JP4545948B2 - グループ通信システムに異なる信号遅延を有したユーザに公正なアクセスを提供するための方法および装置 - Google Patents
グループ通信システムに異なる信号遅延を有したユーザに公正なアクセスを提供するための方法および装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般にプッシュトーク通信システムに関し特に、メンバーが異なる信号遅延を経験するプッシュトーク通信システムのメンバーに正当なアクセスを提供するための方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に中心位置とシステムの複数のユーザとの間の通信を供給するためのポイントツーマルチポイント通信システムが多年にわたり使用されてきた。例えば陸上移動体無線（ＬＭＲ）を用いたディスパッチシステムが中央のディスパッチセンターと１つ以上の対応する乗り物群との間でスケジュール情報を通信するために、トラック、タクシー、バスおよびその他の乗り物に使用されてきた。通信は、その乗り物群の特定の乗り物にまたは全ての乗り物に同時に通信することができる。
【０００３】
ポイントツーマルチポイント通信システムの他の例はプッシュトーク通信システムである。そのようなシステムは、各個人が無線通信装置を有し、個人からなるグループが、グループの他のメンバーと通信することを可能にする。一般に、プッシュトークシステムは、通信が無線通信装置により受信される単一周波数あるいは専用チャネルに依存する。一度に一人のメンバのみが他のメンバに情報を送信することができる。しかしながら、すべてのメンバは、送信している一人のメンバから通信を受信するために専用の放送チャンネルを聞くことができる。システムの他のメンバと通信を希望するメンバは一般に各通信装置上のプッシュトークボタンを押しそれにより専用チャンネルに単独のアクセスを可能にする。それゆえ、これらのシステムは、プッシュトーク通信システムとして知られている。
【０００４】
プッシュトークシステムは、グループあるいはメンバが互いに「ポイントツーポイント」の態様で通信を必要とする戸外の設定において、一般に用いられる。プッシュトークシステムの使用は、作業グループ通信、セキュリティ通信、建設現場通信および局地的軍事通信を含む。互いに通信を必要とする人々のグループは共通に「ネット」として知られ、ネットの各メンバはときどき「ネットメンバ」あるいは単に「メンバ」と呼ばれる。
【０００５】
一般的なプッシュトークシステムにおいて、ときとして放送チャネルと呼ばれる専用チャネルはネットのあるメンバから他のメンバに同時に通信を送信するのに使用される。放送チャネルは単一のチャネルまたは周波数、あるいは単一チャネルを模倣するためにコントローラによりそれぞれが管理される複数のチャネルで構成してもよい。いずれの場合にも、ある時点において、唯一のメンバが他のメンバユーザに対して音声および／またはデータ通信を送信するようにしてもよい。誰かが送信しているときに、別のメンバが音声および／またはデータを放送チャネルを介して送信しようとすると、２つの競合する通信間の干渉が生じ、理解できない音声および／またはデータが他のネットメンバにより受信される結果となる。
【０００６】
メンバ間の干渉を防止するために、多くのプッシュトークシステムは、調停装置を用いてある時点において、一人のネットメンバに放送へのアクセスを制限する。一般に、調停装置は、中央施設、基地局、あるいはネットメンバ間の通信が通過する他の通信施設に置かれる。この調停装置は一般に送信要求メッセージのためのメンバからの送信を監視するデジタルコンピュータで構成される。送信要求メッセージは一般に、無線通信装置上に設けられたプッシュトークボタンをネットメンバが押すことにより発生される。この送信要求は、ネットメンバが送信を開始する前に無線通信装置から調停装置に送信される。
【０００７】
実際には、メンバは一般的に専用チャネルを介して通信を聞き、その通信が無音のとき、たとえばネットメンバが送信を終了したとき送信しようとする。そのとき、送信したいと思っているメンバは一般に自分の通信装置上に設けられたプッシュトークボタンを押し続ける。要求しているメンバが調停装置により送信特権が許可されると、放送通信システムに属する他のメンバに対して通信の送信を開始する。
【０００８】
一般に、調停装置は、他のメンバが現在放送チャネルを使用していない場合にのみ送信特権を要求しているメンバに許可する。
【０００９】
他のシステムにおいて、他のメンバが現在送信特権を有しているとき誰に送信特権を与えるかを決定するための優先度構成を使用している。
【００１０】
別の状況下では、実質的に同時に２以上の通信装置から２以上の送信要求が調停装置により受信される。この場合、調停装置は、他のメンバが現在送信していないと仮定して、いずれの要求に対して送信特権を付与するかを決定する。
【００１１】
このような調停機構に伴う１つの問題は、送信要求が発生されたときと、送信要求が調停装置により受信されたときとの間に大きな信号遅延を経験するメンバは、送信特権を付与される機会がより小さいということであろう。そのような問題は、例えば衛星通信装置を操作しているメンバにはよく起こることかも知れない。その場合、メンバは、他のメンバによる放送が停止した後、自己の衛星通信装置上のプッシュトークボタンを押すことにより通信システムへのアクセスを得ようと試みるかも知れない。しかしながら、送信要求が調停装置により受信されることにより、調停装置により近くで操作しているメンバ、一般には陸上の通信システムを使用しているメンバはおそらく衛星メンバの要求よりもより早い時間に送信要求を受信させるだろう。多くの調停装置は、「最初に来たものに最初にサービスする」というベースにもとづいて送信特権を付与するので、衛星メンバは、話す機会に対して他のメンバと公正に競合することができないかも知れない。
【００１２】
必要なことは、送信要求を送信しているときの大きな信号遅延を経験するメンバが送信特権を得る機会を改善することを可能にする調停装置である。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、メンバが、異なる信号遅延を経験するグループ通信システムのメンバに公正なアクセスを供給するための方法および装置である。そのようなグループシステムにおいて、ある時点において、一人のメンバのみが他のメンバに情報を送信することができる。これは、調停装置により一度に一人のメンバに排他的送信特権を付与することにより得られる。
【００１４】
通信システムのメンバは他のメンバと通信したいとき、送信要求を調停装置に送る。各送信要求に相関する情報、例えば識別情報が一般には調停装置に設けられたメモリに記憶される。最初の送信要求を受信すると、最初の送信要求が受信されたときあるいはその付近で、調停装置に設けられたプロセッサにより時間窓が開かれる。時間窓は、その時間窓内に受信したすべての送信要求を同時に受信したものとして取り扱うのに使用される。時間窓内で受信されたいかなる送信要求も、どのメンバが排他的送信特権を付与されるべきかの決定に含まれる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の特徴、目的および利点は、同一部に同符号を付した図面と関連して以下に述べる詳細な説明から明白になるであろう。
【００１６】
本発明は、無線陸上ベース通信システムおよび衛星通信システムからなる無線プッシュトーク通信システムに関してここに記載する。本発明の開示は無線プッシュトークシステムに関して記載するが、本発明は、有線通信システムあるいは、無線と有線の組合せシステムにも同様に使用可能であることが理解されるべきである。さらに、本発明は陸上移動体無線（ＬＭＲ）、携帯用無線電話機、あるいはデータ通信ネットワークを含む多種多様の電話でないアプリケーションに使用可能である。さらに、本発明は音声アプリケーションおよびデータアプリケーションの両方に適用できると理解されるべきである。
【００１７】
図１は、無線プッシュトーク通信システムの図であり、さもなければ、グループ通信システム、ネット放送システム、ディスパッチシステムあるいはポイントツーマルチポイント通信システムとして知られるシステムの図である。図１に示す部品は、単にある種の無線通信システムを表しており、他の通信システムは同様の結果を得るのに異なる部品を使用してもよいことが理解されるべきである。それゆえ、本発明は図１に示すシステムに限定することを意図していない。さらに、本発明は無線通信システムに限定することを意図していない。本発明に関連してここに記載した原理は、無線プッシュトークシステムあるいは無線および有線通信システムの両方から成るハイブリッドシステムにも同様に、等しく適用される。
【００１８】
