また、子局から親局への上り信号の上りヘッダは、情報パケットの衝突を防ぐガードタイム、位相同期・識別レベル設定のためのプリアンブル、バイト単位での同期をとるために必要なデリミタ、情報領域の中身がユーザの送受信する情報であるかネットワーク管理のためのＯＡＭ情報であるかを識別するための情報パケット識別子からなり、それに続いて情報パケットが付加される。
【００１７】
尚、情報パケット識別子は、１ビットでその機能を満足できるが、ネットワークでの誤りに対する耐力を考え、またバイト同期を基本とするネットワークとの整合性から、１バイト単位が望ましい。
【００１８】
また、１対多通信において、子局に送信の伝送容量を割り当てる別の方法として、特開平６−１９７１１６号公報に次のような方法が提案されている。親局は１フレーム毎にポーリングにより各子局に必要な伝送容量をモニタする。モニタした伝送容量に応じて、次のフレームで各子局に伝送容量を割り当てる。そして、この際に音声等の遅延に対する仕様の厳しいサービスに対しては、伝送容量の申請と割り当てをフレームの先頭で行うことを特徴とする方法である。
【００１９】
この方法においては、各子局に実際に必要な情報量に相当する伝送容量をフレーム毎に割り当てることができる。したがって、伝送容量の有効利用が可能と考えられている。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、パケットの送信権付与確率を変えて、伝送容量の割り当てを行う従来の１対多通信システムのアクセス方式では、ダイナミックに伝送容量を設定できる可能性は指摘されている。しかし、ベストエフォート型サービスのように、子局からの伝送容量が随時変化するようなサービスに対して、各子局で必要な伝送容量の変化に応じて、各子局に伝送容量を割り当てる方法については具体的な記述がなく、この内容からは実施化が困難であった。
【００２１】
また、１フレーム毎に子局が伝送容量を申請し、所望の伝送容量を割り当てる方法では、フレーム単位で余った伝送容量をベストエフォート型サービスに割り当てることが可能と考えられる。このため、伝送容量の有効利用は可能である。しかし、フレーム化のために１フレーム以上の遅延時間が必ず生じてしまい、情報を一旦蓄積するメモリに必要な容量も、フレーム化に要する時間分の情報を蓄積するため大きなものが必要となっていた。
【００２２】
本発明は、複数のサービスが混在した場合に、各子局で必要とする伝送容量をダイナミックに割り当てて伝送容量の有効利用を図り、かつ、子局に必要なメモリ量を削減することのできる１対多通信システムのアクセス方式を提供することを目的とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明は、１つの親局に対し複数の子局が接続され、情報パケットを用いて通信を行う１対多通信システムで、親局から送信権を割り当てられた子局が所定の時間に送信を行うアクセス方式に係り、
前記複数の子局は、送信する情報を複数のサービスそれぞれ独立に管理できる形で一旦メモリに蓄積する手段と、前記メモリに蓄積された少なくとも一つのサービスに対する情報量から該サービスに必要な伝送容量を計算する手段と、この手段で得られた必要な伝送容量の情報を最新の上り情報パケットのヘッダに記入する手段とを備え、
前記親局は、前記複数の子局からの上り情報パケットに付加されているヘッダ情報を読取る手段と、この手段で得られたヘッダから各子局のサービスに対する必要な伝送容量の情報を読み取って、システムで許容される総上り伝送容量との関係から、各子局の該サービスに対して割り当てる伝送容量を決定する手段と、この手段で割り当てられる伝送容量に相当する頻度で下り情報パケットに付加するヘッダに該サービス毎に送信権を記入してアクセスを制御する手段とを備えるようにした。
【００２４】
特に、常に伝送容量を補償するギャランティー型サービスと伝送容量に余裕のある時に送信する権利を与えられるベストエフォート型サービスとが混在する場合には、前記複数の子局は、ギャランティー型サービスとベストエフォート型サービスとに対してそれぞれ独立に管理できる形で送信する情報を一旦メモリに蓄積し、前記ベストエフォート型サービスに対して前記メモリに蓄積された情報量からベストエフォート型サービスに必要な伝送容量を計算し、上り情報パケットに付加するヘッダに該必要な伝送容量を記入し、
前記親局は、前記複数の子局からの上りヘッダに記入された各子局のベストエフォート型サービスに対する必要伝送容量とシステムに許容される総上り伝送容量とから各子局のベストエフォート型サービスに対して割り当てる伝送容量を決定し、割り当てた伝送容量に相当する頻度で下り情報パケットに付加するヘッダにベストエフォート型サービスに対する送信権を記入してアクセス制御を行うようにした。
【００２５】
また、前記親局において、余った伝送容量の割り当て方法として、前記子局から申請された伝送容量が総上り伝送容量を下回る場合に、余った伝送容量を予め定められた方法で各子局に割り当てるようにした。
【００２６】
あるいは、前記子局から申請された伝送容量が総上り伝送容量を下回る場合に、実際に使用されている伝送容量の多い子局に余った伝送容量を優先的に割り当てるようにした。
【００２７】
あるいは、前記子局から申請された伝送容量が総上り伝送容量を下回る場合に、余った伝送容量を各子局に均等に割り当てるようにした。
【００２８】
一方、前記子局は、複数の端末に対してサービスを振り分ける手段を備えるようにした。
【００２９】
すなわち、上記構成による１対多通信システムのアクセス方式において、子局では、送信情報をサービス種別毎に一旦メモリに蓄積し、メモリに蓄積されている情報の量を監視し、それぞれのサービスに対して必要とされる伝送容量を計算する。上り情報パケットのヘッダに計算された伝送容量をサービス毎に記載して親局へ送信する。
【００３０】
親局では子局から送信されたサービス毎の要求伝送容量に応じて各子局の各サービスに対する伝送容量を決定し、割り当てる伝送容量に相当する頻度でそれぞれのサービス毎に送信権を各子局へ転送する。
【００３１】
子局では、親局からそれぞれのサービスに対する送信権が割り当てられると該当するサービスの情報を送信する。また、上りの伝送容量に余裕がある場合には、余った送信権を適宜割り当てる。
【００３２】
サービス毎にメモリを管理し、メモリに蓄積されている情報量をもとに必要な伝送容量を決めるため、伝送容量の有効活用ができる。親局との通信毎にヘッダに載せて伝送容量の申請を行うために、比較的短時間に所望の伝送容量が割り当てられて情報の伝送が行えるため、遅延時間を抑えることができ、メモリ量の削減が可能となる。
【００３３】
