JP3981015B2 - 共用メディア通信ネットワークのためのタイムスロットスケジューリング - Google Patents

Description

本発明は、共用メディア（ｓｈａｒｅｄ ｍｅｄｉｕｍ）の又は１対多の通信ネットワークにおけるタイムスロットをスケジューリングする方法及び装置、及びそれらを組み込むシステムに関連する。

外部局各々からの上り又はアップストリームにてガードバンドを含めることを利用する受動的光ネットワーク（ＰＯＮ：Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）では、ガードバンドのサイズは、外部局間の距離差に関連する。管理センタ又はヘッドエンド（ｈｅａｄ ｅｎｄ）から各外部局までの相対的な幾何学的距離の測定が何らなされないと仮定すると、ガードバンドは、その距離差に従ってキロメートルの距離につき約１０マイクロ秒増加する。例えば、３２の外部局と共に１０ｋｍの距離を網羅するＰＯＮでは、総ての外部局に応答指令する（ｉｎｔｅｒｒｏｇａｔｅ）場合に、ガードバンドに対して３２００マイクロ秒が許容される必要がある。８０％のアップストリーム効率を維持するために、総ての外部局に対する実際の総伝送時間は、１２８００（４×３２００）マイクロ秒になり、総ての外部局に応答指令する時間全体は１６ミリ秒になる。

これによる１つの問題は、多くのテレコミュニケーションサービスが、限定された伝送遅延を必要とし、典型的には所与のネットワーク要素についてそれは数ミリ秒にすぎない。従って、１６ミリ秒の遅延の追加は許容できない。多くの場合に、応答指令時間全体が減ってしまうので、効率は顕著に落ちる。

ギガビットイーサーネットＰＯＮ（ＧＥＰＯＮ）による既存の簡易な形態は、外部局を網羅する（ｒａｎｇｉｎｇ）又はマーシャリング（ｍａｒｓｈａｌｌｉｎｇ）することを不要にし、それにもかかわらず、限定されたパラメータ一式の範囲内で有効な実効性を達成することを可能にする。ある手法はスプリッタから各外部局までの距離差を制限する。例えば、スプリッタがヘッドエンドから９ｋｍの場所に置かれ、外部局はそのスプリッタから１ｋｍの範疇に総て束ねられる。そのような形態では、１６通りの分割に対する８０％アップストリーム帯域効率、外部局間にて１ｋｍの距離差、及び４ｍｓ待ち時間を実現するＧＥＰＯＮが達成され得る。

このような形態に関する問題は、距離差又は分割率（ｓｐｌｉｔ ｒａｔｅ）の増加が、帯域効率の劣化又は許容できない待ち時間を招くことであり、そのような簡易なＧＥＰＯＮは限定された適用用途しか有しないことを意味する。

他の技法は、複雑なマーシャリングシステムを利用することであり、それによれば、タイミングを測定するため、及び正確な外部局送信タイミングを整列させ（マーシャル化）又は確立し、バースト間ガードバンドを許容可能なレベルに抑制するために、特殊なプロトコルが使用される。不都合なことに、マーシャリング法はシステムの双方の端末で特殊なシリコン（半導体装置）を必要とする。そのようなシステムは専用的であり標準化には不都合である、というのは、それは長きにわたって定着しているイーサーネットＭＡＣ設計に根本的な変更を要するからである。

本発明は、外部局遅延を設定することを要しないが、充分に網羅されたシステムのものに近い効率を達成する。

本発明は、従来技術に関連する１つ又はそれ以上の問題に対処しようとするものであり、共用メディア通信ネットワークにおけるタイムスロットをスケジューリングする改善された方法及び装置を与える。

本発明の第１態様によれば、ヘッドエンドと、複数の外部局と、各外部局をヘッドエンドに接続する共用媒体とを有する通信ネットワークにおいて、タイムスロットの間にガードバンドを割り当てる方法が提供され、本方法は：ヘッドエンドからの各外部局の距離の測定値を設定するステップ；第２タイムスロットに割り当てられる外部局が第１タイムスロットに割り当てられる外部局よりもヘッドエンドに近い場合にのみ、外部局に割り当てられる一連の第１及び第２タイムスロット間にガードバンドを割り当てるステップ；より成る。