図１のグループ通信システムにおいて、ネットメンバはシステムの各メンバに割当てられた無線通信装置を用いて互いに通信する。「ネット」という用語は、メンバユーザのグループを示し、各々は、通信システム内で互いに通信する権限を与えられている。一般に、中央データベースは、特定のネットのメンバを識別する情報を含む。１つ以上のネットが同一の通信システム内で動作するようにしてもよい。例えば、第１のネットは１０人のメンバを有し、第２のネットは２０人のメンバを有するように定義してもよい。第１のネットの１０人のメンバは互いに通信することができるが、一般には第２のネットのメンバと通信することはできない。他の状況において、異なるネットのメンバは１以上のネットのメンバ間の通信を監視することができるが、自己のネットのメンバに情報を送信することしかできない。
【００１９】
無線通信装置あるいは遠隔装置は、図１に遠隔装置１００、１０２、１０４，１０６として示され、単一の遠隔装置は各ネットメンバに割当てられている。図１では４台の遠隔装置のみが示されているが、プッシュトークシステムはわずか２台の遠隔装置を持つようにしてもよいし、１００台以上の遠隔装置を持つようにしてもよい。図１に示すように、無線通信装置１００および１０２は、陸上無線通信に装置を表し、遠隔装置１０４は衛星通信装置を表し、遠隔装置１０６はデータネットワーク１６０に接続されたデータ通信装置を表す。
【００２０】
再び図１において、遠隔装置１００および１０２からの通信は、無線の陸上通信システムからなる１乃至「ｎ」の基地局を表す基地局１１０ａ乃至１１０ｎとの間でやりとりされる。基地局は、遠隔装置内の無線通信信号および遠隔装置と、モバイルスイッチングセンタ（ＭＳＣ）のような中央施設との間の無線通信信号を中継するものとしてこの分野においてよく知られている。ＭＳＣ１２０と基地局との間の通信は１つ以上の基地局コントローラ（その１つを基地局コントローラ（ＢＳＣ）１１５として示す）を介して経路制御される。ＢＳＣ１１５は所定の位置で動作する一般には幾つかの基地局の機能を調整する。
【００２１】
各基地局１１０は、基地局の位置から半径数マイルまでの範囲のカバーエリアを提供する。遠隔装置は、各基地局のカバーエリア内を移動するので、遠隔装置との間でやりとりされる通信信号は一般に、遠隔装置が最も近接して位置する特定の基地局を介して経路制御される。
【００２２】
伝統的なプッシュトークシステムを定義する特徴は、一度に一人のメンバしか他のメンバに情報を送信することができないということである。これは、理解できない音声とデータがネットメンバにより受信されることになる同時に発生する複数の通信を回避する。多くのプッシュトーク通信システムにおいて、送信と受信のためにすべての遠隔装置により単一の周波数あるいはチャンネルが一般に使用される。例えば、携帯用無線電話機を用いた簡単なプッシュトークシステムを考えてみる。そのようなシステムでは、携帯用無線電話機は基地局あるいは他の中央通信マネージャの必要性無く互いに直接通信する。送信および受信の両方に専用のチャネルが使用される。送信と受信は、専用チャネルにおいて、異なるタイムスロットを占有する。もし、専用チャネルが第１のユーザにより使用されているなら、送信したい他のユーザは第１のユーザが送信を終了するまで待たなければならない。そうでなければ、実質的に同時に送している２人のユーザ間に干渉を生じる。
【００２３】
図１に示すようなより複雑なプッシュトークシステムにおいて、メンバは直接互いに通信するよりも、１以上の基地局を経由して互いに通信する。これらの複雑なシステムにおいては、調停装置がしばしば使用され、ある時点において、一人のメンバが他のメンバに送信することを可能にする。送信および受信のための専用チャネルの概念もそのようなシステムでは異なってよい。例えば、そのようなシステムにおける「放送チャネル」は、送信するための専用の周波数よりむしろ単に唯一人のメンバを他のメンバと通信可能にする概念である。
【００２４】
例えば、例示的な符号分割多重アクセスシステムにおいて、各メンバは１以上の基地局と通信する。各メンバは、互いの送信と受信を区別するためのユニークな変調コードを使用する。一般には、各メンバは１以上の基地局と順方向リンクおよび逆方向リンクを確立し、前者は、基地局から遠隔装置へのチャネルを表すのに使用され、後者は、遠隔装置から基地局へのチャネルを表すのに使用される。メンバがネットの他のメンバに対してメッセージを送信したい場合、メッセージは送信遠隔装置にユニークな逆方向リンクを介して基地局に送られる。次に、メッセージは、ネットの各メンバごとに１順方向リンクである、複数の順方向リンクを介して他のメンバの各々に再送信される。あるいはメッセージは、すべてのメンバにより監視される単一の順方向リンクを介して送信される。二人以上のメンバが他のメンバに同時に送信しようとする場合には、調停装置は他のメンバに再送信すべき唯一の送信を選択する。
【００２５】
図１に戻ると、ＭＳＣ１２０は、種々の基地局カバーエリア内で動作する遠隔装置間並びに、図１にＰＳＴＮとして示されるパブリックスイッチテレホンネットワークを介して遠隔局と陸線電話ユーザとの間の通信経路を制御するための回路を供給する。代替的にあるいはさらにＭＳＣ１２０はパーソナルコンピュータ、メインフレームコンピュータ、デジタルカメラ、ｅメールシステム、遠隔制御された装置等のようなコンピュータネットワーク１６０に接続するようにしてもよい。一般に、ＭＳＣ１２０からコンピュータネットワーク１６０への接続は相互作用機能すなわちＩＷＦ１１７を用いて行われる。ＩＷＦ１１７は、一般によく知られたＴＣＰ／ＩＰプロトコルであるコンピュータネットワーク１６０に使用するのに適したプロトコルを用いてＭＳＣ１２０からデータをフォーマット化する。あるいはコンピュータネットワーク１６０との接続は、別個のＩＷＦ１１７の必要なくしてＢＳＣ１１５により直接行うこともできる。この場合、ＩＷＦ１１７のフォーマット機能はＢＳＣ１１５内に組み込まれる。
【００２６】
通信マネージャ１４０は図１に示すようにＰＳＴＮ１３０に接続可能であり、あるいはデータネットワーク１６０に接続可能であり、既存のポイントツーポイント無線通信システムにおいて、プッシュトーク通信を供給する。通信マネージャ１４０は、放送通信が所望の場合に、一人のネットメンバが他のネットメンバと同時に通信可能にするのに使用されるトラフィックコントローラ（後述）を供給する。さらに、調停装置１５０もまた通信マネージャ１４０に配置するようにしてもよい。調停装置１５０はどのメンバが他のネットメンバに送信するための排他的特権を付与するかを制御する。この排他的特権は時として、排他的送信特権あるいは単に送信特権と呼ばれ、一般に一度に一人のネットメンバに付与される。既存の無線通信システムにおいて動作する通信マネージャの例は、本発明の譲受人に譲渡され、引用することにより、本明細書に組み込まれる米国出願番号第08/595,566号（発明の名称：「パブリックスイッチテレホンネットワークにおいてプライベート通信システムを提供するための方法および装置」）に開示されている。
【００２７】
調停装置１５０は通信マネージャに配置することができ、あるいはＭＳＣ１２０に配置することもできるし、基地局１１０ａ乃至１１０ｎのいずれか１つに配置することができる。調停装置１５０はさらに、データパケットの形態で通信信号を受信するデータネットワークに接続するようにしてもよい。ネットワーク１６０の例はインターネットであり、データは良く知られたＴＣＰ／ＩＰプロトコルのようなあらかじめ決められたプロトコルを用いてコンピュータ間でデータが交換される。遠隔装置との通信のやりとりはデータネットワーク１６０を介して送信するのに適したデータパケットに変換される。メンバは、電話またはコンピュータのような通信装置をデータネットワーク１６０に接続し、他のメンバと通信することができる。調停装置１５０の主たる機能は一度に一人のメンバに排他的送信特権を付与することである。
【００２８】
図２は、アンテナ２００、ディスプレイ２１０、キー２２０、スピーカ２３０、イヤピース２４０およびプッシュトークスイッチ２５０から構成される一般的な遠隔装置１００を示す。説明のために、図２の遠隔装置は無線の陸上遠隔装置１００であるが、同じ説明を他の示した遠隔装置タイプにも適用可能であることが理解されるべきである。遠隔装置１００は一つ以上のデジタルおよび／またはアナログ技術を用いた無線電話、陸上移動体無線（ＬＭＲ）、携帯用無線電話機、データ計算装置、衛星通信装置、あるいは遠隔装置１００と遠隔相手先との間で生じる無線通信を可能にする何らかの装置であり得る。一般に、遠隔装置１００は、ネットメンバ間で音声通信を送受信するのに用いられる。遠隔装置１００はさらに、無線または有線の通信装置を用いた通信システムの他の無線または有線のユーザに対するポイントツーポイント通信、あるいは特定のネットで動作するメンバのグループに相関しない通信装置に対するポイントツーポイント通信を供給する能力を持つようにしてもよい。
【００２９】