また、上り伝送容量に余裕がある場合には、余った送信権を適宜子局に割り当てるために、この送信権を利用することにより、新規に情報を送出する必要がある場合や、送出すべき情報量が増加した場合の増加分の情報に対して、情報の送出までに必要とする遅延時間をより短くすることができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、図１乃至図３を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。尚、ここでは図４に示した１対多通信システムに本発明のアクセス方式を適用した場合について説明する。
【００３５】
図１は本発明に用いられる親局の装置構成を示すものである。ここでは親局装置のうち本発明に関わる部分のみを取り出して示している。
【００３６】
この親局は、子局からの情報信号を受信する受信部１１と、この受信部１１の受信情報から特定のヘッダを分離するヘッダ分離部１２と、当該通信システム以外の他のネットワークと接続して入出力情報のサービスを振り分けるサービス振り分け部１３とを備える。
【００３７】
さらに、このサービス振り分け部１３から所定の子局宛てに出力される情報を入力し、所定のヘッダを挿入するヘッダ挿入部１４と、このヘッダ挿入部１４で得られた情報を子局に向けて送出する送信部１５と、以上の各処理部１１〜１４を総括的にコントロールすると共にヘッダ情報を管理する制御部１６とを備える。
【００３８】
図２は本発明で用いられる子局の装置構成を示すものである。ここでも子局装置のうち本発明に関わる部分のみを取り出して示している。
【００３９】
この子局は、ギャランティー型サービスを受ける端末からの情報信号を格納する第１のメモリ２１と、ベストユフォート型サービスを受ける端末からの情報信号を格納する第２のメモリ２２と、各メモリ２１，２２の読み出し出力を多重し、ヘッダ情報を付加して送出する多重部２３と、この多重部２３の出力を親局に送信する送信部２４とを備える。
【００４０】
さらに、親局からの情報信号を受信する受信部２５と、この受信部２５の受信情報からヘッダ情報を読取り、そのヘッダ情報から判別される宛先の端末別に分離して、対応する端末に送出する分離部２６と、以上の各処理部２１〜２６を総括的にコントロールすると共にヘッダ情報を管理する制御部２７とを備える。
【００４１】
上記構成による１対多通信システムにおいて、以下に本発明のアクセス方式について説明する。
【００４２】
図２に示す子局は、電話などのギャランティー型サービスを受ける端末とパソコン通信のようなベストエフォート型サービスを受ける端末を別々に管理するための第１及び第２のメモリ２１，２２を備える。ここでは、第１のメモリ２１をギャランティー型サービスに、第２のメモリ２２をベストエフォート型サービスに使用するものとする。この場合、メモリ２１，２２としてＦＩＦＯ（First In First Out）を利用できる。
【００４３】
尚、上記メモリ２１，２２はサービスに応じて別々に管理できること、すなわち、入出力がサービス毎にでき、蓄積されている情報量がサービス毎に監視できることが肝要であり、必ずしも物理的に別々のメモリである必要はない。但し、図２ではサービスにより別々のメモリを使用した場合の例を示している。
【００４４】
制御部２７は、少なくともベストエフォート型サービス用の第２のメモリ２２に蓄積されている情報量を監視し、その結果からベストエフォート型に対して上りに必要な伝送容量を計算する。ギャランティー型サービスとベストエフォート型サービスとそれぞれ独立して管理されているから、第１のメモリ２１に蓄積されている情報量も監視することで、それぞれのサービスに対して独立に必要な伝送容量を計算することもできる。
【００４５】
但し、実際には、ギャランティー型サービスでは契約時や呼設定の際に必要な伝送容量が示されるので、後述するような伝送容量申請のためには必ずしもメモリ２１，２２を監視する必要はない。
【００４６】
ベストエフォート型サービスの必要伝送容量の算出方法としては、例えば、単にメモリ２１，２２に蓄積されている情報量に比例して求める方法や、一定期間内にメモリ２１，２２に入力される情報量から求める方法などがある。
【００４７】
本実施形態の子局動作を説明するために、ギャランティー型サービスのみが行われている状態でベストエフォート型サービスの信号が新たに加わった場合を考える。
【００４８】
最初、ベストエフォート型サービスの送信データが子局に入力されていないため、ベストエフォート型サービス用の第２のメモリ２２は空になっているとする。このとき、上りの伝送容量には基本的にベストエフォート型サービスに対して割り当てられていない。
【００４９】
ベストエフォート型サービスを受ける端末（図示せず）から当該子局に情報が流入すると、この情報はベストエフォート型サービス用の第２のメモリ２２に蓄えられる。制御部２７は、メモリ２２に蓄積された情報量から必要な伝送容量を計算する。
【００５０】
子局では、定期的にギャランティー型サービスの情報パケットを送信している。そこで、ギャランティー型サービスの情報パケットを送信するときに、制御部２７で計算したベストエフォート型サービスに必要な伝送容量をヘッダに付加して伝送する。このとき、申請する伝送容量がベストエフォート型に対してであることを示す識別子もヘッダに付加する。
【００５１】
親局では、ヘッダに書き込まれた伝送容量の割り当てが可能であれば、該当する子局のベストエフォート型サービス向けに送信権を送出する。このとき、送信権を付与する伝送容量がベストエフォート型サービス用であることを明示する識別子を付ける。
【００５２】
子局では、親局からベストエフォート型サービス向けの送信権を得たときに、ベストエフォート型サービス向けの第２のメモリ２２に蓄積されていた情報を親局向けに送信する。このとき、メモリ２２にその時点で蓄積されている情報量から新たに伝送容量を計算し、ヘッダに記入して送信することもできる。
【００５３】
また、ギャランティー型サービスの通信を行っていない場合にも、定期的に送信するＯＡ＆Ｍ情報パケットのヘッダ、あるいは後述する余り伝送容量に対する情報パケットのヘッダを利用して、必要な伝送容量を申請することができる。
【００５４】
ギャランティー型サービスの中には契約時に伝送容量が決まり、実際に通信する場合には、電話サービスのように遅延なく接続できることが望ましいサービスがある。このようなサービスに対しては、契約した伝送容量分の送信権を常に子局に与えておけばよい。このようにしておけば、呼の開設までにかかる遅延時間を短くすることができる。この場合に、上記ようなサービス向けの送信権であることを示すサービス識別子を付けておくことで、遅延に対する品質を保証することができる。
【００５５】
また、ギャランティー型サービスであっても、多少の遅延の許されるデータ通信サービス等では、ベストエフォート型サービスと同様に、予め情報の送信権を付与するようなことはせず、第１のメモリ２１に情報が入力された時点で、親局に向けて伝送容量要求をヘッダに挿入する。