好ましくは、距離の測定値が、ヘッドエンド及び外部局間の往復遅延測定値である。

また、本方法は、距離の測定に応じて、外部局に対するタイムスロットのスケジューリングを行なうステップより成る。

好ましくは、スケジューリングを行なうステップが：ヘッドエンドからの外部局の距離の上昇順に循環的に外部局に対するタイムスロットのスケジューリングを行なうステップより成る。

好ましくは、前記設定するステップが：各外部局に対して、ヘッドエンドの応答指令の発行と外部局からの応答のヘッドエンドによる受信との間の時間間隔の測定を行なうステップより成る。

好ましくは、前記設定するステップが：各外部局に対して、ヘッドエンドから外部局への少なくとも１つの応答指令メッセージの送信と、外部局からの各々の返答の受信との間の期間を測定するステップ；各外部局に対して、期間の各自の最小値に応じて距離の測定値を形成するステップより成る。

好ましくは、ヘッドエンドからの各外部局の距離の測定を再度設定するために、タイムスロットが周期的に割り当てられる。

好ましくは、共用媒体が、光ファイバ媒体、銅製媒体及び無線媒体の何れかである。

ある好適実施例では、外部局がヘッドエンドから実質的に等距離にある。

更なる好適実施例では、共用媒体がループとして構成される。

一実施例では、ヘッドエンド及び外部局間にてアップストリーム及びダウンストリーム通信に別々の共用媒体が設けられる。

ある好適実施例では、各外部局及びヘッドエンド間のラウンドトリップ（往復に要する遅延時間）が実質的に等しく、本方法が：
連続的な第１及び第２タイムスロットの間にガードバンドを割り当てることなしに、各外部局に対するタイムスロットのスケジュールを決定するステップより成る。

好適実施例では、外部局及びヘッドエンドがリングネットワークにて構築され、各外部局及びヘッドエンド間の距離差が、ダウンストリーム及びアップストリームトラフィック双方を、リングを巡る同一方向に伝搬させることで実質的に除去される。

好ましくは、測定値を設定するステップが、ネットワークのインストレーションに先立って実行される。

好ましくは、タイムスロットのスケジューリングを行なうステップが、要請に応じてタイムスロットのスケジューリングを行なうステップより成る。

本発明の更なる態様によれば、複数の外部局と、各外部局をヘッドエンドに接続する共用媒体とを有するテレコミュニケーションネットワークのための線路終端装置が提供され、当該線路終端装置は：第２タイムスロットに割り当てられる外部局が第１タイムスロットに割り当てられる外部局よりもヘッドエンドに近い場合にのみ、外部局に割り当てられる一連の第１及び第２タイムスロット間にガードバンドを割り当てるガードバンド割り当て部を備える。

また、線路終端装置は、ヘッドエンドからの各外部局の距離測定に応じて、各外部局に対するタイムスロットのスケジュールを決定するよう形成されたタイムスロットスケジューラを備える。

また、線路終端装置は、ヘッドエンドからの各外部局の距離の測定値を導出するよう形成された計測システムを備える。

好適実施例では、前記スケジューラが、ヘッドエンドからの外部局の距離の上昇順に循環的に外部局に対するタイムスロットのスケジュールを決定するよう形成される。

共用媒体は、例えば、光ファイバ媒体、銅製媒体及び無線媒体の何れかである。

また、本発明は通信ネットワークにも関連し、特に、本発明による線路終端装置を備える通信アクセスネットワークに関連する。

通信ネットワークは、好ましくは、更に少なくとも１つの外部局を備え、線路終端装置及び少なくとも１つの外部局はリングネットワークを形成するよう構成される。

通信ネットワークは光ネットワークであり得る。

好適実施例では、アップストリーム及びダウンストリームトラフィックを分離するために、波長分割多重化が用いられる。

また、本発明は、他の付加的な装置と共に、本方法を利用する１つ又はそれ以上の装置例より成るテレコミュニケーション用の装置及びシステムを提供する。

特に、本発明の更なる態様によれば、複数の外部局と、各外部局をヘッドエンドに接続する共用媒体とを備えるテレコミュニケーションネットワークのための線路終端装置が提供され、本装置は：ヘッドエンドからの各外部局の距離の測定値を導出するよう形成されたレンジシステム又は測定システム；ヘッドエンドからの各外部局の距離の測定値に応答して、各外部局に対するタイムスロットの予定を決定するよう形成されたタイムスロットスケジューラ；を備える。