音声通信に加えて、遠隔装置１００はまた集約してデータ通信を送信および受信するために、ポータブルあるいは据え置きのコンピュータシステム、位置報告システム、あるいはメータ読取りシステムのような何らかのデータ処理装置を備えるようにしてもよい。遠隔装置１００は、一端がデータ処理装置に接続され、他端が遠隔装置１００上の通信ポート（図示せず）に接続されたインタフェースケーブルを用いてそのようなデータを発生する装置にインターフェースするようにしてもよい。
【００３０】
あるいは、遠隔装置１００の必要な内部部品をデータ処理装置に集約し、集積されたパッケージにおいて、データおよび／または音声通信を送信および受信するのに適した単一装置を形成するようにしてもよい。いずれの場合にも、遠隔装置１００はデータ発生装置からのデータを一人以上のネットメンバにあるいは一人以上のネット外のメンバにデータを送信するのに用いることができる。
【００３１】
音声通信装置として使用される場合、ネットメンバはキー２２０を用いてデータを遠隔装置１００に入力する。データは一般にネットメンバが送信したい相手に属する第２の通信装置の、電話番号のような識別番号からなる。キー２２０はまた、ディスプレイ２１０と関連して使用され種々の通信オプションを選択する。例えば、メンバがネットのすべてのメンバと通信したい場合、キー２２０を用いてディスプレイ２１０から視認可能なオプションのメニューからそのようなオプションを選択することができる。さらに、キー２２０はネットメンバが通信したいすべてのネットメンバの代わりにサブセットのネットメンバを選択するのに使用することができる。遠隔装置１００の他の動作機能はディスプレイ２１０に関連してキー２２０を用いてアクセスすることができる。例えば、イヤピース２４０が作動するボリューム、メンバ名および相関する電話番号あるいは、遠隔装置１００により置かれたあるいは受信された過去の通信に関する種々の情報のような情報の記憶と検索である。
【００３２】
ネットメンバが他のネットメンバに音声またはデータを送信したい場合、送信が許可可能になる前にメンバにより最初に許可を求めそして調停装置１５０により許可されなければならない。メンバは一般に遠隔装置１００上に配置されたプッシュトーク（ＰＴＴ）ボタンまたはスイッチ２５０を押すことにより、送信要求として知られる、送信するための許可を要求する。ＰＴＴスイッチ２５０を押すと、遠隔装置１００は送信要求を発生し、後述する調停装置１５０に究極的に送信される。他のネットメンバが送信特権を保持していなければ、送信するための許可が調停装置により付与され、要求しているネットメンバは、送信するネットメンバが誰を選択したかに応じて他のネットメンバあるいはネット外のメンバに音声及び／またはデータを送信開始するように許可される。送信要求信号が調停装置１５０により受信されたときに他のネットメンバが送信特権を保持している場合には、要求しているメンバは現在送信特権を保持しているメンバよりも高い優先度を有する。
【００３３】
メンバがＰＴＴスイッチ２５０を押したときと、送信要求が調停装置１５０により受信されたときとの間に時間の経過を生じる。これは、遠隔装置１００と調停装置１５０との距離および送信要求が調停装置１５０に到達するまでの電子回路の数を含む種々の要因による。例えば、無線陸上通信システムにおいて、少量の遅延を有し、その遅延は、送信要求が遠隔装置１００から空中を介して基地局１００ａに移動するのにかかる時間に帰する。次に、送信要求はダウンコンバートされ、復調されＭＳＣ１２０に送られる。ＭＳＣ１２０では、送信要求はＰＳＴＮ１３０に導かれ最終的に通信マネージャ１４０内に配置された調停装置１５０に送られる。送信要求は、調停装置１５０により受信される時間までに５００ミリ秒以上遅延されたかも知れない。
【００３４】
別の例において、遠隔装置１０４は調停装置１５０から数千マイル離れた衛星通信装置である。遠隔装置１０４が送信要求を送ると、遠隔装置１０４から、一般に地上から数百マイルあるいは数千マイル上空の衛星１０８に送信される。送信要求が遠隔装置１０４からゲートウエイ１１２により受信されるまでに２５０ミリ秒のオーダーの時間遅延を生じる。ゲートウエイ１１２から送信要求は、ゲートウエイ１１２に近いＰＳＴＮに導かれなければならない。次に、一般に電気またはファイバケーブルを介して数千マイル離れたＰＳＴＮ１１４に導かれる。この結果１００ミリ秒のオーダーの別の遅延を生じる。最後に、送信要求は、遠隔装置１０４上でＰＴＴスイッチ２５０が押されてから比較的長い遅延の後で調停装置１５０により受信される。
【００３５】
さらに、別の例では、遠隔装置１０６はデータネットワーク１６０に接続されたデータ通信装置である。一般に、遠隔装置１０６はふたたび調停装置１５０から長い距離離れたところに配置される。遠隔装置１０６が送信要求を送るとデータネットワーク１６０を構成する多くのコンピュータネットワークを介して導かれなければならない。しばしば、データネットワーク１６０は途方もないデータ量により過負荷となり意図した宛先に導かれる時大きくデータを遅延させる。この場合、遠隔装置１６０からの送信要求は調停装置１５０に到達する前に数百ミリ秒以上遅延されるかもしれない。
【００３６】
上述した遅延は、図１において説明した放送システムに望ましくない効果をもたらす。調停装置１５０は一般に「最初に来たものに最初にサービスする」に基づいて排他的送信特権を付与する。それゆえ、タイムリーな態様で送信要求を調停装置１５０に導かせるのに首尾一貫した遅延を経験するネットメンバは常に送信特権が否定されることにより不利を被る。それゆえ、あるネットメンバからの遅延された送信要求を受信する調停装置１５０の結果は送信要求に関連する遅延をほとんど持たないあるいは全くもたないメンバに有利に働き、一方、送信要求に関し比較的大きな遅延を持つメンバに対して不公平な取り扱いをする。この問題は、以下に述べるように本発明の調停装置１５０で解決される。
【００３７】
図３は、調停装置１５０およびトラフィックコントローラ３０８の機能的部品を示す。プロセッサ３００はプッシュトークシステムの遠隔装置からの送信要求を受信する。プロセッサ３００は一般的にパーソナルコンピュータ、メインフレームコンピュータ、あるいは単にマイクロプロセッサ、例えばカリフォルニア州サンタクララのＩｎｔｅｌコーポレーションの８０×８６マイクロプロセッサのようなデジタル計算装置である。
【００３８】
送信要求は、少なくとも要求が始まる遠隔装置を識別する情報を含む。他の情報は送信要求と一緒に送信可能である。他の情報としては、その要求が送信された日にちおよび時間、要求が送信されたときこの通信が向けられているロケーション、あるいは遠隔装置に割当てられた優先度を含む。送信要求は、制御チャネル、ページングチャネル、トラフィックチャネルを用いた通信システムの遠隔装置によって、あるいはメッセージを送信するためのこの分野で一般的に知られたなんらかの手段により送信することが可能である。それゆえ、本発明は送信要求がプロセッサ３００に送信される方法に限定されない。
【００３９】
送信要求は、この分野でよく知られる技術を用いて受信器３０２により受信される。プロセッサ３００は各送信要求に関連する情報を抽出し、メモリ３０４に記憶する。そのような情報は、送信要求を送ったメンバを識別する情報を含む。例えば各送信要求が受信される時間のような送信要求に含まれる他の情報もオプション的に記憶するようにしてもよい。
【００４０】
各送信要求に関連する情報を記憶することに加えて、プロセッサ３００は、初期の送信要求が受信された時間に実質的に等しい開始時間を持つ時間窓を開く。タイマ３０６は、初期送信要求が受信された時間および時間窓が終了するときを決定するのに使用される。時間窓の終了は多くの方法で成就できる。好適実施形態において、プロセッサ３００は初期送信要求が受信されたときタイマ３０６に信号を供給する。それによりタイマ３０６はプロセッサ３００により供給された信号からの経過時間の追跡を開始する。経過時間が所定の時間窓の期間に等しいとき、タイマ３０６は信号をプロセッサ３００に送り、時間窓が閉じられたことを示す。タイマ３０６は良く知られたハードウエアおよびソフトウエア技術を用いて実現可能であり、所望であればプロセッサ３００内に集積可能である。
【００４１】
時間窓が終了しない場合、初期送信要求の後調停装置１５０により受信された各送信要求に関する情報は、メモリ３０４に記憶される。時間窓が終了すると、プロセッサ３００は、あたかも同時に受信されたかのように時間窓内で受信されたすべての送信要求を評価する。随意的に、時間窓が閉じると、プロセッサ３００は他のメンバが現在送信特権を保持しているかを判断する。もしそうであれば、プロセッサ３００は時間窓内で受信した送信要求を評価する必要がない。なぜならば、好適実施形態において、送信特権は、他のメンバが現在送信特権を保持しているならば他のメンバに与えることができないからである。他の実施形態において、送信要求が調停装置１５０により受信されたときに例え送信特権が他のメンバにより保持されているとしても送信特権を他のメンバに与えるべきか否かを決定するのに優先機構が使用される。
