JP4837079B2 - 通信システムおよび主装置および従装置 - Google Patents

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Description

この発明は、主装置と複数台の従装置との間で伝送路を介して通信を行なうポイント・マルチポイント通信システムおよび主装置および従装置および光中継器に関する。
一般に、ＬＡＮ、ＣＡＴＶ網、衛星通信網、光加入者アクセス網のようなポイント・マルチポイント型の通信システムでは、主装置と複数の従装置が、例えば、同軸通信、光ファイバ通信、無線通信等の伝送路を共有して通信を行なうように構成されている。
ここで、この共有される伝送路を介して、主装置と各従装置間が円滑な通信をするためには、伝送路の使用を各従装置へ割り当てるアクセス方式が重要であり、このアクセス方式としては特許文献１にも示されるように各種方式が知られている。
例えば、ＣＳＭＡ／ＣＤ（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection）方式は“キャリア検知＋マルチアクセス＋衝突検出”が動作の基本原理になっている方式であり、ＤＡＭＡ（Demand Assign Multiple Access）方式は“送信の開始要求／終了通知＋伝送路の割当／開放”が動作の基本原理になっている方式である。
ところで、上記のようなポイント・マルチポイント型の通信システムにおいて、パーソナルコンピュータの普及、インターネット利用者の増加、通信と放送を融合した各種マルチメディアサービスの進展により、数Ｍバイト規模の情報信号がバースト的に発生するバーストトラヒックが急増している。
特開平０９−２６１１９６号公報
しかしながら、従来のアクセス方式は、今後さらに増加が予想されるバーストトラヒックに関して次のような問題点がある。
例えば、ＣＳＭＡ／ＣＤ方式によって数Ｍバイト規模のバースト的に発生した情報信号を送信する場合、情報信号は６４〜１５００Ｋバイト程度のパケットに区切られ繰り返し送信される。そのため、バーストトラヒックが増加すると、パケットの衝突による再送信が頻発するため、スループットが急激に低下してしまう。
１５台程度のパケットが衝突するような条件下の確率計算では、スループットが４０％程度であることが知られており、さらに、衝突によるデータの送信時間は通常の１．５〜２．５倍も必要となり、このために遅延時間が延び、一定しなくなる。
一方、ＴＤＭＡ方式によってバースト的に発生した情報信号を送信する場合は、送信する情報信号の規模が数Ｍバイトになると、送信を完了する迄に時間がかかり、さらに、バーストトラヒックが増加すると、送信待ちの従装置がタイムスロットを使用できず情報伝送の遅延許容時間が満たされなくなる場合がある。 上述のように、ポイント・マルチポイント型の通信システムにおける従来のアクセス方式では、数Ｍバイト規模のバーストトラヒックが増加すると、スループットが低下したり、情報伝送の遅延要求が満たされないという問題があった。
そこで、この発明は、情報信号をバースト的に送信する場合でも、良好に通信を行なうことができるようにしたポイント・マルチポイント通信システムおよび主装置および従装置および光カプラを提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、主装置と従装置との間で通信を行う通信システムにおいて、前記従装置は、信号が入力される入力手段と、前記入力手段より入力された前記信号を当該信号に係る情報の種類に分けて蓄積する信号蓄積手段と、前記信号蓄積手段に蓄積された信号の蓄積量を前記主装置に申告する蓄積量申告手段と、前記主装置からの信号の送信指示に応じて、許可量に基づく信号を前記主装置に対し送信する送信手段を有し、前記主装置は、前記従装置から申告された前記信号の蓄積量に基づき、前記従装置に対し送信を許可する信号の許可量を前記信号に係る情報の種類毎に決定する決定手段と、前記信号のうち遅延許容時間の短い種類の信号を一定時間内に送信するよう送信許可を与えるように送信待ち時間を決定する送信待ち時間決定手段と、前記遅延許容時間が短い種類の信号については、前記決定手段で決定した許可量に基づく信号の送信を前記送信待ち時間決定によって決定された送信待ち時間に基づき周期的に前記従装置に対し指示し、前記遅延許容時間が短い種類の信号に比べて前記遅延許容時間が長い種類の信号については、前記決定手段で決定した許可量に基づく信号の送信を前記遅延許容時間が短い種類の情報信号の送信の指示をした後の残りの伝送容量で指示する送信指示手段とを有することを特徴とする。
また、請求項２の発明は、前記信号のうち遅延許容時間が短い種類の信号は、音声信号であって、前記信号のうち前記遅延許容時間の短い種類の信号に比べて前記遅延許容時間が長い種類の信号は、映像信号またはデータ信号であることを特徴とする請求項１に記載の通信システムであることを特徴する。
また、請求項３の発明は、従装置から申告された信号の当該信号に係る情報の種類毎の蓄積量に基づき、前記従装置に対し送信を許可する信号の許可量を決定し、前記信号のうち遅延許容時間の短い種類の信号を一定時間内に送信するよう送信許可を与えるように送信待ち時間を決定し、前記遅延許容時間が短い種類の信号については、前記決定手段で決定した許可量に基づく信号の送信を前記送信待ち時間決定によって決定された送信待ち時間に基づき周期的に前記従装置に対し指示し、前記遅延許容時間が短い種類の信号に比べて前記遅延許容時間が長い種類の信号については、前記決定手段で決定した許可量に基づく信号の送信を前記遅延許容時間が短い種類の情報信号の送信の指示をした後の残りの伝送容量で指示する主装置との間で通信を行う、通信システムで利用される従装置であって、信号が入力される入力手段と、前記入力手段より入力された前記信号を当該信号に係る情報の種類毎に分けて蓄積する信号蓄積手段と、前記信号蓄積手段に蓄積された信号の蓄積量を前記主装置に申告する蓄積量申告手段と、前記主装置からの信号の送信指示に応じて、前記許可量に基づく信号を前記主装置に対し送信する送信手段とを有することを特徴とする従装置であることを特徴とする。
また、請求項４の発明は、前記信号のうち遅延許容時間が短い種類の信号は、音声信号であって、前記信号のうち前記遅延許容時間の短い種類の信号に比べて前記遅延許容時間が長い種類の信号は、映像信号またはデータ信号であることを特徴とする請求項３に記載の従装置であることを特徴とする。
また、請求項５の発明は、信号が入力されると、入力された前記信号を当該信号に係る情報の種類毎に分けて蓄積し、蓄積された信号の蓄積量を主装置に申告し、前記主装置からの信号の送信指示に応じて許可量に基づく信号を送信する従装置と通信を行う、通信システムで利用される主装置であって、前記従装置から申告された信号の蓄積量に基づき、前記従装置に対し送信を許可する信号の許可量を前記信号に係る情報の種類毎に決定する決定手段と、前記信号のうち遅延許容時間の短い種類の信号を一定時間内に送信するよう送信許可を与えるように送信待ち時間を決定する送信待ち時間決定手段と、前記遅延許容時間が短い種類の信号については、前記決定手段で決定した許可量に基づく信号の送信を前記送信待ち時間決定によって決定された送信待ち時間に基づき周期的に前記従装置に対し指示し、前記遅延許容時間が短い種類の信号に比べて前記遅延許容時間が長い種類の信号については、前記決定手段で決定した許可量に基づく信号の送信を前記遅延許容時間が短い種類の情報信号の送信の指示をした後の残りの伝送容量で指示する送信指示手段とを有することを特徴とする主装置であることを特徴する。
また、請求項６の発明は、前記信号のうち遅延許容時間が短い種類の信号は、音声信号であって、前記信号のうち前記遅延許容時間の短い種類の信号に比べて前記遅延許容時間が長い種類の信号は、映像信号またはデータ信号であることを特徴とする請求項５に記載の主装置であることを特徴とする。
この発明によれば、情報信号をバースト的に送信する場合でも、良好に通信を行なうことが可能になるポイント・マルチポイント通信システムを構築することができる。
この発明に係わるポイント・マルチポイント通信システムの一実施の形態を示すシステム構成図である。 図２は、図１に示した従装置の詳細構成を示すブロック図である。 図３は、図１に示した主装置の詳細構成を示すブロック図である。 図４は、図１に示した光伝送路における上りおよび下りの伝送フレームを示したフレーム構成図である。 図５は、図４に示したＰＬＯＡＭセルのグラントと上り伝送フレームのスロットとの対応を示した図である。 図６は、図１に示した主装置がＰＬＯＡＭセルに情報量の申告を指示する処理を示したフローチャートである。 図７は、図１に示した主装置が従装置に対して情報量の申告を指示する処理を示すフローチャートである。 図８は、図１に示した従装置が主装置からから情報量の申告の指示を受けた場合の処理を示すフローチャートである。 図９は、図１に示した主装置が従装置に対して情報量の申告を指示する処理の他の例を示すフローチャートである。 図１０は、図１に示した従装置が主装置からから情報量の申告の指示を受けた場合の処理の他の例を示すフローチャートである。 図１１は、図３に示した主装置における記憶部の構成について示した図である。 図１２は、図１に示したポイント・マルチポイント通信システムにおける帯域割当てを示す図である。 図１３は、図１に示した主装置における許可量Ｇｉの算出処理を示すフローチャートである。 図１４は、図１に示した主装置におけるＰＬＯＡＭセルの送信時に従装置へ信号の送信を指示する指示量ｇｉの初期化処理を示すフローチャートである。 図１５は、図１に示した主装置におけるＰＬＯＡＭセルの送信時に従装置へ信号の送信を指示する指示量ｇｉの算出処理を示すフローチャートである。 図１６は、図１に示した主装置におけるＰＬＯＡＭセルに信号の送信を指示する処理を示すフローチャートである。 図１７は、この発明の第１の実施の形態によるアクセス方式と従来のＴＤＭＡおよびＣＳＭＡ／ＣＤによるアクセス方式とにおいて、伝送路の負荷率に応じて従装置および端末からバースト的な信号を発生させた場合に、従装置および端末から信号が送信されるまでの最大送信待ち時間を比較した結果を示す図である。 図１８は、この発明のアクセス方式と従来のＴＤＭＡおよびＣＳＭＡ／ＣＤによるアクセス方式とにおいて、伝送路の負荷率を５０％とし主装置および端末が９０Ｍビット分の信号を受信するまでにかかる時間を比較した結果を示す図である。 図１９は、この発明の第２の実施の形態によるＰＬＯＡＭセルのグラントに送信の指示を設定する順序とＰＬＯＡＭセルの未使用のグラントに情報量の申告を指示する処理を示すフローチャートである。 図２０は、この発明の第２の実施の形態によるアクセス方式と従来のＴＤＭＡ、およびＣＳＭＡ／ＣＤによるアクセス方式とを比較した結果を示す図である。 図２１は、この発明の第２の実施の形態による従装置および端末のバッファメモリに蓄積された信号の量を比較した結果を示す図である。 図２２は、ＰＬＯＡＭセルのグラントを用いて、従装置へ信号の送信の指示を設定するこの発明の第３の実施の形態の方法を示したフローチャートである。 図２３は、この発明の第３の実施の形態によるアクセス方式とスロットを固定的に割り当てるＴＤＭＡにおいて、伝送路の負荷率に応じて従装置からバースト的な信号を送信する場合に従装置から信号が送信されるまでの最大送信待ち時間を比較した結果を示す図である。 図２４は、この発明の第３の実施の形態によるアクセス方式と未使用のグラントを用いて信号の送信の指示をしなかった場合の平均送信待ち時間をシミュレーションによって比較した結果を示す図である。 図２５は、この発明の第３の実施の形態による上り伝送フレームの１スロットを８個のミニスロットに分割した例を示す図である。 図２６は、この発明の第４の実施の形態による従装置のＩＤ番号とミニスロットの番号＃ｓとの対応を示す図である。 図２７は、この発明の第４の実施の形態によるアクセス方式と従来のＴＤＭＡおよびＣＳＭＡ／ＣＤによるアクセス方式とを比較した結果を示す図である。 図２８は、この発明の第４の実施の形態による従装置および端末のバッファメモリに蓄積された信号の量を比較した結果を示す図である。 図２９は、この発明のポイント・マルチポイント通信システムにおけるの第５の実施の形態による帯域割当てを示す図である。 図３０は、この発明のポイント・マルチポイント通信システムの第６の実施の形態で採用されるパケットの多重方式であるＴＤＭおよびＴＤＭＡのフレーム周期を説明する図である。 図３１は、この発明の第６の実施の形態によるポイント・マルチポイント通信システムにおけるアクセス方式の制御手順を示すシーケンス図である。 図３２は、この発明の第６の実施の形態で採用されるパケットの多重方式であるＴＤＭおよびＴＤＭＡのフレーム周期を説明する図である。 図３３は、この発明の第６の実施の形態で採用されるパケット種別とパケット種別番号の関係を示す図である。 