有利なことに、１つのレンジングプロトコルを利用することは、システムの複雑さ、特に外部局に必要とされる複雑さを顕著に減らす。

有利なことに、タイムスロット間に必要なガードバンド数を減らすことは、帯域利用効率を改善する。

有利なことに、複数のアクセスネットワークは、共用媒体（例えば、光ファイバ）及び交換端末装置が、端末ユーザ群の間で共用されることを可能にし、その結果、よりコスト効果的なインフラストラクチャを構成できる。例えば、本発明は、完全に網羅される共用アクセスネットワークに必要とされる複雑さを顕著に増加させることなしに、ＰＯＮの効率が改善されることを可能にする。これは、特に、１つのＰＯＮに接続される外部局数が増加する程有利になる。標準的なプロトコルに対する光学的な機能強化として包含され得るそのようなシステムの利用性は、顧客に対する解決手段又はソリューションの有用性を増加させる傾向にある。

また、本発明は、上述した装置が実行する、及びその装置の機能を実行する方法手順を含むコンピュータ用のプログラムにも関連する。

本発明の更なる態様によれば、ヘッドエンドと、複数の外部局と、各外部局をヘッドエンドに接続する共用媒体とを有する通信ネットワークにおいて、タイムスロットの間にガードバンドを割り当てるための機械読み取り可能なコンピュータ用プログラムが提供され、当該プログラムは：ヘッドエンドからの各外部局の距離の測定値を格納するステップ；第２タイムスロットに割り当てられる外部局が第１タイムスロットに割り当てられる外部局よりもヘッドエンドに近い場合にのみ、外部局に割り当てられる一連の第１及び第２タイムスロット間にガードバンドを割り当てるステップ；を実行させる。

また、本発明は、複数の外部局と、各外部局をヘッドエンドに接続する共用媒体とを利用し、機械読み取り可能な形式のコンピュータ用プログラムをも提供し、各外部局及びヘッドエンド間の往復遅延は実質的に同じであり、当該プログラムは：連続する第１及び第２タイムスロットの間にガードバンドを割り当てずに、各外部局についてのタイムスロットのスケジュールを決定するステップを実行させる。

また、本発明は、ヘッドエンドと、複数の外部局と、各外部局をヘッドエンドに接続する共用媒体とを有する通信ネットワークにおいてタイムスロットを割り当てる方法を提供し、ヘッドエンド及び各外部局間の往復遅延が実質的に等しく、当該方法は：第１外部局に第１タイムスロットを割り当てるステップ；ガードバンドを割り当てないステップ；第２外部局に第２タイムスロットを割り当てるステップ；より成る。

好ましい特徴は、当業者に明らかであるように適切に組み合わせることが可能であり、本発明の任意の態様と組み合わせることが可能である。

本発明がどのようにして効果をもたらすかを示すために、以下に単なる例として添付図面を参照しながら本発明の実施例が説明される。

ギガビットイーサーネットＰＯＮは、家庭用及び業務用のファイバアクセスを与えるコスト効果的な手段として提案されている。目下の技法は、待ち時間に対する帯域と限定されたファイバ展開規則とをトレードオフする非常に簡易なプロトコルに準拠したＧＥＰＯＮ、及び外部局管理用の複雑なマーシャリングシステムを備える非常に複雑なイーサーネットＰＯＮを包含する。

本発明は、そのようなトレードオフを排除し、多数の外部局（例えば、目下の１６個に対して２５６個）を有するＧＥＰＯＮを許容しつつ、それと同時に総て高い帯域効率で距離差制限を排除するプロトコルを達成する簡易なＰＯＮを提供する。

このレンジ法（ｒａｎｇｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）は、１Ｇｂｐｓ及び／又は３２通り分割以上のＰＯＮに特有の値になり得る。

光学的スイッチ及び波長の多重化が普及するにつれて、より小規模の業務からのトラフィックの光学的な集積が益々重要になる。

本発明は、特に、１対多通信システムを実現することに関連する。これらに関する重要な具体例は受動的光学ネットワーク（ＰＯＮ）である。本発明が適用され得る具体的なシステムは、２００１年３月１２日付け出願の“Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ”と題する特許出願（２０００年５月３０日付け出願の“Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ”と題する先の米国特許出願番号第０９／５８４，３３１号の一部継続）に開示されており、その内容は付録１として包含される。その出願は、先ず最初に送信する外部局をサイレンス化（ｓｉｌｅｎｃｅ）し、次に、更なる外部局が送信を開始することを許容するようにメッセージを送付することで、ヘッドエンドの制御の下に外部装置にどのようにタイムスロットが通知されるかを開示する。