【００５６】
親局では、ベストエフォート型サービスで上り伝送容量の全てが占有されていた状態であっても、サービス毎に送信権を規定することができるので、ギャランティー型サービスに優先的に送信権を割り当てるように送信権の出現確率を変更する。このようにすれば、ギャランティー型サービスであっても遅延の許されるサービスに対しては伝送容量を固定的に占有させないため、伝送容量の有効利用が可能となる。
【００５７】
ベストエフォート型サービスの中でも特に可変速度のサービスでは、第２のメモリ２２に流入する情報量が文字通り時刻毎にダイナミックに変動する。また、子局にベストエフォート型サービスを受ける端末が複数接続されている場合にも、第２のメモリ２２に流入する情報量はダイナミックに変動する。
【００５８】
この場合、子局では、第２のメモリ２２を監視してその刻々で必要な伝送容量を求め、入力される情報量に応じて時事刻々と申請する伝送容量を変更する。このようにすれば、各子局にはその時点で必要な伝送容量しか割り当てられないので、伝送容量の有効利用が可能となる。
【００５９】
伝送容量の申請やサービスの識別には、一つの方法として情報パケット識別子の空き領域を用いることができる。つまり、下りの情報パケット識別子には、付与する送信権がギャランティー型サービスかベストエフォート型サービスかを識別する情報を付加すればよい。また、上りの情報パケット識別子には、申請する伝送容量とこの申請する伝送容量がギャランティー型サービスのためであるかベストエフォート型サービスのためであるかを識別する情報を付加すればよい。
【００６０】
尚、場合によっては、ギャランティー型サービスにおいて、電話サービスのように遅延に対して要求の厳しいサービスとデータ通信のような多少の遅延の許されるサービスとに細分する等、さらにサービスの種別を細分することも可能である。
【００６１】
本発明のアクセス方式においては、各子局から親局に対して申請した伝送容量の総和がシステムの上り伝送容量より小さい場合は、余った伝送容量を各子局に割り振ることができる。上り伝送容量の余裕の少ない場合は、子局ではメモリに情報が流入してきた直後の自局の送信時に伝送容量の申請をするが、上記のように余った伝送容量に対する送信権を適宜子局に割り当てていれば、この送信権を利用してメモリに蓄積されている情報を送信し、さらに伝送容量の申請も行えるので、遅延時間を短くし伝送容量を有効利用することができる。
【００６２】
余った伝送容量に対する送信権の各子局への割り当て方法としては、各子局に与えられた送信権の利用効率の高い子局に、余った伝送容量に対する送信権を優先的に割り当てる方法が考えられる。
【００６３】
送信権の利用効率の高い子局は、実際に必要としている伝送容量ぎりぎりしか送信権が割り当てられていないことを意味する。このような子局では、新規に通信が始まった場合に、利用していない送信権がないために、すぐには新規通信の情報を送信できない。
【００６４】
そこで、送信権の利用効率の高い子局に優先的に送信権を割り当てると、余った送信権を利用して、新規通信の情報を伝送することができる。このため、新規通信の情報を送信するまでの遅延時間をどの子局に対しても一定とする効果がある。
【００６５】
余った伝送容量に対する送信権の各子局への割り当て方法としては、各子局に割り当てる送信権が均一になるように割り当てる方法も考えられる。この方法によれば、各子局で新規に通信が始まったときに、余った伝送容量に対する送信権を利用して、新規通信に必要な伝送容量の申請を行うことができる。
【００６６】
すなわち、送信権が各子局で均一に割り当てられている場合には、新規情報に対する伝送容量の申請を行うまでの遅延時間をどの子局に対しても一定とする効果がある。もちろん、余った伝送容量に対する送信権を利用して、新規通信の情報そのものを伝送することもできる。
【００６７】
上記のような余った送信権の割り当て方式において、各子局で利用しない送信権が生じた場合には、意味のない情報を送ったり、何も送らないこともできるし、送信権を利用していないこと明示した上で伝送容量の申請だけに利用することもできる。
【００６８】
また、子局に与えるＩＤをサービスの種別や情報の種別を含めて定義すれば、下り信号からは情報パケット識別子を削除し、上り信号では伝送容量設定に使用できるビット数を増やすことができる。この場合に、例えば放送型のサービスの様に複数の端末に同じ番組を提供する必要があるとき、ある番組をＩＤで定義すれば、一つの情報パケットで複数端末に同時に伝送することができ、伝送容量の有効利用が可能となる。
【００６９】
また、本発明においても、特公平５−８６７１５号公報や特公平２−２１７００号公報に示されるように、親局受信器に入力されるレベルと位相を揃える方法を併用すれば、上り信号におけるプリアンブルとデリミタの削除と、ガードタイムの削減が可能となり、一層の伝送容量利用効率向上を図ることができる。
【００７０】
ところで、図２に示す子局の構成では、サービスそれぞれに対して入出力ポートを設置することになるが、図３に示すように、サービス振り分け機能を持つクロスコネクト２８を入出力部に持てば、必ずしも入出力ポートをサービス毎に設置する必要はない。特に、入出力される情報がＡＴＭセルである場合には、ＡＴＭスイッチを用いることができる。
【００７１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、複数のサービスが混在した場合に、各子局で必要とする伝送容量をダイナミックに割り当てて伝送容量の有効利用を図り、かつ、子局に必要なメモリ量を削減することのできる１対多通信システムのアクセス方式を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る１対多通信システムのアクセス方式の一実施形態として、親局の構成を示す示すブロック図。
【図２】同実施形態における子局の構成を示すブロック図。
【図３】同実施形態の子局構成において、端末との入出力部にサービス振り分け機能を持つクロスコネクトを配置した場合の構成を示すブロック図。
【図４】本発明が適用可能とされる従来のＰＯＮ（パッシブオプティカルネットワーク）による１対多通信システムの構成を示すブロック図。
【図５】図４に示す通信システムにおいて情報パケットに付加するヘッダの構成を示す図。
【符号の説明】
１１…受信部
１２…ヘッダ分離部
１３…サービス振り分け部
１４…ヘッダ挿入部
１５…送信部
１６…制御部
２１…第１のメモリ
２２…第２のメモリ
２３…多重部
２４…送信部
２５…受信部
２６…分離部
２７…制御部
Ａ…親局
Ｂ１〜Ｂｎ…子局[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