【００４２】
他のメンバが送信特権を保持していない場合には、プロセッサ３００は、各送信要求に対応する優先度を比較するような所定の方法を用いてメモリ３０４に記憶された送信要求の１つに対応するメンバに送信特権を付与する。メンバが送信特権を受信するように選択された後、プロセッサ３００は最初に他のメンバが現在送信特権を保持しているか否かを決定する。送信特権を保持していなければ、選択されたメンバは、一般に確認メッセージを選択されたメンバに送ることにより選択されたメンバに送信特権が付与され、他の競合するメンバは特権が否定される。否定メッセージは随意的にこれらのメンバに送るようにしてもよい。次に、プロセッサ３００は、初期送信要求の待ちを再開する。他のメンバが現在送信特権を保持している場合、すべての送信要求は否定され、プロセッサ３００は初期送信要求の待ちを再開する。
【００４３】
時間窓は、時間窓内で受信された送信要求が、どのメンバが排他的送信特権を付与されるべきかの決定に含まれることを可能にすることにより遅延された送信要求の効果を等しくするのに使用される。従って、初期送信要求が受信されてから比較的長い時間で受信された送信要求は、あたかも初期送信要求と同じ時間に受信されたものとして取り扱われる。
【００４４】
好適実施形態において、時間窓の期間は、１００ミリ秒ないし１５０ミリ秒のオーダーの所定の固定値である。もちろん、他の実施形態において、時間窓はより大きなまたはより小さな値を持つことができる。他の好適実施形態において、時間窓は、１つ以上のイベントあるいは環境に応じて可変可能な期間時間から構成される。例えば、調停装置１５０が遠隔装置が非常に長い距離離れて配置されていると判断すると、時間窓の期間を増大して、送信特権を得るにあたり近くのメンバとより等しく競合できるようにすることが望ましい。そのようなロケーションの情報は上述したように送信要求内に含ませることができる。
【００４５】
確認メッセージに加えて送信特権がメンバに付与されると、プロセッサ３００は１以上のコマンドまたは制御信号をトラフィックコントローラ３０８に送り、要求しているメンバの入力送信を放送システムの他のメンバに導くように指示する。トラフィックコントローラ３０８は、放送システムのいずれか一人のメンバからの送信をプロセッサ３００から受信したコマンドまたは信号に応じて放送システムの一人以上の他のメンバに接続する能力を有する。トラフィックコントローラ３０８はこの分野において良く知られており、良く知られた回路スイッチあるいは、メンバ間にパケットデータスイッチングを供給するプロセッサであり得る。
【００４６】
図４Ａおよび４Ｂは本発明の方法を詳細に示すフローチャートである。この方法は、ステップ４００で始まり、ステップ４００において、プロセッサ３００はグループ通信システムのメンバからの初期送信要求の受信待ちとなる。ステップ４０２において、プロセッサ３００は、通信システムの最初のメンバから初期送信要求を受信する。ステップ４０４において、プロセッサ３００は少なくとも最初のメンバに対応する識別情報をメモリ３０４に記憶する。この識別情報は一般に初期送信要求内に含まれるが、最初のメンバからのその後の送信に含めるようにしても良い。プロセッサ３００はまたステップ４０４において初期送信要求が受信された時間に実質的に等しい開始時間を持つ時間窓を開く。最後にステップ４０４において、プロセッサ３００はタイマ３０６に警報を出し、初期送信要求が受信されたときの時間からの経過時間をカウントする。
【００４７】
ステップ４０６において、プロセッサ３００は時間窓の終了前に通信システムの第２のメンバから次の送信要求を受信する。ステップ４０８において、プロセッサ３００は少なくとも第２のメンバに対応した識別情報をメモリ３０４に記憶する。
【００４８】
ステップ４１０において、タイマ３０６は、初期送信要求の受信からの経過時間を所定の時間窓期間と比較することにより時間窓が閉じたことを決定する。経過時間が時間窓期間に等しいとき、タイマ３０６は時間窓が閉じたことを示す信号をプロセッサ３００に送る。
【００４９】
随意的に、フローはステップ４２２に続き、送信特権が他のメンバにより保持されているか否かを決定する。もしそうであれば、時間窓内で受信された送信要求は評価される必要はない。なぜなら、調停装置１５０により使用されている優先機構のような送信特権を付与する設備が実施されていない限り、他のメンバが送信特権をすでに保持している場合には、メンバは、送信特権が付与されないからである。この場合、フローはステップ４２４に進み、プロセッサ３００はメモリ３０４内の従前の時間窓の期間に受信された何らかの送信要求に関連する情報をクリアする。次に、プロセッサ３００は、ステップ４００において、次の初期送信要求の待ちを再開する。ステップ４２２において、送信特権が現在他のメンバにより保持されていないと決定されると、フローは以下に述べるようにステップ４１２に進む。
【００５０】
ステップ４１２において、プロセッサ３００はどのメンバが送信特権を付与されるべきかを決定するのに時間窓内に生じた送信要求を含む。この選択は、一般に当業者に知られた態様で行うことができる。
【００５１】
ステップ４１４において、時間窓内に受信された送信要求の１つに対応するメンバがプロセッサ３００により選択され送信特権を受信する。しかしながら、これが行われる前に、図４Ｂのステップ４１６に示すようにプロセッサ３００は最初に他のメンバが現在送信特権を保持しているか否か決定する。いずれのメンバも送信特権を現在保持していない場合には、ステップ４１８に示すように、一般に確認メッセージを選択されたメンバに送ることにより送信特権が付与され、他の競合するメンバは特権が否定される。否定メッセージは、随意的にこれらのメンバに送るようにしても良い。次に、プロセッサ３００は、ステップ４００において、次の初期送信要求の待ちを再開する。他のメンバが現在送信特権を保持している場合には、すべての送信要求は否定され、プロセッサ３００は、送信特権を与えるための有線機構あるいは他の方法が使用されていない限り、ステップ４２０において、時間窓内で受信された送信要求に関連するメモリ３０４に記憶された情報をクリアする。プロセッサ３００は随意的にこの時、従前の時間窓の期間に送信要求を送信した遠隔装置に否定メッセージを送る。次に、プロセッサ３００はステップ４００において、次の初期送信要求の待ちを再開する。
【００５２】
上述した好適実施形態の記載は当業者が本発明を作成または使用することを可能にするために提供されたものである。これらの実施形態の種々の変形例は、当業者には明白であり、ここで定義した一般的な原理は、発明力の使用なしに他の実施形態に適用可能である。従って、本発明は、個々に示した実施形態に限定することを意図したものではなく、個々に開示した原理および新規的な特徴に一致する最も広い範囲が与えられるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明が使用されるグループ通信システムの図である。
【図２】 図１のグループシステムに使用される一般的な遠隔装置を示す図である。
【図３】 図１のグループシステムで使用される調停装置およびトラフィックコントローラの機能的部品を示す図である。
【図４Ａ】 本発明の方法を詳細に示すフローチャートである。
【図４Ｂ】 本発明の方法を詳細に示すフローチャートである。
【符号の説明】
１００、１０２、１０４、１０６・・・遠隔装置
１０９８・・・衛星
１１０ａ乃至１１０ｎ・・・基地局
１１２・・・ゲートウエイ
１１４・・・ＰＳＴＮ
１１５・・・ＢＳＣ
１２０・・・ＭＳＣ
１３０・・・ＰＳＴＮ
１４０・・・通信マネージャ
１５０・・・調停装置
１６０・・・データネットワーク
２００・・・アンテナ
２１０・・・ディスプレイ
２２０・・・キー
２３０・・・スピーカ
２４０・・・イヤピース
２５０・・・スイッチ
３００・・・プロセッサ
３０２・・・受信器
３０４・・・メモリ
３０６・・・タイマ
３０８・・・トラフィックコントローラ
【発明の属する技術分野】
本発明は一般にプッシュトーク通信システムに関し特に、メンバーが異なる信号遅延を経験するプッシュトーク通信システムのメンバーに正当なアクセスを提供するための方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に中心位置とシステムの複数のユーザとの間の通信を供給するためのポイントツーマルチポイント通信システムが多年にわたり使用されてきた。例えば陸上移動体無線（ＬＭＲ）を用いたディスパッチシステムが中央のディスパッチセンターと１つ以上の対応する乗り物群との間でスケジュール情報を通信するために、トラック、タクシー、バスおよびその他の乗り物に使用されてきた。通信は、その乗り物群の特定の乗り物にまたは全ての乗り物に同時に通信することができる。
【０００３】