図１を参照するに、本発明による典型的なアクセスネットワーク構成が示されている：共用メディアにより複数の外部局Ｏ１−Ｏ６に接続された１つのヘッドエンド（この場合には光回線終端装置（ＯＬＴ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ Ｕｎｉｔ）が描かれているが、より一般的には回線終端装置（ＬＴＵ）である。）。図示されている例では、共用メディアは、ＯＬＴを第１スプリッタＳ１（理想的には受動的スプリッタ）に接続する光ファイバによって与えられ、そのスプリッタから外部局Ｏ１−Ｏ４に複数のファイバが伸びている。あるファイバは、外部局Ｏ５−Ｏ６への更なるファイバを介した接続を与える更なるスプリッタＳ２に接続している。

ダウンストリーム方向の通信は、物理的にはマルチキャストであり−ヘッドエンドから送信された信号は接続されている総ての外部局によって受信され−但し、個々のフレームは具体的な外部局宛にアドレス指定されることが可能であり又はそれら自身がマルチキャストアドレス宛に送信され得る。

アップストリーム方向の通信は、タイムスロット基準又はベースにより様々な外部局の間でそのメディアを共用する。フレームデータ損失や再送遅延をもたらすアップストリーム経路での衝突を回避するために、外部局にはタイムスロットが割り当てられる。

エンドユーザへの高帯域サービス配信を意図したファイバ形式アクセスネットワークは、いわゆる受動的光学ネットワーク（ＰＯＮ）に準拠し得る。ＰＯＮでは、ネットワークオペレータの所在するローカル地点に典型的には位置するヘッドエンドＯＬＴが、ファイバネットワークを通じて多数の外部局Ｏ５−Ｏ６に接続される。１つのファイバ接続は、ヘッドエンドを受動的光スプリッタＳ１に接続し、そのスプリッタは、各々が外部局にて終端する多数のファイバの間で（必須ではないが、典型的には）等しく光電力を分割する。ヘッドエンドから送信されたダウンストリームの信号は、その信号が通過時に増幅されない限り、総ての外部局に減少した電力レベルで到着する。各外部局は光信号を電気信号に変換し、情報をデコードする。その情報はアドレス情報を含み、そのアドレス情報は、特定の外部局宛の情報の流れの部分を識別する。アップストリーム方向では、各外部局には時間インターバルが割り当てられており、その間に光信号をアップストリームファイバに印加することが許容される。総ての外部局からのファイバは、光スプリッタにて結合され、共通のファイバリンクを通じてヘッドエンドに伝送される。ある外部局から発せられた信号は、ヘッドエンドにのみ伝搬する。アップストリームネットワークは、別のファイバリンク及びスプリッタを利用することが可能であり、又はダウンストリーム方向と同様であるが異なる光波長を利用するネットワークを利用することも可能である。非同期転送モード（ＡＴＭ）ＰＯＮでは、各外部局に及びそこからのトラフィックを組織化するためのプロトコルは、フルサービスアクセスネットワーク（ＦＳＡＮ）プロトコルとして知られており、標準化されている。

典型的には、ヘッドエンド及び各外部局間の光学経路に関連する伝搬遅延は異なる。アップストリームにおける衝突を回避するために、プロトコルは、そのことに配慮する必要がある。既存のプロトコルは、様々な外部局に対する送信時点の間にガードバンドを設けることによって、又は電気的領域で遅延を付加することで各外部局に共通値に対する光経路遅延を設定させることによって、それを達成している。後者の手法は、しばしば「レンジング（ｒａｎｇｉｎｇ）」とも呼ばれ、各外部局に対する送信時間単位が小さい場合に特に一層効率的であり；これはＦＳＡＮにより採用されている手法である。

ＦＳＡＮは比較的複雑なプロトコルであり、実際のシステムでは大規模集積回路技術を要する。比較的小さな領域しか使用しないことに起因して、そのような回路はＰＯＮアプリケーションに専用化され、それ故に比較的高価である。本発明は、フルレンジプロトコルの煩雑性を導入することなしに、特に、共通値に対する光経路遅延を設定するための外部局における論理回路の必要性を排除することで、アップストリームの伝送効率を改善する代替システムを提供する。