図３４は、この発明の第６の実施の形態で採用される従装置名と従装置番号の関係を示す図である。 図３５は、この発明の第６の実施の形態で採用される情報パケットの一例を示す図である。 図３６は、この発明の第６の実施の形態で採用される制御パケットの一例を示す図である。 図３７は、この発明の第６の実施の形態における従装置から申告された蓄積量が記憶される蓄積量テーブルおよび従装置へ送信を許可する情報量が記憶される情報量テーブルおよびフレーム周期毎に従装置へ通知する情報量が記憶される通知テーブルの一例を示す図である。 図３８は、この発明の第６の実施の形態における従装置のバッファメモリに蓄積された情報信号の蓄積量と主装置が制御パケットを受信した後の蓄積量テーブルの更新の様子を説明する図である。 図３９は、この発明の第６の実施の形態において、全ての従装置が稼動している場合における主装置による従装置へ送信を許可する情報量の算出処理を示すフローチャートである。 図４０は、この発明の第６の実施の形態において、主装置から従装置へ通知する情報量の初期化処理を示すフローチャートである。 図４１は、この発明の第６の実施の形態において、主装置から従装置へ通知する情報量の算出処理を示すフローチャートである。 図４２は、この発明の第６の実施の形態において、主装置から従装置に送信される制御パケットの一例を示す図である。 図４３は、図４２に示した制御パケットの情報量申告領域に格納される情報の具体例を示す図である。 図４４は、この発明の第６の実施の形態において、従装置が情報パケットの送信を開始するタイムスロットの番号を求める処理を示すフローチャートである。 図４５は、この発明の第６の実施の形態において、従装置に蓄積された情報信号が主装置へ送信される様子を示すシーケンス図である。 図４６は、この発明の第６の実施の形態において、図２９で説明する帯域割当てをとる場合の従装置のバッファメモリの構成の一例を示す図である。 図４７は、この発明の第６の実施の形態において、図２９で説明する帯域割当てをとる場合の従装置のバッファメモリの構成の他の例を示す図である。 図４８は、この発明の第６の実施の形態において、図２９で説明する帯域割当てをとる場合の従装置から主装置に蓄積量を申告する際に使用する制御パケットの一例を示す図である。 図４９は、この発明の第６の実施の形態において、図２９で説明する帯域割当てをとる帯域割当てをとる場合の蓄積量テーブル、情報量テーブル、通知テーブルの一例を示す図である。 図５０は、この発明の第６の実施の形態において、図２９で説明する帯域割当てをとる場合のフレーム周期の一例を説明する図である。 図５１は、この発明の第６の実施の形態において、図２９で説明する帯域割当てをとる場合の主装置から従装置へ送信される制御パケットの一例を示す図である。 図５２は、この発明の第６の実施の形態において、主装置から従装置へ通知する情報量をマルチキャストする場合のフレームフォーマットの一例を示す図である。 図５３は、図５２で説明した構成をとる場合の主装置から従装置へ送信される制御パケットの一例を示す図である。 図５４は、この発明の第６の実施の形態において、主装置から従装置へ通知する情報量をマルチキャストする場合のフレームフォーマットの他の例を説明する図である。 図５５は、この発明の第６の実施の形態において、主装置から従装置へ通知する情報量をマルチキャストする場合のフレームフォーマットのさらに他の例を説明する図である。 図５６は、この発明の第７の実施の形態において、周期的に固定長のデータ送信を必要とするサービスクラスとして音声信号を収容し、不定期に可変長の情報を送信するサービスクラスとしてデータ信号を収容する従装置の構成を示すブロック図である。 図５７は、周期的に固定長のデータ送信を必要とするサービスクラスに音声信号を収容し、不定期に可変長の情報を送信するサービスクラスにデータ信号を収容する場合におけるこの発明の第７の実施の形態のポイント・マルチポイント通信システムの上り伝送フレームを示したフレーム構成図である。 図５８は、この発明の第７の実施の形態における図３に示した主装置における、記憶部の構成について示した図である。 図５９は、この発明の第７の実施の形態における送信指示に係わる処理の全体関係を示すフローチャートである。 図６０は、この発明の第７の実施の形態における音声信号に対する送信指示を出す周期を計測する処理を示すフローチャートである。 図６１は、この発明の第７の実施の形態における許可量Ｇｄｉを算出する処理を示すフローチャートである。 図６２は、この発明の第７の実施の形態における送信指示すなわちグラントを生成する処理を示すフローチャートである。 図６３は、この発明の第７の実施の形態における音声信号送信指示を生成する処理を示すフローチャートである。 図６４は、この発明の第７の実施の形態におけるデータ信号送信指示を生成する処理を示すフローチャートである。 図６５は、特定の周期Ｔで可変長のデータ送信を必要とするサービスクラスとして可変レートの符号圧縮方式で生成された映像信号を収容し、不定期にデータを送信するサービスクラスとしてデータ信号を収容するこの発明のポイント・マルチポイント通信システムの第８の実施の形態の従装置を示したブロック図である。 図６６は、この発明の第８の実施の形態におけるポイント・マルチポイント通信システムの上り伝送フレームを示したフレーム構成図である。 図６７は、この発明の第９の実施の形態における送信指示に係わる処理の全体関係を示すフローチャートである。 図６８は、この発明の第１０の実施の形態の従装置を示すブロック図である。 図６９は、この発明の第１０の実施の形態における記憶部の構成を示した構成図である。 図７０は、この発明の第１０の実施の形態における送信指示に係わる処理の全体関係を示すフローチャートである。 図７１は、図７０に示したサービスクラス１に対する周期計測タイマ処理を示したフローチャートである。 図７２は、図７０に示した送信指示全体を示したフローチャートである。 図７３は、図７２に示したサービスクラスｓ０のデータ信号に対する送信指示を示したフローチャート。 図７４は、図７２に示したサービスクラスｓ１のデータ信号に対する送信指示を示したフローチャートである。 図７５は、この発明の第１０の実施の形態におけるポイント・マルチポイント通信システムでのフレーム構成を示すフレーム構成図である。 図７６は、この発明の第１１の実施の形態における従装置の詳細構成を示すブロック図である。 図７７は、この発明の第１１の実施の形態の動作を説明する図である。 図７８は、この発明の第１３の実施の形態で採用される伝送フレームを示すフレーム構成図である。 図７９は、この発明の第１３の実施の形態で採用される従装置の構成を示すブロック図である。 図８０は、この発明の第１３の実施の形態で採用される主装置の構成を示すブロック図である。 図８１は、この発明の第１４の実施の形態で採用される伝送伝送フレームを示すフレーム構成図である。 図８２は、この発明の第１４の実施の形態で採用される従装置の構成を示すブロック図である。 図８３は、この発明の第１４の実施の形態で採用される主装置の構成を示すブロック図である。 図８４は、この発明の第１５の実施の形態で採用される従装置の構成を示すブロック図である。 図８５は、この発明の第１５の実施の形態で採用される主装置の構成を示すブロック図である。 図８６は、この発明の第１５の実施の形態において、入力されたパケットがＩＰパケットであった場合のパケットの分割、組立を示す図である。 図８７は、この発明の第１５の実施の形態におけるヘッダの構成を示す図である。 図８８は、この発明の第１５の実施の形態におけるＩＰアドレス割り当ての一例を示す図である。
以下、この発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、この発明に係わるポイント・マルチポイント通信システムの一実施の形態を示すシステム構成図である。
図１において、このポイント・マルチポイント通信システムは、ｍ台の従装置１０−１、１０−２、…１０−ｍと１台の主装置２０との間を光伝送路３０を介して接続して構築されるもので、主装置２０に接続される光伝送路３０は光カプラ４０でｍ本の分岐路３０−１，３０−２、…３０−ｍに分岐されて、それぞれ従装置１０−１、１０−２、…１０−ｍに接続される。
なお、図１に示すポイント・マルチポイント通信システムにおいては、ｍ台の従装置１０−１、１０−２、…１０−ｍと１台の主装置２０との間をｍ本の分岐路３０−１，３０−２、…３０−ｍ、光カプラ４０、光伝送路３０を介して接続して光アクセス網を構築したが、この発明のポイント・マルチポイント通信システムは、主装置の制御により伝送路の帯域を従装置へ割り当てるような、主装置と複数の従装置から構成される通信システムに対して広範に適用できるものであり、伝送路の一部が有線か無線かに依存するものではなく、例えば、従装置の代わりに、複数の無線端末を無線伝送路を介して主装置に接続した構成をもつ無線アクセス網にも適用できるものである。
ここで、無線伝送路を用いる場合は、無線端末および主装置にて信号を単純に合成または分配することにより、本発明のアクセス方式を容易に適用することが可能になる。
図２は、図１に示した従装置１０−１、１０−２、…１０−ｍの詳細構成を従装置１０としてブロック図で示したものである。
図２において、この従装置１０は、入力ポートに接続される入力部１１、出力ポートに接続される出力部１２、送信ポートに接続される送信部１３、受信ポートに接続される受信部１４、入力部１１からの情報信号を一時的に蓄積するバッファメモリ１５、バッファメモリ１５に蓄積された信号の送信に必要な情報量をカウントするカウンタ１６、主装置２０からの指示に従ってカウンタ１６で計数された情報量を主装置２０へ申告したり、バッファメモリ１５に一時的に蓄積されている信号を主装置２０へ送信をする等の制御を行なう制御部１７を具備して構成される。
図３は、図１に示した主装置２０の詳細構成を示すブロック図である。
図３において、この主装置２０は、入力ポートに接続される入力部２１、出力ポートに接続される出力部２２、送信ポートに接続される送信部２３、受信ポートに接続される受信部２４、入力部２１からの信号を一時的に蓄積するバッファメモリ２５、各従装置１０から通知された蓄積量および各従装置１０に対して信号の送信を許可する許可量等を記憶する記憶部２６、各従装置１０へ信号の送信に必要な情報量を申告するように指示したり、信号の送信を指示する等の制御を行う制御部２７を具備して構成される。
図４は、図１に示した光伝送路における上りおよび下りの伝送フレームを示したものである。
図４において、下りの１フレームは５６スロット（５６セル）、上りの１フレームは５３スロット（５３セル）からなり、これらの伝送フレームに基づいて、主装置２０から従装置１０への下りがＴＤＭ（Time Division Multiplex）、従装置１０から主装置２０への上りがＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access）の多重方式により、下り５３バイト、上り５６バイトのセルがそれぞれ送受信される。
なお、上りのセルには３バイトのオーバヘッドが含まれており、下り伝送フレームには、２８セルに１セルの割合で１フレームに２つのＰＬＯＡＭセル(ＰＬＯＡＭ１,ＰＬＯＡＭ２)が含まれる。
図５は、ＰＬＯＡＭセルのグラントと上り伝送フレームのスロットとの対応を示したものである。
図５に示すように、下り伝送フレームの最初のＰＬＯＡＭセルＰＬＯＡＭ１には従装置１０からの上りセルを要求するグラントが２７個、二番目のＰＬＯＡＭセルＰＬＯＡＭ２にはグラントが２６個あり、合計５３個のグラントが含まれている。
主装置２０は、このＰＬＯＡＭセルＰＬＯＡＭ１若しくはＰＬＯＡＭセルＰＬＯＡＭ２のグラントに、従装置１０のＩＤ番号等の識別子を書き込むことで、上り伝送フレーム内のどのスロットに、どの従装置１０がセルを送信できるかを指示する。
従装置１０は、ＰＬＯＡＭセルＰＬＯＡＭ１若しくはＰＬＯＡＭセルＰＬＯＡＭ２に該従装置１０の識別子が書き込まれていた場合、当該グラントに対応する上り伝送フレームのスロットにセルを送信することができ、この方法により光伝送路上でセルが衝突することを回避できる。
次に、図１に示したポイント・マルチポイント通信システムにおけるアクセス方式を説明する。
なお、以下の説明において、ｉは従装置１０−１〜１０−ｍの識別子として個々の従装置１０−１〜１０−ｍのＩＤ番号を表しており、従装置１０−１〜１０−ｍの総数はｍであるので、ｉ＝１、２、．．．、ｍである。
従装置１０−１〜１０−ｍのＩＤ番号は主装置２０で管理され、システムに加わる全ての従装置１０−１〜１０−ｍには、初期の段階でＩＤ番号が通知される。このＩＤ番号により、主装置２０ではどの従装置１０−１〜１０−ｍからのセルであるかが識別され、各従装置１０−１〜１０−ｍでは受信したセルが自分宛てであるかが識別される。