ポイントツーマルチポイント通信システムの他の例はプッシュトーク通信システムである。そのようなシステムは、各個人が無線通信装置を有し、個人からなるグループが、グループの他のメンバーと通信することを可能にする。一般に、プッシュトークシステムは、通信が無線通信装置により受信される単一周波数あるいは専用チャネルに依存する。一度に一人のメンバのみが他のメンバに情報を送信することができる。しかしながら、すべてのメンバは、送信している一人のメンバから通信を受信するために専用の放送チャンネルを聞くことができる。システムの他のメンバと通信を希望するメンバは一般に各通信装置上のプッシュトークボタンを押しそれにより専用チャンネルに単独のアクセスを可能にする。それゆえ、これらのシステムは、プッシュトーク通信システムとして知られている。
【０００４】
プッシュトークシステムは、グループあるいはメンバが互いに「ポイントツーポイント」の態様で通信を必要とする戸外の設定において、一般に用いられる。プッシュトークシステムの使用は、作業グループ通信、セキュリティ通信、建設現場通信および局地的軍事通信を含む。互いに通信を必要とする人々のグループは共通に「ネット」として知られ、ネットの各メンバはときどき「ネットメンバ」あるいは単に「メンバ」と呼ばれる。
【０００５】
一般的なプッシュトークシステムにおいて、ときとして放送チャネルと呼ばれる専用チャネルはネットのあるメンバから他のメンバに同時に通信を送信するのに使用される。放送チャネルは単一のチャネルまたは周波数、あるいは単一チャネルを模倣するためにコントローラによりそれぞれが管理される複数のチャネルで構成してもよい。いずれの場合にも、ある時点において、唯一のメンバが他のメンバユーザに対して音声および／またはデータ通信を送信するようにしてもよい。誰かが送信しているときに、別のメンバが音声および／またはデータを放送チャネルを介して送信しようとすると、２つの競合する通信間の干渉が生じ、理解できない音声および／またはデータが他のネットメンバにより受信される結果となる。
【０００６】
メンバ間の干渉を防止するために、多くのプッシュトークシステムは、調停装置を用いてある時点において、一人のネットメンバに放送へのアクセスを制限する。一般に、調停装置は、中央施設、基地局、あるいはネットメンバ間の通信が通過する他の通信施設に置かれる。この調停装置は一般に送信要求メッセージのためのメンバからの送信を監視するデジタルコンピュータで構成される。送信要求メッセージは一般に、無線通信装置上に設けられたプッシュトークボタンをネットメンバが押すことにより発生される。この送信要求は、ネットメンバが送信を開始する前に無線通信装置から調停装置に送信される。
【０００７】
実際には、メンバは一般的に専用チャネルを介して通信を聞き、その通信が無音のとき、たとえばネットメンバが送信を終了したとき送信しようとする。そのとき、送信したいと思っているメンバは一般に自分の通信装置上に設けられたプッシュトークボタンを押し続ける。要求しているメンバが調停装置により送信特権が許可されると、放送通信システムに属する他のメンバに対して通信の送信を開始する。
【０００８】
一般に、調停装置は、他のメンバが現在放送チャネルを使用していない場合にのみ送信特権を要求しているメンバに許可する。
【０００９】
他のシステムにおいて、他のメンバが現在送信特権を有しているとき誰に送信特権を与えるかを決定するための優先度構成を使用している。
【００１０】
別の状況下では、実質的に同時に２以上の通信装置から２以上の送信要求が調停装置により受信される。この場合、調停装置は、他のメンバが現在送信していないと仮定して、いずれの要求に対して送信特権を付与するかを決定する。
【００１１】
このような調停機構に伴う１つの問題は、送信要求が発生されたときと、送信要求が調停装置により受信されたときとの間に大きな信号遅延を経験するメンバは、送信特権を付与される機会がより小さいということであろう。そのような問題は、例えば衛星通信装置を操作しているメンバにはよく起こることかも知れない。その場合、メンバは、他のメンバによる放送が停止した後、自己の衛星通信装置上のプッシュトークボタンを押すことにより通信システムへのアクセスを得ようと試みるかも知れない。しかしながら、送信要求が調停装置により受信されることにより、調停装置により近くで操作しているメンバ、一般には陸上の通信システムを使用しているメンバはおそらく衛星メンバの要求よりもより早い時間に送信要求を受信させるだろう。多くの調停装置は、「最初に来たものに最初にサービスする」というベースにもとづいて送信特権を付与するので、衛星メンバは、話す機会に対して他のメンバと公正に競合することができないかも知れない。
【００１２】
必要なことは、送信要求を送信しているときの大きな信号遅延を経験するメンバが送信特権を得る機会を改善することを可能にする調停装置である。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、メンバが、異なる信号遅延を経験するグループ通信システムのメンバに公正なアクセスを供給するための方法および装置である。そのようなグループシステムにおいて、ある時点において、一人のメンバのみが他のメンバに情報を送信することができる。これは、調停装置により一度に一人のメンバに排他的送信特権を付与することにより得られる。
【００１４】
通信システムのメンバは他のメンバと通信したいとき、送信要求を調停装置に送る。各送信要求に相関する情報、例えば識別情報が一般には調停装置に設けられたメモリに記憶される。最初の送信要求を受信すると、最初の送信要求が受信されたときあるいはその付近で、調停装置に設けられたプロセッサにより時間窓が開かれる。時間窓は、その時間窓内に受信したすべての送信要求を同時に受信したものとして取り扱うのに使用される。時間窓内で受信されたいかなる送信要求も、どのメンバが排他的送信特権を付与されるべきかの決定に含まれる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の特徴、目的および利点は、同一部に同符号を付した図面と関連して以下に述べる詳細な説明から明白になるであろう。
【００１６】
本発明は、無線陸上ベース通信システムおよび衛星通信システムからなる無線プッシュトーク通信システムに関してここに記載する。本発明の開示は無線プッシュトークシステムに関して記載するが、本発明は、有線通信システムあるいは、無線と有線の組合せシステムにも同様に使用可能であることが理解されるべきである。さらに、本発明は陸上移動体無線（ＬＭＲ）、携帯用無線電話機、あるいはデータ通信ネットワークを含む多種多様の電話でないアプリケーションに使用可能である。さらに、本発明は音声アプリケーションおよびデータアプリケーションの両方に適用できると理解されるべきである。
【００１７】
図１は、無線プッシュトーク通信システムの図であり、さもなければ、グループ通信システム、ネット放送システム、ディスパッチシステムあるいはポイントツーマルチポイント通信システムとして知られるシステムの図である。図１に示す部品は、単にある種の無線通信システムを表しており、他の通信システムは同様の結果を得るのに異なる部品を使用してもよいことが理解されるべきである。それゆえ、本発明は図１に示すシステムに限定することを意図していない。さらに、本発明は無線通信システムに限定することを意図していない。本発明に関連してここに記載した原理は、無線プッシュトークシステムあるいは無線および有線通信システムの両方から成るハイブリッドシステムにも同様に、等しく適用される。
【００１８】
図１のグループ通信システムにおいて、ネットメンバはシステムの各メンバに割当てられた無線通信装置を用いて互いに通信する。「ネット」という用語は、メンバユーザのグループを示し、各々は、通信システム内で互いに通信する権限を与えられている。一般に、中央データベースは、特定のネットのメンバを識別する情報を含む。１つ以上のネットが同一の通信システム内で動作するようにしてもよい。例えば、第１のネットは１０人のメンバを有し、第２のネットは２０人のメンバを有するように定義してもよい。第１のネットの１０人のメンバは互いに通信することができるが、一般には第２のネットのメンバと通信することはできない。他の状況において、異なるネットのメンバは１以上のネットのメンバ間の通信を監視することができるが、自己のネットのメンバに情報を送信することしかできない。
【００１９】
無線通信装置あるいは遠隔装置は、図１に遠隔装置１００、１０２、１０４，１０６として示され、単一の遠隔装置は各ネットメンバに割当てられている。図１では４台の遠隔装置のみが示されているが、プッシュトークシステムはわずか２台の遠隔装置を持つようにしてもよいし、１００台以上の遠隔装置を持つようにしてもよい。図１に示すように、無線通信装置１００および１０２は、陸上無線通信に装置を表し、遠隔装置１０４は衛星通信装置を表し、遠隔装置１０６はデータネットワーク１６０に接続されたデータ通信装置を表す。