本明細書では光ネットワークの観点から説明されているが、本発明は無線ネットワークを含む他の１対多ネットワークに当然に適用され得る。

新たな外部局がポーリングサイクルに含まれる場合の具体例によって、既に多数の既存の外部局を包含するレンジングサブシステムの動作が以下に説明される。

先ず、ヘッドエンドから新たな外部局までの距離が設定される必要がある。これは、例えば、物理的な測定によって（設置場所やフィールドインストレーションにより、又は設置場所の地図により）、又は以下の段落に説明される方法のような電気的手段を利用して行なわれ得る。測定の単位は任意である。

外部局距離の電気的測定は、ＦＳＡＮのような他のＰＯＮプロトコルで既に使用されている。ここに説明するものは、それを達成する可能性のある１つの特に簡易な手法である。ポーリングサイクルの間に、レンジング枠又はレンジングウインドウが与えられる。このウインドウを通じて、その距離が測定される外部局が、アップストリーム方向にて送信することが許容される。この外部局からの送信は、ヘッドエンドからのポーリングフレームを送信することで開始される。ポーリングフレームがレンジングウインドウの中で送信されると、ＭＡＣ論理にて生成される信号がカウンタを開始させるために使用される。カウンタは、クロックソースにより生成されるクロックパルスを計測する。クロック周波数が時間遅延を充分な精度で測定するのに充分高いが、計測期間内にカウンタをオーバーフローさせてしまう程高くないようにすべきことを除いて、クロックソースの正確な速度は重要ではない。ポーリングフレームは外部局に伝搬し、その外部局のアドレスはポーリングフレームのアドレスフィールドに包含されている。この時間の間にカウンタはクロックパルスをカウントし続ける。ポーリングフレームを受信すると、その選択された外部局は、内部バッファにて待ち列んでいたフレームを上りストリーム媒体に送信する。このフレームは伝搬してヘッドエンドに戻る。フレームを受信すると、ヘッドエンドＭＡＣ論理は、カウンタを止めるための第２信号を生成する。カウンタの値は、任意のある計測単位におけるヘッドエンドから外部局までの、非同期転送モード（ＡＴＭ）ＰＯＮについての距離を表現する。その値はメモリに転送され、対応する外部局に関連付けられる。当然に、レンジングウインドウは、ダウンストリーム信号及びその応答が、可能性のある最遠方の外部局までの距離を伝搬して戻ってくることを許容する程度に充分長いことを要する。この場合に、「距離」は往復時間遅延として測定され、外部局は、その往復遅延が別のものより短いならばより一層ヘッドエンドに近い。

具体的な測定における一時的な（瞬時的な）遅延の可能性に対処するために、１タイムスロット内で又は多数のサイクルにわたって、複数の測定がなされ得る。測定された最小距離が最適な推定値として使用される。

外部局とヘッドエンドからの距離との間の関連付けが行なわれると、その新たな外部局は通常のポーリングサイクルに包含され得る。

ポーリングサイクルに既に包含されている他の外部局は、関連する距離測定値を既に有している。

最良の形態では、プロトコルは、新たな外部局について取得したその距離測定値を、現存する外部局に対する測定値と比較し、その新たな外部局をポーリングシーケンスに挿入し、距離測定値がリスト中の外部局の位置と共に数値的に増加するようにする。従って、距離の増加する順序でその間に挿入された他の外部局と共に、そのシーケンスの中で、ヘッドエンドに最も近い外部局は最初にポーリングされ、最遠方の外部局は最後にポーリングされる。

ポーリングサイクルの間では、シーケンス中の次の外部局が、目下アクティブの外部局よりもヘッドエンドに決して近接しないことが、保証される。従って、ある外部局からその次へ制御信号を伝送する場合に、外部局間で様々な距離を許容するためにガードバンド部分が挿入される必要は一切ない。但し、（新たな外部局の新たな光学的動作パラメータを採用するためにヘッドエンド要素が費やす時間のような）プロトコルにおける別の考察内容からは、ガードバンドによる分離部分を必要とすることに留意を要する。選択的に、距離測定における誤差及びドリフトに対処するために、ガードバンドに短期間の部分が挿入され得る。

最後の外部局がポーリングされる場合は、より長いガードバンドが包含される必要がある、というのは、ポーリングされるその次の外部局はより一層ヘッドエンドに近くなるからである。但し、このガードバンドは、非距離測定（ｎｏｎ−ｒａｎｇｅｄ）システムで必要とされていたような総ての外部局各々の間ではなく、ポーリングシーケンスの間に１度だけ包含されることに留意を要する。