さて、図２に示した従装置１０の入力ポートおよび図３に示した主装置２０の入力ポートには、端末あるいは他のネットワークから、音声、映像およびデータ等のような信号が入力され、これらの信号は入力部１１および２１を介してバッファメモリ１５および２５に送られ、バッファメモリ１５および２５内で一時的に蓄積される。
なお、バッファメモリ１５および２５に蓄積される信号は、例えば、ＡＴＭセルやイーサネット(登録商標)パケットのように、バッファメモリ１５および２５に蓄積される段階でセル化あるいはパケット化されていてもよい。
また、この実施の形態においては、図５に示した伝送フレームのように、下り伝送フレームの１スロット、およびオーバヘッドを除いた上り伝送フレームの１スロットを、それぞれ５３バイトとしたので、入力される信号がＡＴＭセルであると整合性がよい。
例えば、入力される信号がイーサネット(登録商標)パケットの場合は、ＡＴＭのＡＡＬ Ｔｙｐｅ５にマッピングすることで整合性がよくなる。
図２示した従装置１０のカウンタ１６では、バッファメモリ１５に一時的に蓄積された信号の送信に必要な情報量が、信号の送信に必要なセル数あるいはスロット数を単位として整数で計数される。
例えば、図５に示した上り伝送フレームでは、オーバヘッドを除いた５３バイトで信号が伝送されるので、情報量は５３バイトを１単位として計数される。
この計数方法としては、バッファメモリ１５への信号の入力およびバッファメモリ１５からの信号の出力に応じて随時計数する方法、バッファメモリ１５にＦＩＦＯで蓄積されている信号の先頭アドレスと末尾アドレスの差から計数する方法等が考えられ、バッファメモリ１５に蓄積されている信号の絶対値を情報量としてもよいし、前回の申告からの差分値を情報量としてもよい。
また、この情報量は、ビットあるいはバイトを単位とした整数値で計数してもよいが、信号の送信に必要なセル数あるいはスロット数で計数すれば、主装置２０へ申告する値が小さくなるので効率がよい。
なお、蓄積されている信号が５３バイト未満の場合には、送信に１セルあるいは１スロット必要として計数してもよいし、５３バイトになるまで計数しなくてもよい。
次に、図６乃至図１０を参照して、主装置２０がＰＬＯＡＭセルを用いて、従装置１０に対して信号の送信に必要な情報量を申告するように指示するように構成した第１の実施の形態について説明する。
図６は、主装置がＰＬＯＡＭセルに情報量の申告を指示する方法を示したフローチャートである。
図６において、ＮはＰＬＯＡＭセルＰＬＯＡＭ１若しくはＰＬＯＡＭセルＰＬＯＡＭ２におけるグラントの総数を表し、ＰＬＯＡＭセルＰＬＯＡＭ１の場合にＮ＝２７、ＰＬＯＡＭセルＰＬＯＡＭ２の場合にＮ＝２６である。また、Ｐは情報量の申告を指示するグラントの間隔、＃ｎはグラントの番号を表し、それぞれＰ≧１の整数値、＃ｎ＝Ｐで初期化されている（ステップ１０１）。
そして、Ｎ≧＃nかを調べ（ステップ１０２）、Ｎ≧＃nであると（ステップ１０２でＹＥＳ）、グランド＃ｎに情報量の申告指示を設定し（ステップ１０３）、情報量の申告を指示する従装置を更新する（ステップ１０５）。その後、＃ｎを＃ｎ＋Ｐに設定して（ステップ１０５）、ステップ１０２に戻る。
また、ステップ１０２でＮ＞＃nであると判断されると（ステップ１０２でＮＯ）、＃ｎを＃ｎ−Ｎに設定して（ステップ１０６）、この処理を終了する。
ところで、ＰＬＯＡＭセル１ＰＬＯＡＭ若しくはＰＬＯＡＭセルＰＬＯＡＭ２のグラントで情報量の申告を指示する場合、信号の送信の指示と情報量の申告の指示とを区別することが必要となる。
例えば、この方法としては図７および図８に示すように、情報量の申告を指示する場合は、従装置１０のＩＤ番号と特定の値との論理和をグラントに書き込み、特定のビットにフラグを立てることが考えられる。
すなわち、図７において、主装置２０は、まず、信号の送信を指示するか否かを調べ（ステップ２０１）、ここで、信号の送信をすると判断された場合は（ステップ２０１でＹＥＳ）、グランド＃ｎに縦装置のＩＤ番号を設定し（ステップ２０２）、この処理を終了する。
しかし、ステップ２０１で信号の送信を指示しないと判断された場合は（ステップ２０１でＮＯ）、次に、情報量の申告を指示するかを調べ（ステップ２０３）、ここで、情報量の申告を指示しないと判断された場合は（ステップ２０３でＮＯ）、この処理を終了するが、情報量の申告を指示すると判断された場合は（ステップ２０３でＹＥＳ）、グランド＃ｎに従装置のＩＤと特定の値との論理和を設定し（ステップ２０４）、この処理を終了する。
ここで、特定の値は、従装置のＩＤ番号として使われていない値として、例えば０ｘ８０等にすればよい。
従装置１０は、グラントに書き込まれた値と特定の値の否定との論理積が該従装置のＩＤ番号と一致した場合に、グラントに書き込まれた値と特定の値との論理積から、特定のビットにフラグが立っているかを識別し、情報量を申告するか、信号を送信するかを判断する。
すなわち、図８において、まず、グランド＃ｎの値と特定の値の否定との論理積が該従装置のＩＤ番号と一致するかを調べ（ステップ２１１）、ここで、一致すると判断されると（ステップ２１１でＹＥＳ）、次に、グランド＃ｎの値と特定の値との論理積が特定の値と一致するかを調べる（ステップ２１２）。
ここで、一致すると判断されると（ステップ２１２でＹＥＳ）、情報量の申告の指示と判断して、情報量を申告し（ステップ２１３）、この処理を終了する。 なお、ステップ２１１で、一致しないと判断された場合（ステップ２１１でＮＯ）、若しくはステップ２１２で一致しないと判断された場合（ステップ２１２でＮＯ）は、信号の送信の指示と判断して、信号を送信し（ステップ２１４）、この処理を終了する。
別の方法としては、図９および図１０に示すように、グラントには従装置１０のＩＤ番号を書き込み、ＰＬＯＡＭセルＰＬＯＡＭ１若しくはＰＬＯＡＭセルＰＬＯＡＭ２の付加的な領域に情報量の申告を指示したグラントの番号＃ｎを書き込むことが考えられる。
すなわち、図９において、主装置２０は、まず、信号の送信を指示するか否かを調べ（ステップ２２１）、ここで、信号の送信をすると判断された場合は（ステップ２２１でＹＥＳ）、グランド＃ｎに縦装置のＩＤ番号を設定し（ステップ２２２）、この処理を終了する。
しかし、ステップ２２１で信号の送信を指示しないと判断された場合は（ステップ２２１でＮＯ）、次に、情報量の申告を指示するかを調べ（ステップ２２３）、ここで、情報量の申告を指示しないと判断された場合は（ステップ２２３でＮＯ）、この処理を終了するが、情報量の申告を指示すると判断された場合は（ステップ２２３でＹＥＳ）、グランドの付加的な領域に、グランドの番号として＃ｎを設定し（ステップ２２４）、この処理を終了する。
従装置１０は、グラントに書き込まれた従装置１０のＩＤ番号が該従装置１０のＩＤ番号と一致した場合に、上述の付加的な領域の値を読み込み、この値と送信を指示されたグラントの番号とを比較して、情報量を申告するか、信号を送信するかを判断する。
すなわち、図１０において、まず、グランド＃ｎの値が該当従装置のＩＤ番号と一致するかを調べ（ステップ２３１）、ここで、一致すると判断されると（ステップ２３１でＹＥＳ）、次に、グランドの付加的な領域の値が＃ｎと一致するかを調べる（ステップ２３２）。
ここで、一致すると判断されると（ステップ２３２でＹＥＳ）、情報量の申告の指示と判断して、情報量を申告し（ステップ２３３）、この処理を終了する。 なお、ステップ２３１で、一致しないと判断された場合（ステップ２３１でＮＯ）、若しくはステップ２３２で一致しないと判断された場合（ステップ２３２でＮＯ）は、信号の送信の指示と判断して、信号を送信し（ステップ２３４）、この処理を終了する。
次に、この第１の実施の形態において、従装置１０が主装置２０に対して、信号の送信に必要な情報量を申告する方法について説明する。
従装置１０は、図７乃至図１０のフローチャートによって、該従装置１０に対して情報量の申告が指示されたと判断した場合、情報量の申告を示すセル識別子およびカウンタで計数された情報量および該従装置のＩＤ番号を少なくとも書き込んだセルを作成する。
この作成したセルは、申告を指示されたグラントに対応する上り伝送フレームのスロットにより、送信部１３を介して主装置２０へ送信する。
なお、情報量は、カウンタ１６で計数された絶対値、および前回の申告からの差分値の両方か、どちらか１つを申告する。
次に、従装置１０から情報量の申告を受けた主装置２０が、申告された情報量に基づいて、各従装置１０に対して信号の送信を指示する方法を説明する。
なお、以下の説明において、従装置１０へ信号の送信を許可する許可量の特定の最大値ｋビットは、全ての従装置１０で同一とする。
さて、図３に示した主装置２０において、受信ポートを介して受信された各従装置１０からのセルは、受信部２４にてヘッダが取り除かれた後に、セルに書き込まれたセル識別子に基づいて識別される。
識別されたセルが情報量を申告するセルの場合は記憶部２６に送られ、信号を送信するセルの場合は出力部２２に送られる。
図１１は、図３に示した主装置２０における、記憶部２６の構成について示したものである。
主装置１０の記憶部２６には、従装置１０から申告された情報量が記憶される情報量テーブル３００（図１１（ａ）参照）、従装置１０へ信号の送信を許可する許可量が記憶される許可量テーブル４００（図１１（ｂ）参照）が、それぞれ設けられている。
ここで、情報量テーブル３００の情報量Ｒｉ、許可量テーブル４００の許可量Ｇｉの初期値は０であり、情報量テーブル３００および許可量テーブル４００の従装置番号ｉ（ＩＤ番号ｉ）には、それぞれ、各従装置１０に対して個別に割り当てられた情報量Ｒｉおよび許可量Ｇｉの値が書き込まれている。
受信部２４から情報量を申告するセルを受けた記憶部２６では、セルに書き込まれた従装置１０のＩＤ番号と申告された情報量Ｒｉを読み取り、これらの読み取られた値に基づいて、情報量テーブル３００内で従装置１０のＩＤ番号が一致する情報量Ｒｉを更新する。
主装置２０の制御部２７では、記憶部２６の情報量テーブル３００に基づいて各従装置１０に対して信号の送信を許可する許可量Ｇｉを特定の最大値ｋビット以下で算出する。
ここで、特定の最大値ｋは、図１２に示す帯域割当てのように、従装置１０の総数をｍ、従装置１０が稼動している割合をα（０＜α≦１．０）、情報伝送容量をｒビット／秒とし、システムで定められる情報伝送の遅延許容時間をｔｄ秒としたときに、
ｋ ≦（ｒ×ｔｄ）÷（α×ｍ） … （１）
の関係を満たすように決定される。
なお、従装置１０が稼動している割合αは、
α＝（稼働中の従装置数）÷ｍ … （２）
より求められ、全ての従装置１０が稼動している場合はα＝１．０である。
式（１）の情報伝送容量ｒは、上り伝送フレームで実際に信号を伝送可能な容量であり、例えば、図４に示した伝送フレームにおいて、１回／フレームの割合で情報量を申告するようにした場合、ｒ≡１４４．４Ｍビット／秒である。
また、情報伝送の遅延許容時間ｔｄは、システムで扱うサービス等を基準にして設定される。例えば、遅延を許容しない音声系のサービスでは、０．００１〜０．１秒程度の値が妥当であると考えられる。逆に、ある程度の遅延を許容するデータ系のサービスでは、信号の送信を完了する迄に人間が気にならない時間等を考慮すると、０．１〜１秒程度の値が妥当と考えられる。
式（２）における稼動中の従装置１０の数は、図１に示した主装置２０にてカウントされる。例えば、この方法としては、従装置１０からのセルの到達を監視し、主装置２０からの指示に対してセルを送信してくる従装置１０を稼働中としてカウントすることが考えられる。
別の方法としては、主装置２０から従装置１０へポーリングをし、ポーリングの応答をする従装置１０を稼働中としてカウントする方法等も考えられる。
図１３乃至図１５は、主装置における許可量Ｇｉの算出処理（図１３）、ＰＬＯＡＭセルの送信時に従装置へ信号の送信を指示する指示量ｇｉの初期化処理（図１４）、ＰＬＯＡＭセルの送信時に従装置へ信号の送信を指示する指示量ｇｉの算出処理（図１５）をフローチャートで示したものである。
なお、許可量Ｇｉの算出は、記憶部２６の情報量テーブル３００に基づいて算出せずに、情報量を申告するセルを制御部２７が受信部２４から直接受け取り、情報量の申告を受ける度に逐次的に求めるようにしてもよい。
図１３乃至図１５において、ｉ、ｊは従装置１０のＩＤ番号、ｍは従装置１０の総数、ＮｓはＰＬＯＡＭセルＰＬＯＡＭ１若しくはＰＬＯＡＭセルＰＬＯＡＭ２で信号の送信が指示可能なグラントの数、Ｒｉは従装置ｉの情報量、Ｇｉは従装置ｉの許可量、ｇｉは従装置ｉの指示量、ｆｌａｇ１は全ての従装置１０の情報量Ｒｉが０であるかを示し、ｆｌａｇ２はｇｉの算出が完了しているかを示すフラグである。
なお、図１３乃至図１５においては、１≦ｉ≦ｍ、１≦ｊ≦ｍであり、また、ｊ＝１、Ｇｉ＝０、ｆｌａｇ２＝ＴＲＵＥが初期値として設定されている。