In the one-to-many communication system in which a plurality of slave stations are connected to one master station, the present invention can provide a low-cost service that can be communicated when a network is available, in addition to a highly reliable service. The present invention relates to an access method for a many-to-many communication system.
[0002]
[Prior art]
In conventional communication on public networks, a service called guarantee type, which is important for reliable communication and stable arrival, is mainly used.
[0003]
On the other hand, in recent years, the demand for horizontally distributed computer communication such as e-mail and database search represented by the Internet has increased. For such communications, it is more important to be cheaper than to be able to communicate reliably and reach stably, and a best-effort service that can communicate when the network has room is more suitable. Yes. In the future, transmission of multimedia including moving images may be realized as a best-effort service, and it is considered that demand will increase further in the future.
[0004]
In addition, comparing the two in terms of communication methods, the conventional guarantee-type service is a connection-type communication in which data is transmitted / received after a call is connected to the other party prior to the communication. The best-effort service Is a connectionless type communication in which a destination is attached to data to be transmitted without setting a communication line to the destination.
[0005]
On the other hand, a PON (passive optical network) as shown in FIG. 4 is considered as an access system for transmitting a multimedia service to each home. This method is a method of connecting a plurality of slave stations B1 to Bn through a passive optical branch from the master station A, and a plurality of slave stations B1 to Bn share one station side device, so that cost reduction is expected. Is the way.
[0006]
However, in this method, since a plurality of slave stations B1 to Bn share one transmission path, access control for avoiding signal collision of each of the slave stations B1 to Bn on the transmission path becomes important. In addition, the transmission capacity per slave station is reduced by sharing the transmission path, so that the transmission capacity per slave station is reduced compared to a single star configuration in which the master station A and the slave stations B1 to Bn are connected one-to-one. The access method that can be used is important.
[0007]
Since the best effort type service is a connectionless type communication in which a destination is assigned without setting a communication line as described above and data is suddenly transmitted at a certain timing, such a service is provided by PON. In such a case, if some measures are not taken, there is a possibility that data randomly transmitted from each slave station collide on the transmission path.