例として、２０ｋｍの範疇に６４個の外部局を包含するシステムを考察する。更に、距離に関連しない考察内容に対処するために、２０マイクロ秒の最少ガードバンドが外部局間に包含されることを要するものとする。

非距離測定ＰＯＮでは、可能性のある２０ｋｍオフセットに対処するために一連の外部局の間に、更なる２００マイクロ秒がガードバンドに包含される必要がある。全ガード時間は、６４×（２００＋２０）＝１４ミリ秒になる。８０％の全体効率では、ポーリングサイクル時間全体は７０ミリ秒になる。

本発明によるＰＯＮでは、２０ｋｍに達するための１つの２０ｋｍウインドウに加えて、２００マイクロ秒のレンジングウインドウが必要とされる（即ち、更なる２００マイクロ秒）（即ち、サイクルにて最終の及び最初のスロット間で１つのガードバンド）。ガード時間全体は、４００＋６４×２０＝１．７ミリ秒になる。８０％効率に対しては、ポーリングサイクル時間全体は、８．４ミリ秒に減少する。
他の実施例では、外部局は、ポーリングサイクルの中でヘッドエンドから距離の厳密な上昇順には位置付けられていないが、タイムスロットに割り当てられる外部局が、間近に先行するタイムスロットに割り当てられた外部局よりも決して近接していないようにすることによって、何らガードバンドを要しない利点が依然として得られる。このことは、ガードバンドの使用を最小化しつつ、ポーリングを任意の順序で行なうことを可能にする。

付録１に記載されている方法によれば、送信許可の各外部局への通知は、最初に、現在送信している外部局に送信を止めるためにメッセージを送信し、続いて、送信を行なう次の外部局にメッセージを送信することでもたらされる。ガードバンド要請を減らす本発明とこの方法を結合することで、場合によっては、メッセージの送信停止及び送信開始の順序が逆転されることも可能になる。特にこれは、たとえ現在送信している外部局が停止する前に送信を開始したとしても、タイムスロットを割り当てられる次の外部局が、現在送信している外部局から充分に離れている場合には有利である、というのはやはり、現在送信している外部局は、次の外部局からの送信が媒体の共用部分に達する前に、２つの外部局により共用される媒体部分を介するデータップストリームの送信を終了するからである。

図２及び３を参照するに、本発明による他の方法が示されている。特に、図２は、タイムスロットの予定を計画する又はスケジューリングする方法を示し、その方法ではヘッドエンドからの各外部局の距離が設定される２０。

外部局の１つに対してタイムスロットが割り当てられる２２。タイムスロットを割り当てられる次の外部局が選択される２４。これは任意の外部局であり得るが、具体的な実施例では、ある特定のローカルな選択判断基準が適用され得る。選択された外部局が、以前にタイムスロットを割り当てた外部局よりも一層ヘッドエンドに近接しているならば２６、ガードバンドが挿入される２７（そうでなければ、ガードバンドを割り当てる必要はない）。選択された次の外部局に次のタイムスロットが割り当てられる２８。このようにして、次の外部局が、先行するタイムスロットの割り当てられた外部局よりも近接している場合にのみガードバンドが割り当てられる。これは、ガードバンドに必要とされるアップストリーム帯域を減らす。

図３は、図２の方法に関する特に好ましい例を示し、一連の外部局が、必要とされるガードバンド数を最小化するように選択される。外部局は、最近接外部局に続くサイクルを完了するまでの最遠方外部局と共に、ヘッドエンドからの距離の上昇順のサイクルで選択される３４。この形態では、最遠方及び最近接の外部局に割り当てられるタイムスロット間でのみガードバンドが必要とされる２７。

実際には、絶対的な距離ではなく、各外部局及びヘッドエンド間の相対的な距離に依存して、ガードバンドの要否に関する判定がなされる：即ち、次の外部局は、単に、以前に選択した外部局よりも近いか又は遠いかを判別する。

図４（ａ）及び４（ｂ）を参照するに、本発明による２つの特に好ましい例が示されており、１対多ネットワークがループとして形成されている。ＯＬＴ４１ａ送信機４１０ａ，４１０ｂからＯＬＴ受信機４１１ａ，４１１ｂ。

図４（ａ）では、ＯＬＴ送信機４１０ａから外部局４１１ａ−４１３ａに関するダウンストリーム及び外部局からＯＬＴ受信機４１１ａまでのアップストリームの別々の経路が設けられている。ダウンストリームトラフィックは各外部局に分散され、アップストリームトラフィックは１つ又はそれ以上のタップ４１４ａにより結合される。