Ｎｓは、ＰＬＯＡＭセルＰＬＯＡＭ１若しくはＰＬＯＡＭセルＰＬＯＡＭ２のグラントが未使用の場合、ＰＬＯＡＭセルＰＬＯＡＭ１の時にＮｓ＝２７、ＰＬＯＡＭセルＰＬＯＡＭ２の時にＮｓ＝２６であり、グラントが情報量の申告の指示等で使用されている場合は、使用されているグラントの数を差し引いた値を設定する。
以下、図１３乃至図１５の各フローチャートについて説明する。
図１３において、まず、ｉ−１、ｆｌａｇ１＝ＴＲＵＥに初期化し（ステップ５０１）次に、Ｇｉが０かを調べる（ステップ５０２）。ここで、Ｇｉが０であると判断されると（ステップ５０２でＹＥＳ）、次に、Ｒｉ≦ｋかを調べ（ステップ５０３）、Ｒｉ≦ｋであると（ステップ５０３でＹＥＳ）、Ｇｉ＝Ｒｉに設定し（ステップ５０４）、Ｒｉ≦ｋでないと（ステップ５０３でＮＯ）、Ｇｉ＝ｋに設定する（ステップ５０５）。
そして、Ｒｉ＝Ｒｉ−Ｇｉに設定し（ステップ５０６）、ステップ５０７へ進む。
しかし、ステップ５０２で、Ｇｉが０でないと判断された場合は（ステップ５０２でＮＯ）、ＰＬＯＡＭセルＰＬＯＡＭ１若しくはＰＬＯＡＭセルＰＬＯＡＭ２のグラントが不足し、主装置２０が従装置ｉに対して許可量Ｇｉに相当する信号の送信を指示していないことになるので、Ｇｉを更新せずにステップ５０７に進む。
ステップ５０７では、いずれかの従装置１０のＲｉが０かを調べ（ステップ５０７）、Ｒｉが０である場合は（ステップ５０７でＹＥＳ）、ステップ５０９に進むが、Ｒｉが０でない場合は（ステップ５０７でＮＯ）、ｆｌａｇ１にＦＡＬＳＥを設定し（ステップ５０８）、ステップ５０９に進む。
ステップ５０９では、ｉを１インクリメント（ｉ＝ｉ＋１）し、次に、ｉ＞ｍかを調べる（ステップ５１０）。ここで、ｉ＞ｍでないと判断された場合は（ステップ５１０でＮＯ）、ステップ５０２に戻るが、ｉ＞ｍであると判断された場合は（ステップ５１０でＹＥＳ）、図１４のステップ５１１に進む。
図１４のステップ５１１では、ｆｌａｇ２がＴＲＵＥかを調べる。ここで、ｆｌａｇ２がＴＲＵＥであると判断された場合は（ステップ５１１でＹＥＳ）、ｉ＝１に設定し（ステップ５１２）、次に、ｇｉ＝０に設定し（ステップ５１３）、ｉを１インクリメント（ｉ＝ｉ＋１）する。
そして、ｉ＞ｍかを調べ（ステップ５１５）、ここで、ｉ＞ｍでないと判断された場合は（ステップ５１５でＮＯ）、ステップ５１３に戻るが、ｉ＞ｍであると判断された場合は（ステップ５１５でＹＥＳ）、図１５のステップ５１６に進む。
なお、ステップ５１１で、ｆｌａｇ２がＴＲＵＥでない、すなわちＦＡＬＳＥの場合は（ステップ５１１でＮＯ）、従装置ｉの指示量ｇｉが繰り返し算出されている場合なので、上記ｇｉの初期化処理を行うことなく、図１５のステップ５１６に進む。
図１５のステップ５１６では、ｉ＝ｊに設定し、次に、ｆｌａｇ２がＴＲＵＥかを調べる（ステップ５１７）。ここで、ｆｌａｇ２がＴＲＵＥであると判断されると（ステップ５１７でＹＥＳ）、Ｎｓの設定を行い（ステップ５１８）、ステップ５１９に進む。なお、ステップ５１７で、ｆｌａｇ２がＴＲＵＥでないと判断されると（ステップ５１７でＮＯ）、Ｎｓの設定を行うことなくステップ５１９に進む。
ステップ５１９では、Ｎｓ≧Ｇｊかを調べる。ここで、Ｎｓ≧Ｇｊであると判断された場合は（ステップ５１９でＹＥＳ）、ｇｊ＝ｇｊ＋Ｇｊ、Ｇｊ＝０、Ｎｓ＝Ｎｓ−Ｇｊに設定するとともに、ｊを１インクリメント（ｊ＝ｊ＋１）する（ステップ５２０）。そして、ｊ＞ｍかを調べ（ステップ５１２）、ｊ＞ｍであると（ステップ５１２でＹＥＳ）、ステップ５２３に進み、ｊ＞ｍでないと（ステップ５２１でＮＯ）、ｊ＝１にして（ステップ５２２）、ステップ５２３に進む。
ステップ５２３では、ｉとｊが等しいかを調べ、ｉとｊが等しくないと（ステップ５２３でＮＯ）、ステップ５１９に戻るが、等しいと判断されると（ステップ５２３でＹＥＳ）、信号の送信を指示する指示量ｇｊの算出が一巡したので、次に、ｆｌａｇ１がＦＡＬＳＥかを調べ（ステップ５２４）、ｆｌａｇ１がＦＡＬＳＥであると判断されると（ステップ５２４でＹＥＳ）、図１３のステップ５０１に進み、図１３のフローチャートから許可量Ｇｉおよび指示量ｇｉの算出を繰り返す。
なお、ステップ５２４で、ｆｌａｇ１がＦＡＬＳＥ、すなわちＴＲＵＥの場合は（ステップ５２４でＮＯ）、グラントを全て使用したか、全ての情報量Ｒｉに対して信号の送信を指示した場合なので、ｆｌａｇ２をＴＲＵＥに設定し（ステップ５２７）、この処理を終了する。
また、ステップ５１９で、Ｎｓ≧Ｇｊでない、すなわちＧｊ＞Ｎｓの場合は（ステップ５１９でＮＯ）、許可量Ｇｊに相当する信号の送信の指示が、１回のＰＬＯＡＭセル１若しくはＰＬＯＡＭセル２で指示しきれない場合なので、ｇｊ＝ｇｊ＋Ｎｓ、Ｇｊ＝Ｇｊ−Ｎｓ、Ｎｓ＝０に設定し（ステップ５２６）、その後、ｆｌａｇ２をＴＲＵＥに設定し（ステップ５２７）、この処理を終了する。この場合は、従装置ｊに対して連続するＰＬＯＡＭセル１若しくはＰＬＯＡＭセル２で信号の送信を指示することになる。
図１６は、主装置２０がＰＬＯＡＭセルに信号の送信を指示する方法を示したフローチャートである。
主装置２０は、上記図１３乃至１５の算出処理によって求められたｇｉに基づいて、図１６に示したフローチャートに従ってＰＬＯＡＭセルＰＬＯＡＭ１若しくはＰＬＯＡＭセルＰＬＯＡＭ２を作成し、送信部２３を介して従装置１０へ送信する。
すなわち、まず、ｉ＝１、＃ｎ＝１に設定し（ステップ６０１）、次に、ｇｉが０でないかを調べる（ステップ６０２）。ここで、ｇｉが０でないと（ステップ６０２でＹＥＳ）、次に、グラント＃ｎが未使用かを調べ（ステップ６０３）、未使用であると（ステップ６０３でＹＥＳ）、グラント＃ｎに従装置ｉのＩＤ番号を設定する（ステップ６０４）。
次に、ｇｉを１デクリメント（ｇｉ＝ｇｉ−１）し（ステップ６０５）、＃ｎを１インクリメント（＃ｎ＝＃ｎ＋１）して（ステップ６０６）、ステップ６０２に戻る。
そして、ステップ６０２で、ｇｉが０であると判断されると（ステップ６０２でＮＯ）、ｉを１インクリメント（ｉ＝ｉ＋１）し（ステップ６０７）、ｉ＞ｍかを調べる（ステップ６０８）。ここで、ｉ＞ｍでないと（ステップ６０８でＮＯ）、ステップ６０２に戻るが、ｉ＞ｍであると判断されると（ステップ６０８でＹＥＳ）、この処理を終了する。
次に、従装置１０が主装置２０からの指示に従って、信号を送信する方法について説明する。
図２に示した従装置１０では、受信ポートを介して受信部１４でセルが受信される。受信部１４では、セルに書き込まれた宛て先に基づいて、受信したセルが該従装置１０宛てであるかが識別される。
ここで、セルが該従装置１０宛ての場合は、セルに書き込まれたセル識別子に基づいてセルの種類が識別される。そして、識別されたセルが信号セルの場合は出力部１２に送られ、ＰＬＯＡＭセルの場合は制御部１７に送られる。
制御部１７では、受信部１４からＰＬＯＡＭセルを受け取ると、図７乃至図１０のフローチャートによって、信号の送信が指示されたのか、情報量の申告が指示されたのかを判断する。
信号の送信を指示されたと判断した場合は、バッファメモリ１５に一時的に蓄積されていた信号を取り出し、信号を送信するセルを作成し、送信部１３を介してこの作成したセルを送信する。
以上より、図１に示したポイント・マルチポイント通信システムにおけるこのアクセス方式では、図１２に示した帯域割当てのように、主装置２０で算出された許可量Ｇｉ以下で、信号の送信を指示された従装置１０が上りの伝送路を独占的に使用して、信号を連続的に送信することができる。
次に、上記説明したこの発明の第１の実施の形態によるアクセス方式と従来のアクセス方式であるＴＤＭＡ、およびＣＳＭＡ／ＣＤとをシミュレーションで比較した結果について説明する。
図１７は、この発明の第１の実施の形態によるアクセス方式と従来のＴＤＭＡおよびＣＳＭＡ／ＣＤによるアクセス方式とにおいて、伝送路の負荷率に応じて従装置および端末からバースト的な信号を発生させた場合に、従装置および端末から信号が送信されるまでの最大送信待ち時間を比較した結果である。
シミュレーションの構成としては、この発明によるアクセス方式においては、図１に基づいて、光伝送路３０を介して３２台の従装置１０と１台の主装置２０を接続し、伝送容量を１５５．５２Ｍビット／秒、主装置２０と各従装置１０との距離を２０ｋｍ、伝搬遅延時間を１００μ秒としたポイント・マルチポイント通信システムを構成した場合を想定している。
また、ＣＳＭＡ／ＣＤでは、１００Ｂａｓｅ−Ｔに基づいて、３２台の端末を１台のハブに接続し、伝送容量を１００Ｍビット／秒、端末とハブとの距離を２００ｍ、伝搬遅延時間を１μ秒としたポイント・マルチポイント通信システムを想定している。
また、シミュレーションのパラメータとして、この発明によるアクセス方式では、情報量の申告を指示するグラントの間隔を５３とし、１回／上り伝送フレームの割合で従装置が情報量を申告するようにし、システムで定められる情報伝送の遅延許容時間をｔｄ＝０．１秒として、従装置に信号の送信を許可する許可量の最大値ｋビットを定めた場合を想定している。
また、従来のＴＤＭＡによるアクセス方式では、光伝送路の伝送容量を従装置の総数で割り、各従装置へ４．８６Ｍビット／秒を固定的に割り当てた場合を想定している。
図１７において、横軸は伝送路の負荷率であり、縦軸は従装置および端末で発生した信号が送信されるまでの最大送信待ち時間である。
図１７から明らかなように、この発明による第１の実施の形態ののアクセス方式では、伝送路の負荷率が５０％以上と高くなり、バーストトラヒックが増えた場合でも、従来のＴＤＭＡやＣＳＭＡ／ＣＤのアクセス方式のように最大送信待ち時間が増えることなく比較的低い値で安定しており、バーストトラヒックの収容に優れていることが分かる。
負荷率８０％では、この発明のアクセス方式の最大送信待ち時間がＴＤＭＡによるアクセス方式に比べて約１／３、ＣＳＭＡ／ＣＤによるアクセス方式に比べて約１／９である。
図１８は、この発明の第１の実施の形態のアクセス方式と、従来のＴＤＭＡおよびＣＳＭＡ／ＣＤによるアクセス方式とにおいて、伝送路の負荷率を５０％とし、主装置および端末が９０Ｍビット分の信号を受信するまでにかかる時間を比較した結果である。
図１８において、横軸は時刻であり、縦軸は各時刻における受信ビット数である。
図１８から明らかなように、この発明の第１の実施の形態のアクセス方式は、数Ｍバイト規模のバーストトラヒックが発生した場合でも短時間で信号の受信を完了しているが、従来のアクセス方式では、信号の受信を完了するまでに長時間を要することが分かる。
上記のシミュレーションにおいて信号の受信を完了するまでの時間は、この発明のアクセス方式がＴＤＭＡによるアクセス方式に比べて１／１２、ＣＳＭＡ／ＣＤによるアクセス方式に比べて１／２０である。
ＣＳＭＡ／ＣＤによるアクセス方式では、数Ｍバイト規模の信号がバースト的に発生した場合に、信号が６４〜１５００Ｋバイト程度のパケットに区切られ繰り返し送信されため、伝送路の負荷率が５０％程度でも、バケットの衝突による再送信によって信号の送信に時間がかかり、アクセスの公平性が満足できないことが分かる。
また、帯域が固定的に割り当てられてたＴＤＭＡによるアクセス方式では、バースト的に発生した信号に対して伝送路の使用効率が悪く、伝送路の負荷率が５０％程度でも、送信待ちの従装置が他の従装置のタイムスロットを使用できず信号の送信に時間かかることが分かる。
一方、この発明の第１の実施の形態のアクセス方式は、数Ｍバイト規模の信号がバースト的に発生した場合でも、主装置が従装置に対して帯域を動的に割り当てるため、伝送路の使用効率が非常に良く、伝送路の負荷率が５０％程度でも、信号の送信に時間が短時間で終了することが分かる。
従って、この発明第１の実施の形態のアクセス方式は、各従装置のアクセスの公平性を保証し、情報伝送の遅延許容時間も満足することができ、バースト的なトラヒックの収容に関して非常に優れていることが分かる。
次に、この発明に係るポイント・マルチポイント通信システムの第２の実施の形態について説明する。
この第２の実施の形態においては、主装置２０が従装置１０に対して情報量の申告を指示するグラントの間隔Ｐを、ＰＬＯＡＭセルＰＬＯＡＭ１若しくはＰＬＯＡＭセルＰＬＯＡＭ２のグラントの使用状態に応じて動的に更新するように構成されており、これにより、通信の効率を高めることができる。
例えば、ＰＬＯＡＭセルＰＬＯＡＭ１若しくはＰＬＯＡＭセルＰＬＯＡＭ２に未使用のグラントが多い場合は、従装置１０から申告された情報量が少なく、光伝送路３０の負荷率が低いことを意味する。
このような場合は、情報量の申告を指示するグラントの間隔Ｐを短くしたり、未使用のグラントを用いて情報量の申告を指示したりすることにより、主装置２０が従装置１０の情報量の変化をより詳細に認識することができるようにする。 従って、主装置２０は、従装置１０の情報量の変化に対して、より柔軟に信号の送信を指示できるので、従装置１０が信号を送信するまでの待ち時間を短縮し、従装置１０が信号を一時的に蓄積するために必要なバッファメモリ量も削減することができる。