【００２０】
再び図１において、遠隔装置１００および１０２からの通信は、無線の陸上通信システムからなる１乃至「ｎ」の基地局を表す基地局１１０ａ乃至１１０ｎとの間でやりとりされる。基地局は、遠隔装置内の無線通信信号および遠隔装置と、モバイルスイッチングセンタ（ＭＳＣ）のような中央施設との間の無線通信信号を中継するものとしてこの分野においてよく知られている。ＭＳＣ１２０と基地局との間の通信は１つ以上の基地局コントローラ（その１つを基地局コントローラ（ＢＳＣ）１１５として示す）を介して経路制御される。ＢＳＣ１１５は所定の位置で動作する一般には幾つかの基地局の機能を調整する。
【００２１】
各基地局１１０は、基地局の位置から半径数マイルまでの範囲のカバーエリアを提供する。遠隔装置は、各基地局のカバーエリア内を移動するので、遠隔装置との間でやりとりされる通信信号は一般に、遠隔装置が最も近接して位置する特定の基地局を介して経路制御される。
【００２２】
伝統的なプッシュトークシステムを定義する特徴は、一度に一人のメンバしか他のメンバに情報を送信することができないということである。これは、理解できない音声とデータがネットメンバにより受信されることになる同時に発生する複数の通信を回避する。多くのプッシュトーク通信システムにおいて、送信と受信のためにすべての遠隔装置により単一の周波数あるいはチャンネルが一般に使用される。例えば、携帯用無線電話機を用いた簡単なプッシュトークシステムを考えてみる。そのようなシステムでは、携帯用無線電話機は基地局あるいは他の中央通信マネージャの必要性無く互いに直接通信する。送信および受信の両方に専用のチャネルが使用される。送信と受信は、専用チャネルにおいて、異なるタイムスロットを占有する。もし、専用チャネルが第１のユーザにより使用されているなら、送信したい他のユーザは第１のユーザが送信を終了するまで待たなければならない。そうでなければ、実質的に同時に送している２人のユーザ間に干渉を生じる。
【００２３】
図１に示すようなより複雑なプッシュトークシステムにおいて、メンバは直接互いに通信するよりも、１以上の基地局を経由して互いに通信する。これらの複雑なシステムにおいては、調停装置がしばしば使用され、ある時点において、一人のメンバが他のメンバに送信することを可能にする。送信および受信のための専用チャネルの概念もそのようなシステムでは異なってよい。例えば、そのようなシステムにおける「放送チャネル」は、送信するための専用の周波数よりむしろ単に唯一人のメンバを他のメンバと通信可能にする概念である。
【００２４】
例えば、例示的な符号分割多重アクセスシステムにおいて、各メンバは１以上の基地局と通信する。各メンバは、互いの送信と受信を区別するためのユニークな変調コードを使用する。一般には、各メンバは１以上の基地局と順方向リンクおよび逆方向リンクを確立し、前者は、基地局から遠隔装置へのチャネルを表すのに使用され、後者は、遠隔装置から基地局へのチャネルを表すのに使用される。メンバがネットの他のメンバに対してメッセージを送信したい場合、メッセージは送信遠隔装置にユニークな逆方向リンクを介して基地局に送られる。次に、メッセージは、ネットの各メンバごとに１順方向リンクである、複数の順方向リンクを介して他のメンバの各々に再送信される。あるいはメッセージは、すべてのメンバにより監視される単一の順方向リンクを介して送信される。二人以上のメンバが他のメンバに同時に送信しようとする場合には、調停装置は他のメンバに再送信すべき唯一の送信を選択する。
【００２５】
図１に戻ると、ＭＳＣ１２０は、種々の基地局カバーエリア内で動作する遠隔装置間並びに、図１にＰＳＴＮとして示されるパブリックスイッチテレホンネットワークを介して遠隔局と陸線電話ユーザとの間の通信経路を制御するための回路を供給する。代替的にあるいはさらにＭＳＣ１２０はパーソナルコンピュータ、メインフレームコンピュータ、デジタルカメラ、ｅメールシステム、遠隔制御された装置等のようなコンピュータネットワーク１６０に接続するようにしてもよい。一般に、ＭＳＣ１２０からコンピュータネットワーク１６０への接続は相互作用機能すなわちＩＷＦ１１７を用いて行われる。ＩＷＦ１１７は、一般によく知られたＴＣＰ／ＩＰプロトコルであるコンピュータネットワーク１６０に使用するのに適したプロトコルを用いてＭＳＣ１２０からデータをフォーマット化する。あるいはコンピュータネットワーク１６０との接続は、別個のＩＷＦ１１７の必要なくしてＢＳＣ１１５により直接行うこともできる。この場合、ＩＷＦ１１７のフォーマット機能はＢＳＣ１１５内に組み込まれる。
【００２６】
通信マネージャ１４０は図１に示すようにＰＳＴＮ１３０に接続可能であり、あるいはデータネットワーク１６０に接続可能であり、既存のポイントツーポイント無線通信システムにおいて、プッシュトーク通信を供給する。通信マネージャ１４０は、放送通信が所望の場合に、一人のネットメンバが他のネットメンバと同時に通信可能にするのに使用されるトラフィックコントローラ（後述）を供給する。さらに、調停装置１５０もまた通信マネージャ１４０に配置するようにしてもよい。調停装置１５０はどのメンバが他のネットメンバに送信するための排他的特権を付与するかを制御する。この排他的特権は時として、排他的送信特権あるいは単に送信特権と呼ばれ、一般に一度に一人のネットメンバに付与される。既存の無線通信システムにおいて動作する通信マネージャの例は、本発明の譲受人に譲渡され、引用することにより、本明細書に組み込まれる米国出願番号第08/595,566号（発明の名称：「パブリックスイッチテレホンネットワークにおいてプライベート通信システムを提供するための方法および装置」）に開示されている。
【００２７】
調停装置１５０は通信マネージャに配置することができ、あるいはＭＳＣ１２０に配置することもできるし、基地局１１０ａ乃至１１０ｎのいずれか１つに配置することができる。調停装置１５０はさらに、データパケットの形態で通信信号を受信するデータネットワークに接続するようにしてもよい。ネットワーク１６０の例はインターネットであり、データは良く知られたＴＣＰ／ＩＰプロトコルのようなあらかじめ決められたプロトコルを用いてコンピュータ間でデータが交換される。遠隔装置との通信のやりとりはデータネットワーク１６０を介して送信するのに適したデータパケットに変換される。メンバは、電話またはコンピュータのような通信装置をデータネットワーク１６０に接続し、他のメンバと通信することができる。調停装置１５０の主たる機能は一度に一人のメンバに排他的送信特権を付与することである。
【００２８】
図２は、アンテナ２００、ディスプレイ２１０、キー２２０、スピーカ２３０、イヤピース２４０およびプッシュトークスイッチ２５０から構成される一般的な遠隔装置１００を示す。説明のために、図２の遠隔装置は無線の陸上遠隔装置１００であるが、同じ説明を他の示した遠隔装置タイプにも適用可能であることが理解されるべきである。遠隔装置１００は一つ以上のデジタルおよび／またはアナログ技術を用いた無線電話、陸上移動体無線（ＬＭＲ）、携帯用無線電話機、データ計算装置、衛星通信装置、あるいは遠隔装置１００と遠隔相手先との間で生じる無線通信を可能にする何らかの装置であり得る。一般に、遠隔装置１００は、ネットメンバ間で音声通信を送受信するのに用いられる。遠隔装置１００はさらに、無線または有線の通信装置を用いた通信システムの他の無線または有線のユーザに対するポイントツーポイント通信、あるいは特定のネットで動作するメンバのグループに相関しない通信装置に対するポイントツーポイント通信を供給する能力を持つようにしてもよい。
【００２９】
音声通信に加えて、遠隔装置１００はまた集約してデータ通信を送信および受信するために、ポータブルあるいは据え置きのコンピュータシステム、位置報告システム、あるいはメータ読取りシステムのような何らかのデータ処理装置を備えるようにしてもよい。遠隔装置１００は、一端がデータ処理装置に接続され、他端が遠隔装置１００上の通信ポート（図示せず）に接続されたインタフェースケーブルを用いてそのようなデータを発生する装置にインターフェースするようにしてもよい。
【００３０】
あるいは、遠隔装置１００の必要な内部部品をデータ処理装置に集約し、集積されたパッケージにおいて、データおよび／または音声通信を送信および受信するのに適した単一装置を形成するようにしてもよい。いずれの場合にも、遠隔装置１００はデータ発生装置からのデータを一人以上のネットメンバにあるいは一人以上のネット外のメンバにデータを送信するのに用いることができる。
【００３１】