ＬＯＴ送信機からＯＬＴ受信機までの往復遅延が、ネットワーク上の総ての外部局について実質的に同一である点で、この形態は特に有利である。従って、各外部局は、互いにＯＬＴから最小限同程度に離れている。従って、他のアップストリームタイムスロットが外部局に割り当てられる場合に、外部局間の様々な距離に対処するためのガードバンドは何ら必要ない。

図４（ｂ）では、論理的には同様な形態が示されているが、本実施例では、１つの光学経路がアップストリーム及びダウンストリームトラフィックの双方に共用されている。そのような物理的形態では、ダウンストリーム及びアップストリームトラフィックは異なった波長を使用し、図４（ａ）の形態では、アップストリーム及びダウンストリームトラフィックの双方に関して同じ波長が使用され得る。

特に、図示されている例では、ＯＬＴ４１ｂの送信機４１０ｂからのダウンストリームトラフィックは、１つ又はそれ以上のタップ４１４ｂにより外部局４１１ｂ−４１３ｂに分配される。同様に、ＯＬＴ受信機４１ｂへのアップストリームは、同一の又は類似するタップ構成によって共用ファイバに結合される。

総ての外部局に対する往復遅延は実質的に同じであり、何らのレンジング手順も実行されることを要せず又は「レンジ」も検査されず、ガードバンドを最初に挿入することなしに外部局が次のタイムスロットに割り当てられる。

ネットワークオペレータが、往復遅延が実質的に等しいことを保証できない場合には、依然としてレンジング検査を実行し、必要ならば、上述した原則的方法のように、ＯＬＴからの往復距離に従ってタイムスロットを割り当てることが望ましい。

本発明は、例えば、付録１に包含され“Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ”と題する米国出願第０９／８０４，３１６号のタイムスロット割り当てプロトコルに関連付けて、任意長のリングに使用されることが可能であり、アップストリーム及びダウンストリームトラフィックがリングの周りを同一方向に伝搬する。従来技術では、必要とされるガードバンドは、ヘッドエンドへの様々な距離に関連付けられており、そのため、多くの都市範囲より小さい５−１０ｋｍを超える距離に対しては、その効率が著しく減少していた。ダウンストリームスロット割り当て制御メッセージ及びその結果のアップストリームトラフィック双方に同じ方向を利用することで、リング長はガードバンドの長さに寄与しなくなる。６つの外部局と２０ｋｍ以上の長さを有するリングが増幅なしに実現可能であることを計算結果は示す。増幅機能を追加すると、リング長及びサービス提供され得るノード数の双方を拡張することができる。そのような形態では、アップストリームトラフィックからダウンストリームトラフィックを分離するために、波長分割多重化（ＷＤＭ）が用いられる。例えば、ダウンストリームトラフィックは１３００ｎｍの波長で伝送されるが、アップストリームトラフィックは１５５０ｎｍを利用し、当然に他の数値の組合せも可能である。本発明は、ダウンストリーム及びアップストリームトラフィックの各々に対して１つの波長を利用することに限定されない。

ここに与えられた任意の範囲又は設計値は、本願教示内容を理解する当業者に明らかなように、享受される効果を失うことなしに拡張又は変更され得る。

本発明の実施例による光アクセスネットワークの概略図である。 本発明の実施例による第１のタイムスロット割当法のフローチャートを示す。 本発明の実施例による第２のタイムスロット割当法のフローチャートを示す。 本発明の実施例による更なるアクセスネットワークの概略図を示す。 本発明の実施例による更なるアクセスネットワークの概略図を示す。

Claims (20)