逆に、ＰＬＯＡＭセルＰＬＯＡＭ１若しくはＰＬＯＡＭセルＰＬＯＡＭ２に未使用のグラントが少ないか、全く無い場合は、従装置１０から申告された情報量が多く、光伝送路３０の負荷率が高いことを意味する。
このような場合は、情報量の申告を指示するグラントの間隔Ｐを長くすることにより、光伝送路３０上で信号の送信に利用可能な帯域が広がり、スループットを向上させることができる。
上述のように、従装置１０に対する情報量の申告の指示を動的に行うことで、従装置１０が信号を送信するまでの待ち時間を短縮し、従装置１０が信号を一時的に蓄積するために必要なバッファメモリ量を削減し、スループットを向上させることができる。
図１９は、ＰＬＯＡＭセルのグラントに送信の指示を設定する順序とＰＬＯＡＭセルの未使用のグラントに情報量の申告を指示する方法を示したフローチャートである。
図１９において、各従装置１０に対する情報量の申告の指示は、情報量の申告を指示するグラントの間隔Ｐに基づいた処理と、未使用のグラントが存在した場合の処理とがそれぞれ独立であるため、各従装置１０に対して申告の指示の公平性を保証し、かつ効率的に行うことができる。
すなわち、図１９において、まず、図６乃至図１０に示したフローチャートの処理によりＰＬＯＡＭセルＰＬＯＡＭ１若しくはＰＬＯＡＭセルＰＬＯＡＭ２のグラントに、情報量の申告指示を設定する（ステップ６１１）。
次に、図１０乃至図１６のフローチャートの処理により、ＰＬＯＡＭセル１若しくはＰＬＯＡＭセル２の信号の送信の指示を設定する（ステップ６１２）。
そして、ＰＬＯＡＭセル１若しくはＰＬＯＡＭセル２に未使用のグラントがあるかを調べる（ステップ６１３）。ここで、ＰＬＯＡＭセルＰＬＯＡＭ１若しくはＰＬＯＡＭセルＰＬＯＡＭ２に未使用のグラントがある場合は（ステップ６１３でＹＥＳ）、この未使用のグラントに、従装置ｉに対する情報量の申告指示を設定し（ステップ６１４）、情報量の申告を指示する従装置ｉを更新し（ステップ６１５）、ステップ７０３に戻る。但し、ステップ７０５の処理において、従装置の総数をｍとした場合に、１≦ｉ≦ｍとする。
このようにして、ステップ７０３で、ＰＬＯＡＭセルＰＬＯＡＭ１若しくはＰＬＯＡＭセルＰＬＯＡＭ２に未使用のグラントがないと判断されると（ステップ６１３でＮＯ）、この処理を終了する。
次に、上記説明したこの発明の第２の実施の形態によるアクセス方式と、従来のＴＤＭＡ、およびＣＳＭＡ／ＣＤアクセス方式とをシミュレーションで比較した結果について説明する。
図２０は、この発明の第１の実施の形態に関して示した同様のシミュレーション構成により、この発明の第２の実施の形態によるアクセス方式と従来のＴＤＭＡ、およびＣＳＭＡ／ＣＤによるアクセス方式とを比較した結果である。
シミュレーションでは、この発明のアクセス方式において、未使用のグラントを用いて情報量の申告を指示し、第１の実施の形態で示した場合と同様に、伝送路の負荷率に応じた最大送信待ち時間を比較する。
なお、図２０では、負荷率が低い場合の差が分かるように、縦軸を拡大して表示している。
図２０から明らかなように、この発明の第２の実施の形態によるアクセス方式では、伝送路の負荷率が高くなり、バーストトラヒックが増えた場合でも、ＴＤＭＡやＣＳＭＡ／ＣＤによるアクセス方式のように最大送信待ち時間が増えることなく比較的低い値で安定しており、バーストトラヒックの収容に優れていることが分かる。
さらに、情報量の申告の指示を動的にすることにより、負荷率が低い場合でも、ＣＳＭＡ／ＣＤによるアクセス方式と比べて、ほとんど差がない結果が得られていることが分かる。
図２１は、同様のシミュレーションにより、従装置および端末のバッファメモリに蓄積された信号の量を比較した結果であり、縦軸はバッファメモリの最大信号蓄積量である。
図２１から明らかなように、この発明の第２の実施の形態によるアクセス方式では、伝送路の負荷率が高くなり、バーストトラヒックが増えた場合でも、ＴＤＭＡやＣＳＭＡ／ＣＤによるアクセス方式のように最大信号蓄積量が増えることなく比較的低い値で安定しており、バーストトラヒックの収容に優れ、従装置に必要なバッファメモリ量を削減できることが分かる。
さらに、負荷率が低い場合でも、ＴＤＭＡによるアクセス方式より優れており、ＣＳＭＡ／ＣＤによるアクセス方式と比べてもほとんど差がない結果が得られていることが分かる。
負荷率８０％では、この発明のアクセス方式の最大信号蓄積量がＴＤＭＡによるアクセス方式に比べて約１／２、ＣＳＭＡ／ＣＤによるアクセス方式に比べて約１／３である。
次に、この発明のポイント・マルチポイント通信システムの第３の実施の形態について説明する。
この発明のポイント・マルチポイント通信システムの第３の実施の形態においては、上述した第１若しくは第２の実施の形態において、全ての従装置から申告された情報量に対して信号の送信を指示した後に、伝送容量に余裕がある場合は主装置から各従装置へ信号の送信を逐次的に指示するように構成する。
このような構成によると、従装置から申告された情報量が少なく通信のトラヒックが低い場合に、主装置から従装置に対して信号の送信を常に指示することが可能になるため、従装置が信号を送信するまでに必要な待ち時間と、信号を一時的に蓄積するために必要なバッファメモリ量を削減し、通信の効率をより向上させることができる。
さらに、上述した第１若しくは第２の実施の形態に基づく信号の送信の指示とこの第３の実施の形態によるによる信号の送信の指示とは、各々の処理が独立して実行されるため、全ての従装置に対して情報伝送の遅延要求とアクセスの公平性を保証することができる。
この第３の実施の形態において、図４に示したように、下りの１フレームは５６スロット、上りの１フレームは５３スロットからなり、これらの伝送フレームに基づいて、主装置２０から従装置１０−１〜１０−ｍへの下りがＴＤＭ（Time Division Multiplex）、従装置１０−１〜１０−ｍから主装置２０への上りがＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access）の多重方式により、下り５３バイト、上り５６バイトのセルがそれぞれ送受信される。
また、 図５に示したように、下り伝送フレームには、２８セルに１セルの割合で１フレームに２つのＰＬＯＡＭセルが含まれており、最初のＰＬＯＡＭセルＰＬＯＡＭ１には従装置１０−１〜１０−ｍからの上りセルを要求するグラントが２７個、二番目のＰＬＯＡＭセルＰＬＯＡＭ２にはグラントが２６個あり、合計５３個のグラントが含まれている。
ＰＬＯＡＭセルＰＬＯＡＭ１のグラントは上り伝送フレームのセル１からセル２７に対応し、ＰＬＯＡＭセルＰＬＯＡＭ２のグラントは上り伝送フレームのセル２８からセル５３に対応する。
主装置２０は、図５に示したＰＬＯＡＭセルのグラントに、従装置１０−１〜１０−ｍのＩＤ番号等の識別子を書き込むことで、上り伝送フレーム内のどのスロットに、どの従装置１０−１〜１０−ｍがセルを送信できるかを指示することができる。
従装置１０−１〜１０−ｍのＩＤ番号は、主装置２０で管理され、システムに加わる全ての従装置１０−１〜１０−ｍには、初期の段階でＩＤ番号が通知される。
このＩＤ番号により、主装置２０ではどの従装置１０−１〜１０−ｍからのセルであるかが識別され、各従装置１０−１〜１０−ｍでは受信したセルが自分宛てであるかが識別される。
従装置１０−１〜１０−ｍは、ＰＬＯＡＭセルに該従装置１０−１〜１０−ｍの識別子が書き込まれていた場合、グラントに対応する上り伝送フレームのスロットにセルを送信することができ、この方法により光伝送路上でセルが衝突することを回避できる。
従装置１０−１〜１０−ｍは、セルの送信に先立ち、主装置２０からの指示によりセルの送信に必要な情報量を申告する。
主装置２０から従装置１０−１〜１０−ｍへ情報量の申告を指示する方法の詳細、および、従装置１０−１〜１０−ｍから主装置２０へ情報量を申告する方法の詳細については、第１若しくは第２の実施の形態と同様である。
従装置１０−１〜１０−ｍから情報量の申告を受けた主装置２０は、申告された情報量に基づいて特定の最大値以下で各従装置１０−１〜１０−ｍにセルの送信を許可する許可量を算出し、この許可量に基づいて、図５に示したＰＬＯＡＭセルのグラントを用いてセルの送信を従装置１０−１〜１０−ｍへ指示する。
主装置１０における許可量の算出方法およびＰＬＯＡＭセルを用いた送信の指示方法の詳細は、第１若しくは第２の実施の形態と同様である。
主装置２０は、上述した許可量に基づくセルの送信の指示後に、ＰＬＯＡＭセルに未使用のグラントがある場合には、各従装置１０−１〜１０−ｍへセルの送信を逐次的に指示することで、バースト的な通信をより良好に行うことが可能になる。
例えば、ＰＬＯＡＭセルに未使用のグラントが多い場合は、従装置１０−１〜１０−ｍから申告された情報量が少なく、通信のトラヒックが低いことを意味する。
このような場合は、各従装置１０−１〜１０−ｍへセルの送信を逐次的に指示することにより、バースト的に発生するセルをより迅速に転送することが可能になるため、従装置１０−１〜１０−ｍが信号を送信するまでに必要な待ち時間と、信号を一時的に蓄積するために必要なバッファメモリ量を削減し、通信効率を向上させることができる。
また、バースト的な通信においては、信号の送信間隔がランダムになるため、通信のトラヒックが高い場合でも、ＰＬＯＡＭセルに未使用のグラントが存在する場合があり得る。
このような場合においても、未使用のグラントを用いて各従装置へセルの送信を逐次的に指示することにより同様の効果を得ることができる。
図２２は、ＰＬＯＡＭセルのグラントを用いて、従装置１０−１〜１０−ｍへ信号の送信の指示を設定する上述した第３実施の形態のフローチャートである。 ここで、逐次的なセルの送信の指示は、許可量に基づくセルの送信の指示後に従装置１０−１〜１０−ｍのＩＤ番号等の識別子をＰＬＯＡＭセルの未使用のグラントに順番に割り当てることで容易に実施できる。また、逐次的なセルの送信の指示は、稼働している従装置のみに対して実施することにより、より効率的に行うことが可能になる。
図２２において、この処理が開始されると、まず、従装置１０−１〜１０−ｍから申告された情報量に基づいて、特定の最大値以下で信号の送信を連続的に指示する。この送信の指示はＰＬＯＡＭセルのグラントに書き込む（ステップ６２１）。
次に全ての情報量に対する送信の指示後、ＰＯＬＡＭセルに未使用のグラントが存在するかを調べる（ステップ６２２）。
ここで、ＰＯＬＡＭセルに未使用のグラントが存在する場合は（ステップ６２２でＹＥＳ）、未使用のグラントを用いて、各従装置１０−１〜１０−ｍへ信号の送信を逐次的に指示する。この送信の指示は、ＰＬＯＡＭセルの未使用のグラントに書き込む（ステップ６２３）。なお、ＰＯＬＡＭセルに未使用のグラントが存在しない場合は（ステップ６２３）、そのままこの処理を終了する。
また、逐次的なセルの送信の指示は、稼働している従装置のみに対して実施することにより、より効率的に行うことが可能になる。
図２２において、特定の最大値以下で信号の送信を指示する方法と、ＰＬＯＡＭセルのグラントに逐次的にセルの送信を指示する方法とは、それぞれの処理が独立している。
そのため、逐次的にセルの送信を指示する場合でも、各従装置に対して情報伝送の遅延要求とアクセスの公平性を保証することができる。
このような構成によると、特定の最大値以下で従装置１０−１〜１０−ｍが上りの伝送路を独占的に使用して、信号を連続的に送信することができる。
さらに、従装置１０−１〜１０−ｍから申告された情報量が少なく、ＰＬＯＡＭセルのグラントに空きがある場合には、各従装置１０−１〜１０−ｍへ信号の送信を逐次的に割り当てることによって、バースト的に発生するセルをより迅速に転送することを可能にし、従装置１０−１〜１０−ｍが信号を送信するまでに必要な待ち時間と、信号を一時的に蓄積するために必要なバッファメモリ量を削減し、通信効率を向上させることができる。
次に、上記説明した第３の実施の形態によるアクセス方式と、従来のアクセス方式であるＴＤＭＡをシミュレーションで比較した結果について説明する。
図２３は、第２の実施の形態によるアクセス方式と、スロットを固定的に割り当てるＴＤＭＡにおいて、伝送路の負荷率に応じて従装置からバースト的な信号を送信する場合に、従装置１０−１〜１０−ｍから信号が送信されるまでの最大送信待ち時間を比較した結果である。
シミュレーションの構成として、この第３実施の形態によるアクセス方式およびＴＤＭＡでは、図１に基づいて、光伝送路３０を介して３２台の従装置１０−１〜１０−３２と１台の主装置２０を接続し、伝送容量を１５５。５２Ｍビット／秒、主装置と各従装置との距離を２０ｋｍ、伝搬遅延時間を１００μ秒としたポイント・マルチポイント通信システムを構成した。
また、この第３の実施の形態によるアクセス方式では、情報量の申告を指示するグラントの間隔を５３とし、１回／上り伝送フレームの割合で従装置が情報量を申告するようにし、システムで定められる情報伝送の遅延許容時間を０。１秒として、従装置に信号の送信を許可する許可量の最大値を定めた。