[0008]
Further, since the services handled by PON include guarantee type services, it is necessary to avoid adversely affecting the guarantee type services by the best effort type service.
[0009]
As described above, in order to provide the best effort type service that will be important in the future communication service by PON, in addition to the fact that signals do not collide on the PON and the guarantee type service is not adversely affected. When the transmission capacity is surplus, it is important how to allocate the surplus transmission capacity for the best effort service.
[0010]
In the one-to-many communication, several methods are known as methods for allocating transmission capacity of a slave station. Among them, the method of setting the transmission capacity by dividing the information to be transferred into relatively small information packets and setting the transfer interval of this information packet is promising from the viewpoint of flexibility of capacity setting and reduction of delay time. It is a simple method.
[0011]
When the length of the information packet is increased, the delay time required for assembling the information packet is increased. When the length of the information packet is decreased, the ratio of the header added to the packet is increased, and the information transmission efficiency is deteriorated. Therefore, the length of the information packet has an optimum length.
[0012]
If the length of the information packet is 53 bytes, it matches well with ATM, which is considered to be applied to the next generation communication network, and when applied to PON, research is actively conducted as ATM over PON.
[0013]
As access control of this method, a method of adding a header for access control to an information packet and controlling transmission timing using this header has been proposed. In this method, when an information packet is sent from the master station to the slave station, a destination ID of the information packet and a slave station ID that gives an upstream transmission right are added to the access control header. The slave station that has obtained the transmission right transfers the upstream information packet after a certain time predetermined by each of the slave stations after obtaining the transmission right.
[0014]
In this method, the master station may be able to dynamically control the transmission capacity assigned to the slave station by changing the appearance probability of the transmission right given to each slave station. The possibility of actually controlling the transmission capacity dynamically using this method was announced at the 1993 IEICE Autumn Conference B-668. However, this announcement does not mention specific means for the slave station to notify the master station of the required transmission capacity.
[0015]
An example of the header configuration considered here is shown in FIG. In the downlink header of the downlink signal from the master station to the slave station, the ID of the slave station that grants the uplink transmission right, the address indicating the destination slave station in the information area in the information packet (downlink destination ID), and the secret talk in the downlink Control information (secret talk control information), and an information packet identifier for identifying whether the contents of the information area are information transmitted / received by the user or OAM information for network management, followed by an information packet Is added.
[0016]
In addition, the upstream header of the upstream signal from the slave station to the master station includes a guard time to prevent information packet collision, a preamble for setting phase synchronization / identification level, a delimiter necessary for synchronization in byte units, and information It consists of an information packet identifier for identifying whether the content of the area is information transmitted / received by the user or OAM information for network management, and an information packet is subsequently added.
[0017]
The information packet identifier can satisfy its function with one bit, but in consideration of tolerance to errors in the network, and in terms of consistency with a network based on byte synchronization, one byte unit is desirable.
[0018]
As another method for allocating transmission transmission capacity to a slave station in one-to-many communication, the following method is proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-197116. The master station monitors the transmission capacity required for each slave station by polling every frame. Depending on the monitored transmission capacity, the transmission capacity is allocated to each slave station in the next frame. At this time, for a service with a strict specification for delay such as voice, the transmission capacity is applied and assigned at the head of the frame.
[0019]
In this method, a transmission capacity corresponding to the amount of information actually required can be allocated to each slave station for each frame. Therefore, it is considered that the transmission capacity can be effectively used.
[0020]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, it has been pointed out that the transmission capacity can be dynamically set in the conventional one-to-many communication system in which the transmission capacity is assigned by changing the transmission right grant probability of the packet. However, for a service in which the transmission capacity from a slave station changes as needed, such as a best-effort service, a method of assigning a transmission capacity to each slave station according to a change in the transmission capacity required by each slave station There was no specific description about the, and it was difficult to implement from this content.
[0021]
In addition, in the method in which the slave station applies for the transmission capacity for each frame and allocates the desired transmission capacity, it is considered that the remaining transmission capacity can be allocated to the best-effort service in units of frames. For this reason, the transmission capacity can be effectively used. However, a delay time of one frame or more is inevitably generated for framing, and a capacity necessary for a memory for temporarily storing information is also required to be large to store information for the time required for framing. It was.
[0022]
In the present invention, when a plurality of services are mixed, the transmission capacity required in each slave station is dynamically allocated to effectively use the transmission capacity, and the memory amount required for the slave station can be reduced. An object is to provide an access method of a one-to-many communication system.
[0023]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention is a one-to-many communication system in which a plurality of slave stations are connected to one master station and performs communication using information packets, and a transmission right is assigned by the master station. In connection with an access method in which a slave station transmits at a predetermined time,
The plurality of slave stations temporarily store information to be transmitted in a memory so that each of the plurality of services can be managed independently, and a transmission capacity required for the service based on the information amount for at least one service stored in the memory And the necessary transmission capacity information obtained by this means. Of the latest upstream information packet Means for filling in the header,
The master station reads the header information added to the uplink information packet from the plurality of slave stations, and reads the information of the transmission capacity necessary for the service of each slave station from the header obtained by this means. Means for determining the transmission capacity allocated to the service of each slave station from the relationship with the total uplink transmission capacity allowed in the system, and adding to the downlink information packet at a frequency corresponding to the transmission capacity allocated by this means And a means for controlling access by entering a transmission right for each service in the header.