1. ヘッドエンドと、複数の外部局と、各外部局をヘッドエンドに接続する共用媒体とを有する通信ネットワークにおいて、タイムスロットの間にガードバンドを割り当てる方法であって：
   ヘッドエンドからの各外部局の距離の測定値を設定するステップ；
   第２タイムスロットに割り当てられる外部局が第１タイムスロットに割り当てられる外部局よりもヘッドエンドに近い場合にのみ、外部局に割り当てられる一連の第１及び第２タイムスロット間にガードバンドを割り当てるステップ；
   を有し、距離の測定に応じて、外部局に対するタイムスロットのスケジューリングが行われ、ヘッドエンドからの外部局の距離の上昇順に循環的に外部局に対するタイムスロットのスケジューリングが行われることを特徴とする方法。
2. 距離の測定値が、ヘッドエンド及び外部局間の往復遅延測定値であることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 前記設定するステップが：
   各外部局に対して、ヘッドエンドの応答指令の発行と外部局からの応答のヘッドエンドによる受信との間の時間間隔の測定を行なうステップ；
   各外部局に対して、前記時間間隔に応じて距離の測定値を形成するステップ；
   より成ることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記設定するステップが：
   各外部局に対して、ヘッドエンドから外部局への少なくとも１つの応答指令メッセージの送信と、外部局からの各々の返答の受信との間の期間を測定するステップ；
   各外部局に対して、前記時間間隔に関する各自の最小値に応じて距離の測定値を形成するステップ；
   より成ることを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. ヘッドエンドからの各外部局の距離の測定を再度設定するために、タイムスロットが周期的に割り当てられることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の方法。
6. 共用媒体が、光ファイバ媒体、銅製媒体及び無線媒体の何れかであることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の方法。
7. 総ての外部局がヘッドエンドから実質的に等距離にあることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の方法。
8. ヘッドエンド、共用媒体及び外部局がループとして構成されることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の方法。
9. ヘッドエンド及び外部局間にてアップストリーム及びダウンストリーム通信に別々の共用媒体が設けられることを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の方法。
10. 外部局及びヘッドエンドがリングネットワークにて構築され、各外部局及びヘッドエンド間の距離差が、ダウンストリーム及びアップストリームトラフィック双方を、リングを巡る同一方向に伝搬させることで実質的に除去されることを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載の方法。
11. 測定値を設定するステップが、ネットワークのインストレーションに先立って実行されることを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載の方法。
12. タイムスロットのスケジューリングを行なうステップが、要請に応じてタイムスロットのスケジューリングを行なうステップより成ることを特徴とする請求項１記載の方法。
13. 複数の外部局と、各外部局をヘッドエンドに接続する共用媒体とを有するテレコミュニケーションネットワークのための線路終端装置であって：
    ヘッドエンドからの各外部局の距離の測定値を導出するよう形成された計測システム；
    第２タイムスロットに割り当てられる外部局が第１タイムスロットに割り当てられる外部局よりもヘッドエンドに近い場合にのみ、外部局に割り当てられる一連の第１及び第２タイムスロット間にガードバンドを割り当てるガードバンド割り当て部；
    ヘッドエンドからの各外部局の距離測定値に応じて、各外部局に対するタイムスロットのスケジュールを定めるよう形成されたタイムスロットスケジューラ；
    を備え、前記タイムスロットスケジューラは、ヘッドエンドからの外部局の距離の上昇順に循環的に外部局に対するタイムスロットをスケジューリングすることを特徴とする線路終端装置。
14. 共用媒体が、光ファイバ媒体、銅製媒体及び無線媒体の何れかであることを特徴とする請求項１３に記載の線路終端装置。
15. 請求項１３又は１４に記載の線路終端装置を備えることを特徴とする通信ネットワーク。
16. 請求項１３又は１４に記載の線路終端装置を備えることを特徴とする通信アクセスネットワーク。
17. 更に：
    少なくとも１つの外部局；
    より成り、前記線路終端装置及び前記少なくとも１つの外部局がリングネットワークを形成するよう構築されることを特徴とする請求項１５記載の通信ネットワーク。
18. 光通信ネットワークであることを特徴とする請求項１７記載の通信ネットワーク。
19. アップストリーム及びダウンストリームトラフィックを分離するために、波長分割多重化が用いられることを特徴とする請求項１８記載の通信ネットワーク。
20. ヘッドエンドと、複数の外部局と、各外部局をヘッドエンドに接続する共用媒体とを有する通信ネットワークにおいて、タイムスロットの間にガードバンドを割り当てるための機械読み取り可能なコンピュータプログラムであって：
    ヘッドエンドからの各外部局の距離の測定値を格納するステップ；
    第２タイムスロットに割り当てられる外部局が第１タイムスロットに割り当てられる外部局よりもヘッドエンドに近い場合にのみ、外部局に割り当てられる一連の第１及び第２タイムスロット間にガードバンドを割り当てるステップ；
    をコンピュータに実行させ、距離の測定に応じて、外部局に対するタイムスロットのスケジューリングが行われ、ヘッドエンドからの外部局の距離の上昇順に循環的に外部局に対するタイムスロットのスケジューリングが行われることを特徴とするコンピュータプログラム。

Images