音声通信装置として使用される場合、ネットメンバはキー２２０を用いてデータを遠隔装置１００に入力する。データは一般にネットメンバが送信したい相手に属する第２の通信装置の、電話番号のような識別番号からなる。キー２２０はまた、ディスプレイ２１０と関連して使用され種々の通信オプションを選択する。例えば、メンバがネットのすべてのメンバと通信したい場合、キー２２０を用いてディスプレイ２１０から視認可能なオプションのメニューからそのようなオプションを選択することができる。さらに、キー２２０はネットメンバが通信したいすべてのネットメンバの代わりにサブセットのネットメンバを選択するのに使用することができる。遠隔装置１００の他の動作機能はディスプレイ２１０に関連してキー２２０を用いてアクセスすることができる。例えば、イヤピース２４０が作動するボリューム、メンバ名および相関する電話番号あるいは、遠隔装置１００により置かれたあるいは受信された過去の通信に関する種々の情報のような情報の記憶と検索である。
【００３２】
ネットメンバが他のネットメンバに音声またはデータを送信したい場合、送信が許可可能になる前にメンバにより最初に許可を求めそして調停装置１５０により許可されなければならない。メンバは一般に遠隔装置１００上に配置されたプッシュトーク（ＰＴＴ）ボタンまたはスイッチ２５０を押すことにより、送信要求として知られる、送信するための許可を要求する。ＰＴＴスイッチ２５０を押すと、遠隔装置１００は送信要求を発生し、後述する調停装置１５０に究極的に送信される。他のネットメンバが送信特権を保持していなければ、送信するための許可が調停装置により付与され、要求しているネットメンバは、送信するネットメンバが誰を選択したかに応じて他のネットメンバあるいはネット外のメンバに音声及び／またはデータを送信開始するように許可される。送信要求信号が調停装置１５０により受信されたときに他のネットメンバが送信特権を保持している場合には、要求しているメンバは現在送信特権を保持しているメンバよりも高い優先度を有する。
【００３３】
メンバがＰＴＴスイッチ２５０を押したときと、送信要求が調停装置１５０により受信されたときとの間に時間の経過を生じる。これは、遠隔装置１００と調停装置１５０との距離および送信要求が調停装置１５０に到達するまでの電子回路の数を含む種々の要因による。例えば、無線陸上通信システムにおいて、少量の遅延を有し、その遅延は、送信要求が遠隔装置１００から空中を介して基地局１００ａに移動するのにかかる時間に帰する。次に、送信要求はダウンコンバートされ、復調されＭＳＣ１２０に送られる。ＭＳＣ１２０では、送信要求はＰＳＴＮ１３０に導かれ最終的に通信マネージャ１４０内に配置された調停装置１５０に送られる。送信要求は、調停装置１５０により受信される時間までに５００ミリ秒以上遅延されたかも知れない。
【００３４】
別の例において、遠隔装置１０４は調停装置１５０から数千マイル離れた衛星通信装置である。遠隔装置１０４が送信要求を送ると、遠隔装置１０４から、一般に地上から数百マイルあるいは数千マイル上空の衛星１０８に送信される。送信要求が遠隔装置１０４からゲートウエイ１１２により受信されるまでに２５０ミリ秒のオーダーの時間遅延を生じる。ゲートウエイ１１２から送信要求は、ゲートウエイ１１２に近いＰＳＴＮに導かれなければならない。次に、一般に電気またはファイバケーブルを介して数千マイル離れたＰＳＴＮ１１４に導かれる。この結果１００ミリ秒のオーダーの別の遅延を生じる。最後に、送信要求は、遠隔装置１０４上でＰＴＴスイッチ２５０が押されてから比較的長い遅延の後で調停装置１５０により受信される。
【００３５】
さらに、別の例では、遠隔装置１０６はデータネットワーク１６０に接続されたデータ通信装置である。一般に、遠隔装置１０６はふたたび調停装置１５０から長い距離離れたところに配置される。遠隔装置１０６が送信要求を送るとデータネットワーク１６０を構成する多くのコンピュータネットワークを介して導かれなければならない。しばしば、データネットワーク１６０は途方もないデータ量により過負荷となり意図した宛先に導かれる時大きくデータを遅延させる。この場合、遠隔装置１６０からの送信要求は調停装置１５０に到達する前に数百ミリ秒以上遅延されるかもしれない。
【００３６】
上述した遅延は、図１において説明した放送システムに望ましくない効果をもたらす。調停装置１５０は一般に「最初に来たものに最初にサービスする」に基づいて排他的送信特権を付与する。それゆえ、タイムリーな態様で送信要求を調停装置１５０に導かせるのに首尾一貫した遅延を経験するネットメンバは常に送信特権が否定されることにより不利を被る。それゆえ、あるネットメンバからの遅延された送信要求を受信する調停装置１５０の結果は送信要求に関連する遅延をほとんど持たないあるいは全くもたないメンバに有利に働き、一方、送信要求に関し比較的大きな遅延を持つメンバに対して不公平な取り扱いをする。この問題は、以下に述べるように本発明の調停装置１５０で解決される。
【００３７】
図３は、調停装置１５０およびトラフィックコントローラ３０８の機能的部品を示す。プロセッサ３００はプッシュトークシステムの遠隔装置からの送信要求を受信する。プロセッサ３００は一般的にパーソナルコンピュータ、メインフレームコンピュータ、あるいは単にマイクロプロセッサ、例えばカリフォルニア州サンタクララのＩｎｔｅｌコーポレーションの８０×８６マイクロプロセッサのようなデジタル計算装置である。
【００３８】
送信要求は、少なくとも要求が始まる遠隔装置を識別する情報を含む。他の情報は送信要求と一緒に送信可能である。他の情報としては、その要求が送信された日にちおよび時間、要求が送信されたときこの通信が向けられているロケーション、あるいは遠隔装置に割当てられた優先度を含む。送信要求は、制御チャネル、ページングチャネル、トラフィックチャネルを用いた通信システムの遠隔装置によって、あるいはメッセージを送信するためのこの分野で一般的に知られたなんらかの手段により送信することが可能である。それゆえ、本発明は送信要求がプロセッサ３００に送信される方法に限定されない。
【００３９】
送信要求は、この分野でよく知られる技術を用いて受信器３０２により受信される。プロセッサ３００は各送信要求に関連する情報を抽出し、メモリ３０４に記憶する。そのような情報は、送信要求を送ったメンバを識別する情報を含む。例えば各送信要求が受信される時間のような送信要求に含まれる他の情報もオプション的に記憶するようにしてもよい。
【００４０】
各送信要求に関連する情報を記憶することに加えて、プロセッサ３００は、初期の送信要求が受信された時間に実質的に等しい開始時間を持つ時間窓を開く。タイマ３０６は、初期送信要求が受信された時間および時間窓が終了するときを決定するのに使用される。時間窓の終了は多くの方法で成就できる。好適実施形態において、プロセッサ３００は初期送信要求が受信されたときタイマ３０６に信号を供給する。それによりタイマ３０６はプロセッサ３００により供給された信号からの経過時間の追跡を開始する。経過時間が所定の時間窓の期間に等しいとき、タイマ３０６は信号をプロセッサ３００に送り、時間窓が閉じられたことを示す。タイマ３０６は良く知られたハードウエアおよびソフトウエア技術を用いて実現可能であり、所望であればプロセッサ３００内に集積可能である。
【００４１】
時間窓が終了しない場合、初期送信要求の後調停装置１５０により受信された各送信要求に関する情報は、メモリ３０４に記憶される。時間窓が終了すると、プロセッサ３００は、あたかも同時に受信されたかのように時間窓内で受信されたすべての送信要求を評価する。随意的に、時間窓が閉じると、プロセッサ３００は他のメンバが現在送信特権を保持しているかを判断する。もしそうであれば、プロセッサ３００は時間窓内で受信した送信要求を評価する必要がない。なぜならば、好適実施形態において、送信特権は、他のメンバが現在送信特権を保持しているならば他のメンバに与えることができないからである。他の実施形態において、送信要求が調停装置１５０により受信されたときに例え送信特権が他のメンバにより保持されているとしても送信特権を他のメンバに与えるべきか否かを決定するのに優先機構が使用される。
【００４２】
他のメンバが送信特権を保持していない場合には、プロセッサ３００は、各送信要求に対応する優先度を比較するような所定の方法を用いてメモリ３０４に記憶された送信要求の１つに対応するメンバに送信特権を付与する。メンバが送信特権を受信するように選択された後、プロセッサ３００は最初に他のメンバが現在送信特権を保持しているか否かを決定する。送信特権を保持していなければ、選択されたメンバは、一般に確認メッセージを選択されたメンバに送ることにより選択されたメンバに送信特権が付与され、他の競合するメンバは特権が否定される。否定メッセージは随意的にこれらのメンバに送るようにしてもよい。次に、プロセッサ３００は、初期送信要求の待ちを再開する。他のメンバが現在送信特権を保持している場合、すべての送信要求は否定され、プロセッサ３００は初期送信要求の待ちを再開する。
【００４３】
時間窓は、時間窓内で受信された送信要求が、どのメンバが排他的送信特権を付与されるべきかの決定に含まれることを可能にすることにより遅延された送信要求の効果を等しくするのに使用される。従って、初期送信要求が受信されてから比較的長い時間で受信された送信要求は、あたかも初期送信要求と同じ時間に受信されたものとして取り扱われる。