[0024]
In particular, when a guarantee type service that always compensates the transmission capacity and a best effort type service that is given the right to transmit when there is a margin in the transmission capacity are mixed, the plurality of slave stations are a guarantee type service and Information to be transmitted in a form that can be managed independently with respect to the best-effort service is temporarily stored in a memory, and transmission required for the best-effort service from the amount of information stored in the memory for the best-effort service Calculate the capacity and enter the required transmission capacity in the header added to the uplink information packet.
The master station determines the best effort service of each slave station from the necessary transmission capacity for the best effort service of each slave station written in the uplink header from the plurality of slave stations and the total uplink transmission capacity allowed for the system. The transmission capacity to be allocated is determined, and the transmission control for the best effort service is written in the header added to the downlink information packet at a frequency corresponding to the allocated transmission capacity to perform the access control.
[0025]
Further, in the master station, as a method of allocating the surplus transmission capacity, when the transmission capacity applied by the slave station is less than the total uplink transmission capacity, the surplus transmission capacity is assigned to each slave station by a predetermined method. Assigned.
[0026]
Alternatively, when the transmission capacity applied by the slave station is lower than the total uplink transmission capacity, the surplus transmission capacity is preferentially allocated to the slave station having a large transmission capacity that is actually used.
[0027]
Alternatively, when the transmission capacity requested from the slave station is less than the total uplink transmission capacity, the surplus transmission capacity is equally allocated to each slave station.
[0028]
On the other hand, the slave station has means for distributing services to a plurality of terminals.
[0029]
That is, in the access method of the one-to-many communication system with the above configuration, the slave station temporarily stores transmission information for each service type in the memory, monitors the amount of information stored in the memory, and Calculate the required transmission capacity. The transmission capacity calculated in the header of the uplink information packet is described for each service and transmitted to the master station.
[0030]
The master station determines the transmission capacity for each service of each slave station according to the requested transmission capacity for each service transmitted from the slave station, and assigns the transmission right for each service at a frequency corresponding to the assigned transmission capacity. Forward to.
[0031]
When the transmission right for each service is assigned from the master station, the slave station transmits information on the corresponding service. Further, when there is a surplus in the uplink transmission capacity, the surplus transmission right is appropriately assigned.
[0032]
Since the memory is managed for each service and the necessary transmission capacity is determined based on the amount of information stored in the memory, the transmission capacity can be used effectively. Since the application for the transmission capacity is carried in the header for each communication with the master station, the desired transmission capacity can be allocated in a relatively short time and information can be transmitted, so the delay time can be suppressed and the amount of memory Can be reduced.
[0033]
In addition, when there is a surplus in the uplink transmission capacity, it is necessary to newly send information by using this transmission right in order to assign the surplus transmission right to the slave station as appropriate, or to transmit The delay time required until the transmission of information can be further shortened with respect to the increased information when the amount of information increases.
[0034]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 3. Here, the case where the access method of the present invention is applied to the one-to-many communication system shown in FIG. 4 will be described.
[0035]
FIG. 1 shows a device configuration of a master station used in the present invention. Here, only the portion related to the present invention is extracted from the master station device.
[0036]
The master station is connected to a receiver 11 that receives an information signal from the slave station, a header separator 12 that separates a specific header from the received information of the receiver 11, and a network other than the communication system. And a service distribution unit 13 that distributes the input / output information service.
[0037]
Further, information output from the service distribution unit 13 to a predetermined slave station is input, a header insertion unit 14 that inserts a predetermined header, and information obtained by the header insertion unit 14 is directed to the slave station. The transmission part 15 to send out and the control part 16 which manages each above-mentioned process part 11-14 collectively and manages header information are provided.
[0038]
FIG. 2 shows the configuration of the slave station used in the present invention. Here, only the portion related to the present invention is extracted from the slave station apparatus.
[0039]
The slave station includes a first memory 21 that stores information signals from terminals that receive guarantee-type services, a second memory 22 that stores information signals from terminals that receive best-effort services, and each memory A multiplexing unit 23 that multiplexes 21 and 22 read outputs, adds header information, and sends it out, and a transmission unit 24 that transmits the output of the multiplexing unit 23 to the master station are provided.
[0040]
Further, the receiving unit 25 that receives the information signal from the master station, and reads the header information from the received information of the receiving unit 25, separates it for each destination terminal determined from the header information, and sends it to the corresponding terminal A separation unit 26 and a control unit 27 that collectively controls each of the processing units 21 to 26 and manages header information are provided.
[0041]
In the one-to-many communication system configured as described above, the access method of the present invention will be described below.
[0042]
The slave station shown in FIG. 2 includes first and second memories 21 and 22 for separately managing a terminal that receives a guarantee type service such as a telephone and a terminal that receives a best effort type service such as personal computer communication. . Here, it is assumed that the first memory 21 is used for the guarantee type service and the second memory 22 is used for the best effort type service. In this case, FIFO (First In First Out) can be used as the memories 21 and 22.
[0043]
It is important that the memories 21 and 22 can be managed separately according to services, that is, input / output can be performed for each service, and the amount of stored information can be monitored for each service. It doesn't have to be memory. However, FIG. 2 shows an example in which different memories are used depending on the service.
[0044]
The control unit 27 monitors at least the amount of information stored in the second memory 22 for best effort service, and calculates the transmission capacity necessary for the uplink for the best effort type from the result. Since the guarantee type service and the best effort type service are managed independently, the amount of information stored in the first memory 21 is also monitored, so that the necessary transmission capacity is independently provided for each service. Can also be calculated.