また、ＴＤＭＡでは、光伝送路の伝送容量を従装置の総数で割り、各従装置へ４．８６Ｍビット／秒を固定的に割り当てた。
図２３において、横軸は伝送路の負荷率であり、縦軸は従装置１０−１〜１０−ｍおよび端末で発生した信号が送信されるまでの最大送信待ち時間である。
図２３から明らかなように、この第３の実施の形態のアクセス方式は、主装置２０が従装置１０−１〜１０−３２に対して帯域を動的に割り当てるため、通信のトラヒックが増えた場合でも、ＴＤＭＡのように最大送信待ち時間が増えることなく比較的低い値で安定しており、バーストトラヒックの収容に優れていることが分かる。
負荷率８０％では、この発明のアクセス方式の最大送信待ち時間がＴＤＭＡに比べて約１／７である。
図２４は、上記説明した第３の実施の形態によるアクセス方式と、未使用のグラントを用いて信号の送信の指示をしなかった場合の平均送信待ち時間をシミュレーションによって比較した結果であり、シミュレーションの構成は上記の場合と同様である。
図２４から明らかなように、この第３の実施の形態のアクセス方式では、未使用のグラントを用いて各従装置１０−１〜１０−ｍへ信号の送信を逐次的に指示することにより、平均送信待ち時間が短くなっていることが分かる。
従って、従装置１０−１〜１０−ｍが信号を送信するまでに必要な待ち時間と、信号を一時的に蓄積するために必要なバッファメモリ量を削減し、通信効率を向上させることができ、バースト的なトラヒックの収容に関して非常に優れていることが分かる。
また、伝送路の負荷率が高い場合においても、ＰＬＯＡＭセルの未使用のグラントを使用することにより、平均送信待ち時間が短縮され、同様の効果が得られていることが分かる。
次に、この発明に係るポイント・マルチポイント通信システムの第４の実施の形態について説明する。
図４に示した上り伝送フレームでは、１台の従装置１０−１〜１０−ｍからのセルを１スロットで伝送するが、この第４の実施の形態では、スロットを複数に分割したミニスロットを構成することにより、複数の従装置１０−１〜１０−ｍからのセルを１スロットで伝送することができるように構成される。
図２５は、図４に示した上り伝送フレームの１スロットを８個のミニスロットに分割した例を示したものである。
ここでは説明の都合上、１ミニスロットを７バイトとし、このミニスロットによって３バイトのオーバヘッドと、４バイトのデータからなるミニセルが伝送されるように構成されている。
従って、通常は、１台の従装置１０−１〜１０−ｍから送信された５６バイトのセルが１スロットで伝送されるが、このミニスロットを構成した場合では、最多で８台の各従装置１０−１〜１０−ｍから送信された７バイトのミニセルを１スロットで伝送することができる。
なお、ミニスロットおよびミニセルの大きさは、システムで任意に設定することが可能であり、例えば、１ミニスロットを１４バイトとした場合は、最多で４台の各従装置１０−１〜１０−ｍから送信された１４バイトのミニセルを１スロットで伝送できることになる。
以下に、上記のミニスロットを用いて、主装置２０が従装置１０−１〜１０−ｍに対して情報量の申告を指示し、従装置１０−１〜１０−ｍが主装置２０に対して情報量の申告をする方法について説明する。
まず、ミニスロットを用いる場合は、主装置２０からの指示に従ってミニセルを送信する従装置１０−１〜１０−ｍを特定するために、従装置１０−１〜１０−ｍを複数のグループに分け、各従装置１０−１〜１０−ｍにグループのＩＤ番号を予め割り当てる必要がある。
ここで、グループのＩＤ番号は、従装置１０−１〜１０−ｍのＩＤ番号と１スロットに含まれるミニスロットの総数Ｓとに基づいて式（３）より求めることができる。
グループのＩＤ番号 ＝ 従装置のＩＤ番号÷Ｓ＋１ … （３）
但し、従装置１０のＩＤ番号は、従装置１０−１〜１０−ｍの総数をｍとした時に、１≦従装置のＩＤ番号≦ｍ、を満たす重複しない値が各従装置１０−１〜１０−ｍに割り当てられる。
例えば、従装置１０−１〜１０−ｍの総数を３２とし、図２２のように１スロットを８個のミニスロットに分割した場合、８台の従装置１０−１〜１０−ｍを１グループとした４つのグループに分けることができ、各従装置１０−１〜１０−ｍには式（３）に基づいて、１≦グループのＩＤ番号≦４、を満たすいずれかの値が割り当てられる。
主装置２０が従装置１０−１〜１０−ｍに対して、ミニスロットを用いて情報量の申告をするように指示する場合は、図６乃至図１０のフローチャートにおいて、特定の従装置１０−１〜１０−ｍに対して情報量の申告を指示する代わりに特定のグループに対して情報量の申告を指示するように変更すればよい。
従装置１０−１〜１０−ｍは、図７乃至図１０のフローチャートにおいて、主装置２０からの指示を判断する処理部分で、該従装置１０−１〜１０−ｍのＩＤ番号に基づいた判断のかわりに該従装置１０−１〜１０−ｍのグループ番号に基づいた判断をするように変更すればよい。
従装置１０−１〜１０−ｍは、該従装置１０−１〜１０−ｍに対してミニスロットを用いて情報量の申告が指示されたと判断した場合、情報量の申告を示すセル識別子、カウンタで計数された情報量、および該従装置１０のＩＤ番号を少なくとも書き込んだミニセルを作成し、上り伝送フレームのミニスロットにより、送信部を介して作成したミニセルを主装置２０へ送信する。
なお、従装置１０−１〜１０−ｍが用いるミニスロットの番号＃ｓは、従装置１０−１〜１０−ｍのＩＤ番号、グループのＩＤ番号、および、１スロットに含まれるミニスロットの総数Ｓに基づいて、式（４）より求められる。
＃ｓ ＝ 従装置のＩＤ番号−（（グループのＩＤ番号−１）×Ｓ）…（４）
図２６は、上記第４の実施の形態において、従装置１０−１〜１０−ｍのＩＤ番号と式（４）より求められたミニスロットの番号＃ｓとの対応を示したものである。
また、主装置２０が従装置１０−１〜１０−ｍに対してミニスロットを用いて情報量の申告をするように指示する間隔は、第１若しくは第２の実施の形態で述べた同様の方法を適用することが可能であり、ＰＬＯＡＭセルのグラントの使用状態に応じて動的に更新することにより通信の効率を高めることができる。
さらに、この実施の第４の実施の形態では、情報量の申告に関してミニスロットを用いる方法について説明したが、主装置２０が従装置１０−１〜１０−ｍに対して信号の送信を指示し、従装置１０−１〜１０−ｍが主装置２０に対して信号を送信する場合にも、ミニスロットを用いることができる。
次に、上記説明したこの発明の第４の実施の形態によるアクセス方式と、従来のＴＤＭＡ、およびＣＳＭＡ／ＣＤによるアクセス方式とをシミュレーションで比較した結果について説明する。
図２７は、第１の実施の形態に関して示した同様のシミュレーション構成により、この発明の第４の実施の形態によるアクセス方式と従来のＴＤＭＡ、およびＣＳＭＡ／ＣＤによるアクセス方式とを比較した結果である。
ここで、このシミュレーションでは、この発明の第４の実施の形態のアクセス方式において、情報量の申告に関してミニスロットを利用し、第１の実施の形態の場合と同様に、伝送路の負荷率に応じた最大送信待ち時間を比較した。
なお、図２７では、負荷率が低い場合の差が分かるように、縦軸を拡大して表示している。
図２７から明らかなように、この発明の第４の実施の形態によるアクセス方式は、伝送路の負荷率が高くなり、バーストトラヒックが増えた場合でも、ＴＤＭＡやＣＳＭＡ／ＣＤによるアクセス方式のように最大送信待ち時間が増えることなく比較的低い値で安定しており、バーストトラヒックの収容に優れていることが分かる。
さらに、情報量の申告に関してミニスロットを利用することにより、負荷率が低い場合でも、ＣＳＭＡ／ＣＤによるアクセス方式と比べて同等の結果が得られていることが分かる。
負荷率１０％では、この発明の第４の実施の形態のアクセス方式の最大送信待ち時間がＴＤＭＡによるアクセス方式に比べて約１／１０、ＣＳＭＡ／ＣＤによるアクセス方式と比べてほぼ同等であり、負荷率８０％では、この発明の第４の実施の形態のアクセス方式の最大送信待ち時間がＴＤＭＡによるアクセス方式に比べて約１／５であり、ＣＳＭＡ／ＣＤによるアクセス方式に比べて約１／１４であり、このミニスロットを用いることで、通信効率が向上していることが分かる。
図２８は、同様のシミュレーションにより、従装置１０−１〜１０−ｍおよび端末のバッファメモリに蓄積された信号の量を比較した結果であり、縦軸はバッファメモリの最大信号蓄積量である。
なお、図２８では、負荷率が低い場合の差が分かるように、縦軸を拡大して表示している。
図２８から明らかなように、この発明の第４の実施の形態によるアクセス方式は、伝送路の負荷率が高くなり、バーストトラヒックが増えた場合でも、ＴＤＭＡやＣＳＭＡ／ＣＤによるアクセス方式のように最大信号蓄積量が増えることなく比較的低い値で安定しており、バーストトラヒックの収容に優れ、従装置１０−１〜１０−ｍに必要なバッファメモリ量を削減できることが分かる。
さらに、負荷率が低い場合でもＴＤＭＡによるアクセス方式より優れており、ＣＳＭＡ／ＣＤによるアクセス方式と比べてもほとんど差がない結果が得られていることが分かる。
負荷率８０％では、この発明の第４の実施の形態のアクセス方式の最大信号蓄積量がＴＤＭＡによるアクセス方式に比べて約１／２、ＣＳＭＡ／ＣＤによるアクセス方式に比べて約１／４であり、ミニスロットを用いることで、通信効率が向上し、従装置に必要なバッファメモリ量を削減できることが分かる。
次に、この発明に係るポイント・マルチポイント通信システムの第５の実施の形態について説明する。
この第５の実施の形態においては、従装置１０−１〜１０−ｍへ情報信号の送信を許可する許可量の特定の最大値ｋを、従装置１０に対する課金、契約、緊急度および優先度等の違いにより、従装置１０−１〜１０−ｍごとに個別な値を定めるように構成される。
この場合、従装置１０−１〜１０−ｍごとの特定の最大値ｋｉビット（ｉ＝１、…、ｍ）は、図２９に示す帯域割当のように、従装置１０の総数をｍ（ｍは整数）、従装置１０−１〜１０−ｍが稼動している割合をα（０＜α≦１．０）、ポイント・マルチポイント通信の情報伝送容量をｒビット／秒とし、システムで定められる情報伝送の遅延許容時間をｔｄ秒としたときに、
Σｋｉ≦ｒ×ｔｄ …（５）
の関係を満たすように、従装置１０−１〜１０−ｍの個々に決定される。ここで、Σはｉについて１からαｍまでの加算を示す。なお、従装置１０−１〜１０−ｍが稼動している割合αは、式（２）によって同様に求められる。
許可量Ｇｉは、図１３に示したフローチャートにおいて、ｋの代わりにｋｉとすることによって求められる。
ＰＬＯＡＭセルの送信時に従装置ｉへ信号の送信を指示する指示量ｇｉは、図１４および図１５に示したフローチャートによって同様に求められる。
なお、上記第１乃至第５の実施の形態においては、セルの多重方式をＴＤＭおよびＴＤＭＡとしたが、この発明によるアクセス方式は、例えばＦＤＭ（Frequency Division Multiplex）、ＦＤＭＡ（Frequency Division Multiple Access）、ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）等にしても容易に実施することができる。
このように上記第１乃至第５の実施の形態によれば、従装置１０−１〜１０−ｍは信号の送信に必要な情報量を主装置２０へ申告し、主装置２０は各従装置１０−１〜１０−ｍから申告された情報量に基づいて信号の送信を指示するので、数Ｍバイト規模の信号をバースト的に送信する場合でも、伝送路上で信号の衝突が全く起こらず、ＣＳＭＡ／ＣＤのようにスループットが低下しない。
また、従装置１０−１〜１０−ｍに対して情報量を申告するように指示する間隔を動的に更新したり、スロットを複数に分割したミニスロットを構成することにより、通信の効率をさらに向上させることができる。
信号の送信を許可する許可量は、従装置１０−１〜１０−ｍからの申告に基づいて、情報伝送容量を１００％有効利用できるように動的かつ効率的に算出されるので、バーストトラヒックや従装置１０−１〜１０−ｍの数が増加したような混雑時でも高いスループットが得られる。
許可量の最大値ｋビットは、従装置１０−１〜１０−ｍの総数をｍ（ｍは整数）とし、従装置１０−１〜１０−ｍが稼動している割合をα（０＜α≦１．０）とし、情報伝送容量をｒビット／秒とし、システムで定められる情報伝送の遅延許容時間をｔｄ秒としたときに、
ｋ≦（ｒ×ｔｄ）／（α×ｍ）
の関係を満たすように決定する。
従って、従装置１０−１〜１０−ｍは最大でｋビットの信号を送信する間、上り方向の伝送路を独占的に使用できるので、大規模な信号を連続的に送信することが可能である。
また、上式に基づいて許可量を決定した場合は、全ての従装置１０−１〜１０−ｍがｋビットの信号を送信した場合でも、その送信に必要な時間はｔｄ秒なので、全ての従装置１０−１〜１０−ｍに対して情報伝送の遅延許容時間ｔｄを保証することができる。