【００４４】
好適実施形態において、時間窓の期間は、１００ミリ秒ないし１５０ミリ秒のオーダーの所定の固定値である。もちろん、他の実施形態において、時間窓はより大きなまたはより小さな値を持つことができる。他の好適実施形態において、時間窓は、１つ以上のイベントあるいは環境に応じて可変可能な期間時間から構成される。例えば、調停装置１５０が遠隔装置が非常に長い距離離れて配置されていると判断すると、時間窓の期間を増大して、送信特権を得るにあたり近くのメンバとより等しく競合できるようにすることが望ましい。そのようなロケーションの情報は上述したように送信要求内に含ませることができる。
【００４５】
確認メッセージに加えて送信特権がメンバに付与されると、プロセッサ３００は１以上のコマンドまたは制御信号をトラフィックコントローラ３０８に送り、要求しているメンバの入力送信を放送システムの他のメンバに導くように指示する。トラフィックコントローラ３０８は、放送システムのいずれか一人のメンバからの送信をプロセッサ３００から受信したコマンドまたは信号に応じて放送システムの一人以上の他のメンバに接続する能力を有する。トラフィックコントローラ３０８はこの分野において良く知られており、良く知られた回路スイッチあるいは、メンバ間にパケットデータスイッチングを供給するプロセッサであり得る。
【００４６】
図４Ａおよび４Ｂは本発明の方法を詳細に示すフローチャートである。この方法は、ステップ４００で始まり、ステップ４００において、プロセッサ３００はグループ通信システムのメンバからの初期送信要求の受信待ちとなる。ステップ４０２において、プロセッサ３００は、通信システムの最初のメンバから初期送信要求を受信する。ステップ４０４において、プロセッサ３００は少なくとも最初のメンバに対応する識別情報をメモリ３０４に記憶する。この識別情報は一般に初期送信要求内に含まれるが、最初のメンバからのその後の送信に含めるようにしても良い。プロセッサ３００はまたステップ４０４において初期送信要求が受信された時間に実質的に等しい開始時間を持つ時間窓を開く。最後にステップ４０４において、プロセッサ３００はタイマ３０６に警報を出し、初期送信要求が受信されたときの時間からの経過時間をカウントする。
【００４７】
ステップ４０６において、プロセッサ３００は時間窓の終了前に通信システムの第２のメンバから次の送信要求を受信する。ステップ４０８において、プロセッサ３００は少なくとも第２のメンバに対応した識別情報をメモリ３０４に記憶する。
【００４８】
ステップ４１０において、タイマ３０６は、初期送信要求の受信からの経過時間を所定の時間窓期間と比較することにより時間窓が閉じたことを決定する。経過時間が時間窓期間に等しいとき、タイマ３０６は時間窓が閉じたことを示す信号をプロセッサ３００に送る。
【００４９】
随意的に、フローはステップ４２２に続き、送信特権が他のメンバにより保持されているか否かを決定する。もしそうであれば、時間窓内で受信された送信要求は評価される必要はない。なぜなら、調停装置１５０により使用されている優先機構のような送信特権を付与する設備が実施されていない限り、他のメンバが送信特権をすでに保持している場合には、メンバは、送信特権が付与されないからである。この場合、フローはステップ４２４に進み、プロセッサ３００はメモリ３０４内の従前の時間窓の期間に受信された何らかの送信要求に関連する情報をクリアする。次に、プロセッサ３００は、ステップ４００において、次の初期送信要求の待ちを再開する。ステップ４２２において、送信特権が現在他のメンバにより保持されていないと決定されると、フローは以下に述べるようにステップ４１２に進む。
【００５０】
ステップ４１２において、プロセッサ３００はどのメンバが送信特権を付与されるべきかを決定するのに時間窓内に生じた送信要求を含む。この選択は、一般に当業者に知られた態様で行うことができる。
【００５１】
ステップ４１４において、時間窓内に受信された送信要求の１つに対応するメンバがプロセッサ３００により選択され送信特権を受信する。しかしながら、これが行われる前に、図４Ｂのステップ４１６に示すようにプロセッサ３００は最初に他のメンバが現在送信特権を保持しているか否か決定する。いずれのメンバも送信特権を現在保持していない場合には、ステップ４１８に示すように、一般に確認メッセージを選択されたメンバに送ることにより送信特権が付与され、他の競合するメンバは特権が否定される。否定メッセージは、随意的にこれらのメンバに送るようにしても良い。次に、プロセッサ３００は、ステップ４００において、次の初期送信要求の待ちを再開する。他のメンバが現在送信特権を保持している場合には、すべての送信要求は否定され、プロセッサ３００は、送信特権を与えるための有線機構あるいは他の方法が使用されていない限り、ステップ４２０において、時間窓内で受信された送信要求に関連するメモリ３０４に記憶された情報をクリアする。プロセッサ３００は随意的にこの時、従前の時間窓の期間に送信要求を送信した遠隔装置に否定メッセージを送る。次に、プロセッサ３００はステップ４００において、次の初期送信要求の待ちを再開する。
【００５２】
上述した好適実施形態の記載は当業者が本発明を作成または使用することを可能にするために提供されたものである。これらの実施形態の種々の変形例は、当業者には明白であり、ここで定義した一般的な原理は、発明力の使用なしに他の実施形態に適用可能である。従って、本発明は、個々に示した実施形態に限定することを意図したものではなく、個々に開示した原理および新規的な特徴に一致する最も広い範囲が与えられるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明が使用されるグループ通信システムの図である。
【図２】 図１のグループシステムに使用される一般的な遠隔装置を示す図である。
【図３】 図１のグループシステムで使用される調停装置およびトラフィックコントローラの機能的部品を示す図である。
【図４Ａ】 本発明の方法を詳細に示すフローチャートである。
【図４Ｂ】 本発明の方法を詳細に示すフローチャートである。
【符号の説明】
１００、１０２、１０４、１０６・・・遠隔装置
１０９８・・・衛星
１１０ａ乃至１１０ｎ・・・基地局
１１２・・・ゲートウエイ
１１４・・・ＰＳＴＮ
１１５・・・ＢＳＣ
１２０・・・ＭＳＣ
１３０・・・ＰＳＴＮ
１４０・・・通信マネージャ
１５０・・・調停装置
１６０・・・データネットワーク
２００・・・アンテナ
２１０・・・ディスプレイ
２２０・・・キー
２３０・・・スピーカ
２４０・・・イヤピース
２５０・・・スイッチ
３００・・・プロセッサ
３０２・・・受信器
３０４・・・メモリ
３０６・・・タイマ
３０８・・・トラフィックコントローラ
Claims (6)
- 調停装置によって最初のメンバから初期送信要求を受信し、
前記初期送信要求に応答して時間窓を開き、ここにおいて、前記時間窓は、前記初期送信要求が受信された時刻に実質的に等しい開始時刻を有し、
前記調停装置により第２のメンバから第２の送信要求を受信し、
前記第２の送信要求が前記時間窓内で受信されたか否かを決定し、および
前記第２の送信要求が前記時間窓内で受信された場合、そのメンバに排他的送信特権を付与すべきかの決定に、前記初期送信要求と前記第２の送信要求を含める、
ことを具備する、メンバが異なる信号遅延を経験するグループ通信システムのメンバに公正なアクセスを提供する方法。 - 第１の送信要求を受信するステップは、前記第１のメンバに対応する識別情報を記憶するステップからなる、請求項１記載の方法。
- 第２の送信要求を受信するステップは前記第２のメンバに対応する識別情報を記憶するステップからなる、請求項１記載の方法。
- 前記第２の送信要求が前記時間窓内に受信されたか否かを決定するステップは、
前記時間窓が閉じているか否かを決定し、および
前記時間窓が閉じていなかった場合には、前記第２のメンバに関連する情報を記憶することから構成される、請求項１記載の方法。 - 第１のメンバから初期送信要求を受信し、第２のメンバから第２の送信要求を受信する受信器と、
前記初期送信要求および前記第２の送信要求に関連する情報を記憶するメモリと、
時間窓が閉じたときを決定するタイマと、および
前記受信器、前記メモリおよび前記タイマと接続され、前記第２の送信要求が前記時間窓内で受信された場合、どのメンバに排他的送信特権を付与するかの決定に前記処理送信要求および前記第２の送信要求を含めるプロセッサと
を具備し、前記時間窓は、前記初期送信要求が受信された時刻に実質的に等しい開始時刻を有する、メンバが異なる信号遅延を経験するグループ通信システムのメンバに公正なアクセスを提供する装置。 - 前記情報は、前記第１のメンバおよび前記第２のメンバに関連する識別情報からなる、請求項５記載の装置。
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