[0045]
However, in reality, the guarantee type service shows the transmission capacity required at the time of contract or call setup, so it is not always necessary to monitor the memories 21 and 22 for the transmission capacity application as described later. .
[0046]
As a method of calculating the required transmission capacity of the best effort service, for example, a method of simply obtaining in proportion to the amount of information stored in the memories 21 and 22, or the amount of information input to the memories 21 and 22 within a certain period of time. There is a method to ask from.
[0047]
In order to explain the operation of the slave station of this embodiment, consider a case where a signal of a best effort type service is newly added while only a guarantee type service is being performed.
[0048]
First, since the transmission data of the best effort service is not input to the slave station, it is assumed that the second memory 22 for the best effort service is empty. At this time, the uplink transmission capacity is basically not allocated to the best effort service.
[0049]
When information flows into the slave station from a terminal (not shown) that receives the best effort service, this information is stored in the second memory 22 for the best effort service. The control unit 27 calculates a necessary transmission capacity from the amount of information stored in the memory 22.
[0050]
The slave station periodically transmits a guarantee type service information packet. Therefore, when the information packet of the guarantee type service is transmitted, the transmission capacity necessary for the best effort type service calculated by the control unit 27 is added to the header and transmitted. At this time, an identifier indicating that the transmission capacity to be applied is for the best effort type is also added to the header.
[0051]
If the master station can allocate the transmission capacity written in the header, the master station sends a transmission right to the best effort service of the corresponding slave station. At this time, an identifier is added that clearly indicates that the transmission capacity to which the transmission right is granted is for the best effort service.
[0052]
In the slave station, when the transmission right for the best effort service is obtained from the master station, the information stored in the second memory 22 for the best effort service is transmitted to the master station. At this time, it is also possible to newly calculate the transmission capacity from the amount of information stored in the memory 22 at that time, fill it in the header, and transmit it.
[0053]
In addition, even when the guarantee type service is not being used, the required transmission capacity is applied using the header of the OA & M information packet to be transmitted periodically or the header of the information packet for the remaining transmission capacity described later. be able to.
[0054]
Among guarantee-type services, there is a service in which a transmission capacity is determined at the time of contract, and it is desirable to be able to connect without delay like a telephone service when actually communicating. For such a service, it is sufficient to always give the slave station the transmission right for the contracted transmission capacity. In this way, it is possible to shorten the delay time required for call establishment. In this case, it is possible to guarantee the quality with respect to delay by attaching a service identifier indicating that it is a transmission right for the service as described above.
[0055]
Further, even in the case of a guarantee type service, in the data communication service or the like in which some delay is allowed, the right to transmit information is not given in advance as in the best effort type service. When the information is input to 21, a transmission capacity request is inserted into the header toward the master station.
[0056]
The master station can prescribe the transmission right for each service even when all the upstream transmission capacity is occupied by the best-effort service, so the transmission right is preferentially allocated to the guarantee type service. The transmission right appearance probability is changed as follows. In this way, even if it is a guarantee-type service, the transmission capacity is not fixedly occupied for a service that allows a delay, so that the transmission capacity can be effectively used.
[0057]
Among the best-effort services, in particular, in a variable speed service, the amount of information flowing into the second memory 22 dynamically varies dynamically every time. Further, even when a plurality of terminals that receive the best effort service are connected to the slave station, the amount of information flowing into the second memory 22 varies dynamically.
[0058]
In this case, the slave station monitors the second memory 22 to obtain the necessary transmission capacity at every moment, and changes the transmission capacity to be applied every moment according to the input information amount. In this way, only the necessary transmission capacity is allocated to each slave station at that time, so that the transmission capacity can be effectively used.
[0059]
In order to apply for a transmission capacity and identify a service, a free area of an information packet identifier can be used as one method. That is, the downstream information packet identifier may be added with information for identifying whether the transmission right to be granted is a guarantee type service or a best effort type service. In addition, the upstream information packet identifier may be added with information for identifying the transmission capacity to be applied and whether the transmission capacity to be applied is for a guarantee type service or a best effort type service.
[0060]
In some cases, in the guarantee type service, the service type is further subdivided into services such as a telephone service that are more demanding with respect to delay and services that allow some delay such as data communication. It is also possible to do.
[0061]
In the access method of the present invention, when the total transmission capacity applied from each slave station to the master station is smaller than the uplink transmission capacity of the system, the surplus transmission capacity can be allocated to each slave station. If the uplink transmission capacity is small, the slave station applies for the transmission capacity at the time of transmission of the local station immediately after the information has flowed into the memory. Since the information stored in the memory can be transmitted using this transmission right and the application for the transmission capacity can be applied, the delay time can be shortened and the transmission capacity can be effectively used.
[0062]
As a method of allocating the transmission right for the surplus transmission capacity to each slave station, there is a method for preferentially allocating the transmission right for the surplus transmission capacity to the slave station with high utilization efficiency of the transmission right given to each slave station. Conceivable.
[0063]
A slave station with a high transmission right utilization efficiency means that the transmission right is allocated to the limit of the transmission capacity that is actually required. In such a slave station, when communication is newly started, information of new communication cannot be transmitted immediately because there is no transmission right not used.
[0064]
Therefore, if a transmission right is preferentially assigned to a slave station with high use efficiency of the transmission right, information on new communication can be transmitted using the remaining transmission right. For this reason, there is an effect that the delay time until transmission of new communication information is made constant for any slave station.