全ての従装置１０−１〜１０−ｍは、この遅延許容時間ｔｄ秒以内で、信号を必ず送信できるのでアクセスの公平性と情報伝送の遅延許容時間を保証することができる。
さらに、従装置１０−１〜１０−ｍが信号を送信するまでの最大送信待ち時間は、伝送路の負荷率が高くなり、バーストトラヒックが増えた場合でも、ＴＤＭＡやＣＳＭＡ／ＣＤのように増加することなく低い値で安定しており、負荷率が低い場合でも、ＴＤＭＡより優れており、ＣＳＭＡ／ＣＤと比べてもほとんど差がない結果が得られる。
また、この実施の形態において、従装置１０−１〜１０−ｍのバッファメモリにおける最大信号蓄積量は、伝送路の負荷率が高くなり、バーストトラヒックが増えた場合でも、従来の方式のように増加することなく低い値で安定しており、負荷率が低い場合でも、ＴＤＭＡより優れており、ＣＳＭＡ／ＣＤと比べてもほとんど差がない結果が得られ、従装置１０−１〜１０−ｍに必要なバッファメモリ量を削減できる。
このような構成によると、バースト的なトラヒックの収容に関して非常に優れているポイント・マルチポイント通信システムのアクセス方式を提供することが可能になる。
図３０は、この発明の第６の実施の形態によるポイント・マルチポイント通信システムで採用されるパケットの多重方式であるＴＤＭおよびＴＤＭＡのフレーム周期を説明する図である。
なお、この第６の実施の形態において、システム構成は図１に示した構成と同様であり、従装置１０−１〜１０−ｍおよび主装置２０の構成は、図２および図３に示した構成と同様である。
図３０において、パケットの多重方式であるＴＤＭおよびＴＤＭＡのフレーム周期は、１msとし、1フレーム内には、情報領域、制御領域、遅延制御領域が設けられる。
従装置１０−１〜１０−ｍの総数を３２、伝送容量を１５５．５２Ｍ（bit/sec）、固定長のパケットサイズを６０（byte）、遅延制御領域を１１１（μs）とすると、図３０に示した例では、情報領域と制御領域がそれぞれ２５６および３２パケット分のタイムスロットからなり、図中の＃ｎはタイムスロットの番号を示している。
情報領域は、主装置２０と従装置１０−１〜１０−ｍ間で情報パケットの送受信に用いられる。制御領域は、主装置２０と従装置１０−１〜１０−ｍ間で制御パケットの送受信に用いられ、３２の従装置１０−１〜１０−ｍ全てがフレーム周期毎に制御パケットを送受信できる分のタイムスロットが確保されている。
遅延制御領域は、主装置２０と各従装置１０−１〜１０−ｍ間の伝送距離にばらつきがある場合に、パケットの送信時間を調整するために用いられ、伝送距離が１０(km)であることを想定したサイズが確保されている。ここで、伝送距離が短くパケットの伝送遅延にばらつきがない場合は、遅延制御領域を特に設けなくてもよい。
なお、ＴＤＭおよびＴＤＭＡのフレーム周期、フレーム内の領域構成、および各領域の位置とサイズは、システムで任意に設定してよい。例えば、遅延制御領域をフレーム毎に設けず特定の時間周期でフレームに挿入するようにして情報領域のサイズをより広く確保するマルチフレーム構成などが考えられる。さらに、フレームフォーマットは、上りおよび下り方向で異なる構成にしてもよい。
図３１は、この第６の実施の形態によるポイント・マルチポイント通信システムにおけるアクセス方式の制御手順を示すシーケンス図である。
図３１において、まず、主装置２０へ情報信号を送信する従装置１０−１〜１０−ｍは、送信する情報信号を一時的にバッファメモリ１５に蓄積し、この蓄積された情報信号の蓄積量を送信部１３を介して主装置２０へ申告する（図３１(1-1)）。ここで、ｉは個々の従装置を表わし、従装置の総数をｍ(ｍは整数)とした場合、ｉ＝１，２、…ｍである。
従装置１０−１〜１０−ｍからの申告を受けた主装置２０は、申告された蓄積量Ｒｉに基づいて、各従装置１０−１〜１０−ｍに対して送信を許可する情報量Ｎｉを特定の最大値ｋ(bit)以下で算出する（図３１(1-2)）。ここで、特定の最大値ｋは、図５に示す帯域割当てのように、従装置の総数ｍを、従装置が稼動している割合をα（０＜α≦１．０）、情報伝送容量をｒ(bit/sec)とし、システムで定められる情報伝送の遅延許容時間をｔｄ(sec)としたときに、 式（１）の関係を満たすように決定される。なお、従装置１０−１〜１０−ｍが稼動している割合αは、式（２）より求められ、全ての従装置１０−１〜１０−ｍが稼動している割合は、α＝１．０である。
主装置は情報量Ｎｉを算出した後に、フレーム周期毎に従装置へ通知する情報量ｎｉを情報量Ｎｉから算出し、この情報量ｎｉを従装置１０−１〜１０−ｍに対して通知する（図３１(1-3)）。
ここで、情報量Ｎｉと別に情報量ｎｉを求める理由は、算出された情報量Ｎｉが１フレームで送信可能な情報伝送容量を越えていた場合に、従装置１０−１〜１０−ｍに対して連続するフレームで情報量Ｎｉを完全に通知するためである。 主装置２０から情報量ｎｉの通知を受けた従装置１０−１〜１０−ｍは、この情報量ｎｉ以下で一時的に蓄積されている情報信号を主装置２０へ送信する（図３１(1-4)）。
以後は、図３１に示した(2-1)〜(2-4)のように、上記の手順を順次繰り返す。 なお、情報量ｎｉは実装の便宜上必要なパラメータであり、主装置２０から従装置１０−１〜１０−ｍへ情報量Ｎｉを通知し、従装置１０−１〜１０−ｍ側で情報量Ｎｉ以下の情報信号を１フレーム以内で送信可能かを判断し、必要に応じて情報信号の送信を制御するなどしてもよい。
この第６の実施の形態のポイント・マルチポイント通信システムにおけるこのアクセス方式では、図１２に示した帯域割当てのように、主装置２０で算出された情報量以下で、情報量の通知を受けた従装置１０−１〜１０−ｍが上り方向の伝送路を独占的に使用して、情報信号を連続的に送信することができる。
なお、ここでは説明の都合上、従装置１０−１〜１０−ｍの総数を３２とし、光伝送路３０の伝送容量を主装置２０から従装置１０−１〜１０−ｍへの下り方向、従装置１０−１〜１０−ｍから主装置２０への上り方向ともに１５５．５２Ｍ（bit/sec）とする。
ここで、例えば、下り方向の伝送容量を６２２．０８Ｍ（bit/sec）として、上りおよび下り方向で伝送容量が非対称な構成にしてもよい。また、従装置１０−１〜１０−ｍの総数および伝送容量はシステムで任意に設定してよい。
また、主装置２０と従装置１０−１〜１０−ｍ間では、上述の光伝送路３０を介して、下り方向がＴＤＭ（Time Division Multiplex）、上り方向がＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access）の多重方式によって、６０（byte）の固定長パケットが送受信されるとする。
このパケット内には、図３２に示すように、ヘッダ領域と、パケット識別領域と、従装置識別領域と、機能拡張のために予約された予約領域と、通信領域とが少なくとも含まれる。
ヘッダ領域には、光伝送路３０上でパケットの衝突を回避するためのガードとバースト信号の受信をするためのプリアンブルとパケットのヘッダとそれ以外の部分を区別するためのデリミタが書き込まれる。
また、パケット識別領域には、主装置２０および従装置１０−１〜１０−ｍでパケットの種類を識別するために、パケット種別番号が書き込まれる。
このパケット種別番号は、図３３に示すように、パケット種別毎の個別な値がシステムで予め定められている。
また、従装置識別領域には、図３４に示すように、従装置１０−１〜１０−ｍ毎に個別に割り振られた従装置番号が書き込まれる。従装置番号は主装置２０で管理され、システムに加わる全ての従装置１０−１〜１０−ｍには、初期の段階で主装置２０から従装置番号が通知されている。
この従装置番号により、主装置２０ではどの従装置１０−１〜１０−ｍからのパケットであるかが識別され、各従装置１０−１〜１０−ｍでは受信したパケットが自分宛てであるかが識別される。
予約領域は、主装置２０と従装置１０−１〜１０−ｍ間で、盗聴対策のための秘話鍵や、パケットのタイムスタンプ（送信時刻や送信回数など）を送受信することなどに用いられる。
通信領域は、主装置２０と従装置１０−１〜１０−ｍ間で、情報信号を送受信したり、蓄積量の申告や情報量の通知をしたり、構成管理、障害管理、課金管理、トラヒック管理およびセキュリティー管理などのＯＡＭ（Operation Administration & Maintenance）などに用いられる。
なお、パケットのサイズおよびフォーマットは、システムで扱うサービスの特性などに応じて任意に設定してよく、パケット種別番号と従装置番号もシステムの構成に応じて任意に設定してよい。
さらに、秘話鍵およびタイムスタンプの送受信や、種々のOAMなどは、その実施内容などに応じて、パケットの予約領域や通信領域を適宜用いるようにしてよい。
パケットの多重方式であるＴＤＭおよびＴＤＭＡのフレーム周期は、図３０に示したように１msとし、1フレーム内には、情報領域、制御領域、遅延制御領域が設けられる。
従装置１０−１〜１０−ｍの総数を３２、伝送容量を１５５．５２Ｍ（bit/sec）、固定長のパケットサイズを６０（byte）、遅延制御領域を１１１（μs）とすると、図３０に示した例では、情報領域と制御領域がそれぞれ２５６および３２パケット分のタイムスロットからなり、図中の＃ｎはタイムスロットの番号を示している。
情報領域は、主装置２０と従装置１０−１〜１０−ｍ間で情報パケットの送受信に用いられる。制御領域は、主装置２０と従装置１０−１〜１０−ｍ間で制御パケットの送受信に用いられ、３２の従装置１０−１〜１０−ｍ全てがフレーム周期毎に制御パケットを送受信できる分のタイムスロットが確保されている。
遅延制御領域は、主装置２０と各従装置１０−１〜１０−ｍ間の伝送距離にばらつきがある場合に、パケットの送信時間を調整するために用いられ、伝送距離が１０(km)であることを想定したサイズが確保されている。ここで、伝送距離が短くパケットの伝送遅延にばらつきがない場合は、遅延制御領域を特に設けなくてもよい。
なお、ＴＤＭおよびＴＤＭＡのフレーム周期、フレーム内の領域構成、および各領域の位置とサイズは、システムで任意に設定してよい。例えば、遅延制御領域をフレーム毎に設けず特定の時間周期でフレームに挿入するようにして情報領域のサイズをより広く確保するマルチフレーム構成などが考えられる。さらに、フレームフォーマットは、上りおよび下り方向で異なる構成にしてもよい。
さて、図２に示した従装置１０（１０−１〜１０−ｍ）の入力ポートおよび図３に示した主装置２０の入力ポートには、端末あるいは他のネットワークから、音声、映像およびデータなどのような情報信号が入力される。
この情報信号は入力部１１および２１をそれぞれ介してバッファメモリ１５および２５に送られ、バッファメモリ１５および２５内で一時的に蓄積される。
このバッファメモリ１５および２５における情報信号の蓄積方法としては、FIFO（First In First Out）などが考えられる。
なお、この情報信号は、例えばATMセルやイーサネット(登録商標)パケットのように、バッファメモリ１５および２５に蓄積される段階でセル化あるいはパケット化されていてもよい。
また、この第６の実施の形態においては、図３５に示すように、情報パケットの通信領域のサイズを５３(byte)としたので、入力される情報信号がＡＴＭセルであると整合性がよい。また、情報信号がイーサネット(登録商標)パケットの場合は、ＡＴＭのＡＡＬ Ｔｙｐｅ５にマッピングすることで整合性がよくなる。
図２に示した従装置１０では、バッファメモリ１５に一時的に蓄積されている情報信号の蓄積量が、カウンタ１６で随時カウントされる。この蓄積量は、情報信号の送信に必要なパケット数を単位として、整数でカウントされるとする。
例えば、図３５に示した情報パケットでは、図３２に示したパケットフォーマットの通信領域（５３byte）で情報信号が伝送される。従って、蓄積量は、５３(byte)分の情報信号が１パケットに換算されてカウントされる。
このカウント方法としては、バッファメモリ１５への情報信号の入力およびバッファメモリ１５からの情報信号の出力に応じて随時カウントする方法、バッファメモリ１５にFIFOで蓄積されている情報信号の先頭アドレスと末尾アドレスの差から求める方法などが考えられる。
蓄積されている情報信号が５３(byte)未満の場合には、送信に１パケット必要としてカウントしてもよいし、５３(byte)になるまでカウントしなくてもよい。なお、蓄積量は、ビットあるいはバイトを単位とした整数値でカウントするようにしてもよい。
上記のように、情報信号の蓄積量を送信に必要なパケット数でカウントすることは、主装置２０へ申告する値が小さくなるので効率がよい。
蓄積量カウンタ１６でカウントされた情報信号の蓄積量は、制御部１７にて読み取られる。制御部１７では、この蓄積量を主装置へ申告するために制御パケットが作成される。