[0065]
As a method of assigning the transmission right for the surplus transmission capacity to each child station, a method of assigning the transmission right assigned to each child station so as to be uniform is also conceivable. According to this method, when communication is newly started in each slave station, it is possible to apply for the transmission capacity necessary for the new communication using the transmission right for the remaining transmission capacity.
[0066]
That is, when the transmission right is uniformly assigned to each slave station, there is an effect that the delay time until the application for the transmission capacity for new information is made constant for any slave station. Of course, it is also possible to transmit the new communication information itself by using the transmission right for the surplus transmission capacity.
[0067]
In the above transmission right allocation method, when a transmission right that is not used by each slave station occurs, it is possible to send meaningless information or nothing, or use the transmission right. It is also possible to use it only for transmission capacity application after clearly indicating that it is not.
[0068]
If the ID given to the slave station is defined including the type of service and the type of information, the information packet identifier can be deleted from the downlink signal, and the number of bits that can be used for transmission capacity setting can be increased in the uplink signal. In this case, for example, when it is necessary to provide the same program to a plurality of terminals like a broadcast type service, if a certain program is defined by ID, it can be simultaneously transmitted to a plurality of terminals by one information packet, The transmission capacity can be used effectively.
[0069]
Also in the present invention, as shown in Japanese Patent Publication No. 5-86715 and Japanese Patent Publication No. 2-21700, if a method of aligning the level and phase input to the master receiver is used together, The preamble and delimiter can be deleted and the guard time can be reduced, and the transmission capacity utilization efficiency can be further improved.
[0070]
In the configuration of the slave station shown in FIG. 2, an input / output port is installed for each service. However, as shown in FIG. 3, if the input / output unit has a cross-connect 28 having a service distribution function. However, it is not always necessary to install an input / output port for each service. In particular, when the input / output information is an ATM cell, an ATM switch can be used.
[0071]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when a plurality of services coexist, the transmission capacity required in each slave station is dynamically allocated to effectively use the transmission capacity, and the memory capacity required for the slave station It is possible to provide an access method for a one-to-many communication system that can reduce the above-described problem.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a master station as an embodiment of an access method of a one-to-many communication system according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a slave station in the embodiment.
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration when a cross-connect having a service distribution function is arranged in an input / output unit with a terminal in the slave station configuration of the embodiment;
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a conventional one-to-many communication system using a PON (passive optical network) to which the present invention is applicable.
5 is a diagram showing a configuration of a header added to an information packet in the communication system shown in FIG.
[Explanation of symbols]
11: Receiver
12 ... Header separation part
13 ... Service distribution department
14 ... Header insertion part
15 ... Transmitter
16 ... Control unit
21: First memory
22 ... second memory
23. Multiplexer
24 ... Transmitter
25. Receiver
26. Separation part
27 ... Control unit
A ... Master station
B1-Bn ... Slave station

Claims

In a one-to-many communication system in which a plurality of slave stations are connected to one master station and perform communication using information packets, an access method in which a slave station assigned a transmission right from the master station transmits at a predetermined time In
The plurality of slave stations temporarily store information to be transmitted in a memory so that each of the plurality of services can be managed independently, and a transmission capacity required for the service from the amount of information for at least one service stored in the memory Means for calculating the necessary transmission capacity obtained by this means in the header of the latest upstream information packet ,
The master station reads the header information added to the uplink information packet from the plurality of slave stations, and reads the information of the necessary transmission capacity for the service of each slave station from the header obtained by this means Means for determining the transmission capacity allocated to the service of each slave station from the relationship with the total uplink transmission capacity allowed in the system, and adding to the downlink information packet at a frequency corresponding to the transmission capacity allocated by this means An access method for a one-to-many communication system, comprising: means for controlling the access by entering a transmission right for each service in a header to be transmitted.

The plurality of slave stations always transmit information that can be managed independently for a guarantee type service that compensates the transmission capacity and a best effort type service that is given a right to transmit when the transmission capacity is sufficient. Once stored in the memory, the transmission capacity required for the best effort service is calculated from the amount of information stored in the memory for the best effort service, and the required transmission capacity is added to the header added to the uplink information packet. Fill in
The master station determines the best effort service of each slave station from the necessary transmission capacity for the best effort service of each slave station written in the uplink header from the plurality of slave stations and the total uplink transmission capacity allowed for the system. 2. A transmission capacity to be allocated to the mobile station is determined, and access control is performed by entering a transmission right for the best effort service in a header added to a downlink information packet at a frequency corresponding to the allocated transmission capacity. The access method of the one-to-many communication system described.

The said master station allocates the surplus transmission capacity to each slave station by a predetermined method when the transmission capacity applied from the said slave station is less than the total uplink transmission capacity. Item 3. The one-to-many communication system access method according to any one of Items 2 to 3.

The master station preferentially assigns a surplus transmission capacity to a slave station with a large transmission capacity that is actually used when the transmission capacity applied by the slave station is less than the total uplink transmission capacity. An access method for a one-to-many communication system according to any one of claims 1 and 2.

The said master station allocates the excess transmission capacity equally to each child station when the transmission capacity applied from the said slave station is less than the total uplink transmission capacity. Access method for many-to-many communication systems.

3. The one-to-many communication system access method according to claim 1, wherein the slave station includes means for distributing services to a plurality of terminals.