制御パケットは、図３６に示すように、図３２に示したパケットフォーマットの通信領域が蓄積量を申告するための蓄積量申告領域となっている。
蓄積量カウンタ１６から読み取られた蓄積量は、この蓄積量申告領域に書き込まれる。パケット識別領域には、蓄積量を申告するパケットであることを示すパケット種別番号01hが書き込まれる。従装置識別領域には、主装置２０から該従装置１０−１〜１０−ｍに予め割り振られた従装置番号が書き込まれる。なお、蓄積量は、前回の申告時からの差分を申告するようにしてもよい。
上記のように、制御部１７にて制御パケットの各領域に必要な情報が書き込まれた後、この制御パケットは送信部１３へ送られる。なお、ヘッダ領域は、必要な情報を制御部１７で書き込む代わりに、送信部１３で書き込むようにしてもよい。
さらに、蓄積量申告領域は、必要に応じて蓄積量を申告する以外の目的で使用してもよく、図３２に示した通信領域で蓄積量を申告する代わりに、予約領域を用いるようにしてもよい。
制御部１７から送信部１３に送られた制御パケットは、フレーム内に設けられた制御領域のタイムスロットによって主装置２０へ送信される。
なお、送信をするタイミングとタイムスロットの番号は、制御部１７から指示される。
例えば、図３０に示したフレームの制御領域には、３２の従装置１０−１〜１０−ｍ全てがフレーム周期毎に制御パケットを送受信できる分のタイムスロットが設けらる。このフレームフォーマットで制御パケットを送信する場合は、主装置２０から予め通知されたタイムスロットの位置を使用して送信するように制御される。
このタイムスロットは、従装置１０−１〜１０−ｍの制御パケットが光伝送路３０上で衝突しないように、従装置１０−１〜１０−ｍ毎に個別な位置が割り当てられているとする。
なお、蓄積量を申告する周期は、従装置１０−１〜１０−ｍの総数やサービスクラスの種類などに応じてシステムで任意に設定してよく、この設定に基づいて図３０に示した例のようなフレームフォーマットの一部が決定される。
図３に示した主装置２０において、受信ポートを介して受信された各従装置１０−１〜１０−ｍからのパケットは、受信部２４においてヘッダが取り除かれた後に、パケットに書き込まれたパケット種別番号に基づいて識別される。
識別されたパケットが情報パケットの場合は、出力部２２に送られ、蓄積量を申告する制御パケットの場合は、記憶部２６に送られる。
記憶部２６内には、図３７に示すように、従装置１０−１〜１０−ｍから申告された蓄積量が記憶される蓄積量テーブル（図３７（ａ））、従装置１０−１〜１０−ｍへ送信を許可する情報量が記憶される情報量テーブル（図３７（ｂ））、フレーム周期毎に従装置１０−１〜１０−ｍへ通知する情報量が記憶される通知テーブル（図３７（ｃ））が設けられている。
各テーブルの蓄積量Ｒｉ、情報量Ｎｉおよびの初期値は０であり、従装置番号ｉには各従装置１０−１〜１０−ｍに対して個別に割り当てられた値が書き込まれている。
受信部２４から蓄積量を申告する制御パケットを受けた記憶部２６では、制御パケットの従装置識別領域と蓄積量申告領域から、それぞれに書き込まれた従装置番号と蓄積量を読み取る。この読み取られた蓄積量に基づいて蓄積量テーブル内で従装置番号が一致する蓄積量が更新される。
例えば、図３８に示すように、各従装置１０−１〜１０−ｍのバッファメモリ１５に蓄積された情報信号の蓄積量がカウントされていた場合、主装置２０が制御パケットを受信した後の蓄積量テーブルは、図３７から図３８のように更新される。なお、図３７および図３８に示した蓄積量の単位はパケットである。
制御部２７では、記憶部２６の蓄積量テーブルに基づいて、各従装置１０−１〜１０−ｍに送信を許可する情報量が算出される。この情報量は、式（１）で決定された特定の最大値ｋ以下となるように算出される。式（１）の情報伝送容量ｒは、フレームの情報領域で、情報信号を伝送可能な容量である。例えば、図３５に示した情報パケットおよび図３０に示したフレームフォーマットでは、ｒ＝１０８．５４４Ｍ(bit/sec)である。
また、情報伝送の遅延許容時間ｔｄは、システムで扱うサービスクラスなどを基準にして設定される。例えば、遅延を許容しない音声系のサービスクラスでは、０．００１〜０．１(sec)程度の値が妥当であると考えられる。逆に、ある程度の遅延を許容するデータ系のサービスクラスでは、情報信号の送信を完了する迄に人間が気にならない時間などを考慮すると、０．１〜１(sec)程度の値が妥当と考えられる。
例えば、ｍ＝３２、α＝１．０、ｒ＝１０８．５４４Ｍ(bit/sec)とし、ｔｄ＝０．０１２５(sec)にした場合、各従装置に送信を許可する情報量の最大値ｋは４２４００(bit)となり、図３４に示した情報パケット数に換算すると１００パケットとなる。
なお、式（２）における稼動中の従装置数は、主装置２０の制御部２７にてカウントされるとする。例えば、この方法としては、従装置１０−１〜１０−ｍからの制御パケットの到達を監視し、フレーム周期毎に制御パケットを送信してくる従装置を稼働中としてカウントすることが考えられる。その他にも、主装置２０から従装置へポーリングをし、ポーリングの応答をする従装置を稼働中としてカウントする方法なども考えられる。
図３９は、全ての従装置１０−１〜１０−ｍが稼動している場合における主装置２０による従装置１０−１〜１０−ｍへ送信を許可する情報量の算出処理、図４０は、従装置１０−１〜１０−ｍへ通知する情報量の初期化処理、図４１は、従装置へ通知する情報量の算出処理をそれぞれフローチャートで示したものである。
なお、主装置２０による情報量の算出では、記憶部２６の蓄積量テーブルに基づいて算出せずに蓄積量を申告する制御パケットを制御部２７が受信部２４から直接受け取り蓄積量の申告を受ける度に逐次的に求めるようにしてもよい。
図３９乃至図４１において、ｉおよびｊは従装置番号、ｍは従装置１０−１〜１０−ｍの総数、ｐは１フレームで情報信号を送信可能なパケット（タイムスロット）数、ｑはフレーム周期毎に従装置１０−１〜１０−ｍへ通知する算出中の情報量、Ｒｉは蓄積量テーブルに記憶されている従装置番号ｉの従装置の蓄積量、Ｎｉは情報量テーブルに記憶されている従装置番号ｉの従装置へ送信を許可する情報量、ｎｉは通知テーブルに記憶されているフレーム周期毎に従装置番号ｉの従装置に対して通知する情報量であり、ｆｌａｇ１は全ての従装置１０−１〜１０−ｍの蓄積量Ｒｉが０であるかを示し、ｆｌａｇ２はフレーム周期毎に従装置１０−１〜１０−ｍへ通知する情報量ｎｉの算出が完了しているかを示すフラグである。
なお、図３９乃至図４１においては、ｍ＝３２（全ての従装置１０−１〜１０−ｍが稼働中）であり、１≦ｉ、ｊ≦ｍであり、ｊの初期値は１、Ｎｉおよびｆｌａｇ２の初期値は０である。また、情報量Ｎｉは、図３１の(1-2)および(2-2)に示したように、フレーム周期毎に図３９に示したフローチャートによって求められる。
なお、図３９において、Ｎｉ≠０の場合は、１フレームの情報領域のタイムスロットが足りず、主装置２０が従装置ｉに対して情報量Ｎｉを完全に通知していないことになる。
従って、図３９のフローチャートを実行中に、Ｎｉ≠０の場合は、情報量Ｎｉを更新しない。情報量Ｎｉの算出後に、いずれかの従装置の蓄積量Ｒｉが０でない場合は、ｆｌａｇ１に１がセットされる。
フレーム周期毎に従装置１０−１〜１０−ｍへ通知する情報量ｎｉは、図４０に示したフローチャートによって初期化された後に、図４１に示したフローチャートによって求められる。但し、ｆｌａｇ２≠０の場合は、従装置へ通知する情報量ｎｉが繰り返し算出されている処理、すなわち、図４１に示したフローチャートの処理を２回以上実行している場合なので、ｎｉを初期化しない。
図４１において、１フレームの情報領域で情報パケットを送信可能なパケット数ｐの初期値は、情報領域のタイムスロット数に相当し、ここでは、図３０に示したフレームフォーマットに基づいて２５６とする。
Ｎｊ＞ｐの場合は、情報量Ｎｊが１フレームの情報領域に収まらない場合なので、従装置番号ｊの従装置に対して連続するフレームで情報量ｎｊを通知することになる。
ｍ台の従装置へ通知する情報量の算出が一巡した時（ｉ＝ｊ）に、ｐ＞０かつｆｌａｇ１が０でない場合は、情報領域のタイムスロットに余裕があって、いずれかの従装置の蓄積量Ｒｉが０でない場合である。この場合は、情報領域のタイムスロットを無駄なく使用するために、ｆｌａｇ２に1をセットし、図３９のフローチャートから情報量Ｎｉおよびｎｉの算出を繰り返す。
ｐが０あるいはｍ台の従装置１０−１〜１０−ｍへ通知する情報量の算出が一巡した時に、ｆｌａｇ１が０の場合は、情報領域の全てのタイムスロットを割り当てたか、全ての蓄積量Ｒｉに対して情報量Ｎｉを割り当てた場合なので算出を完了する。
以上の手順で求められたフレーム周期毎に従装置へ通知する情報量ｎｉは、制御部２８にて読み取られる。なお、情報量ｎｉは、情報量ｎｉの算出が完了した時点で、従装置番号ｉと情報量ｎｉを一緒にして制御部２７へ送るようにしてもよい。
制御部２７では、フレーム周期毎に従装置１０−１〜１０−ｍへ通知する情報量ｎｉを記憶部２６の通知テーブルから読みとり、この情報量ｎｉを各従装置１０−１〜１０−ｍへ申告するための制御パケットが作成される。
制御パケットは、図４２に示すように、図３２に示したパケットフォーマットの通信領域が情報量を申告するための情報量通知領域となっている。この情報量通知領域には、図４３に示すように、情報パケットの送信を開始するタイムスロットの番号＃ｉと、情報量ｎｉが書き込まれる。
従装置１０−１〜１０−ｍが情報パケットの送信を開始するタイムスロットの位置＃ｉは、図４４に示すフローチャートによって求められる。
パケット識別領域には、情報量を通知するパケットであることを示すパケット種別番号02hが書き込まれる。従装置識別領域には、情報量ｎｉを通知する従装置の従装置識別番号が書き込まれる。
上記のように、制御部２８にて制御パケットの各領域に必要な情報が書き込まれた後、この制御パケットは送信部２３へ送られる。
なお、ヘッダ領域は、必要な情報を制御部で書き込む代わりに、送信部２３で書き込むようにしてもよい。さらに、情報量通知領域は、必要に応じて情報量を通知する以外の目的で使用してもよいし、図３２に示した通信領域で情報量を通知する代わりに、予約領域を用いるようにしてもよい。
制御部２７から送信部２３に送られた制御パケットは、フレーム内に設けられた制御領域のタイムスロットによって従装置１０−１〜１０−ｍへ送信される。なお、送信をするタイミングとタイムスロットの番号は、制御部２８にて制御される。
図２に示した従装置１０では、主装置２０からのパケットが、受信ポートを介して受信部１４で受信される。受信部１４では、ヘッダが取り除かれた後に、受信したパケットに書き込まれた従装置番号に基づいて、該従装置１０宛てのパケットであるかが識別される。該従装置１０宛てのパケットの場合は、パケットに書き込まれたパケット種別番号に基づいてパケットの種類が識別される。
識別されたパケットが情報パケットの場合は出力部１２に送られ、情報量を通知する制御パケットの場合は制御部１７に送られる。
制御部１７では、受信部１４から図１８に示したような情報量を通知する制御パケットを受けると、制御パケットの情報量通知領域から情報パケットの送信を開始するタイムスロットの番号と送信を許可された情報量ｎｉとを読み取る。制御部１７ではｎｉ≠０の場合に、バッファメモリ１５に対して、この情報量ｎｉ以下で、蓄積されている情報信号を送信部へ向けて出力するように指示する。例えば、ｎｉが１００ならば、５３００(byte)以下の情報信号を送信部１３へ向けて出力するように指示する。
送信部１３では、バッファメモリ１５から送られてきた情報信号を主装置２０へ送信するために、図３５に示すような情報パケットが作成される。情報パケットは、図３２に示したパケットフォーマットの通信領域が情報信号を送信するための情報信号領域となっている。
バッファメモリ１５から送られてきた情報信号は、この情報信号領域に書き込まれる。パケット識別領域には、情報信号を送信するパケットであることを示すパケット種別番号11hが書き込まれる。従装置識別領域には、該従装置１０に予め割り振られた従装置番号が書き込まれる。送信部１３にて情報パケットの各領域に必要な情報が書き込まれた後、この情報パケットは、フレーム内に設けられた情報領域のタイムスロットによって主装置２０へ送信される。なお、送信をするタイミングとタイムスロットの番号は、制御部１７から指示されるとする。
上記処理により図３８に示したような蓄積された情報信号が、主装置２０へ送信される様子をシーケンス図で示すと図４５のようになる。
次に、従装置１０−１〜１０−ｍ毎に特定の最大値ｋｉを定める場合の処理を説明する。
さて、従装置１０−１〜１０−ｍへ情報信号の送信を許可する情報量の特定の最大値ｋは、従装置１０−１〜１０−ｍに対する課金、契約、緊急度および優先度などの違いにより、従装置１０−１〜１０−ｍ毎に個別な値を定めることができる。
この場合、従装置１０−１〜１０−ｍ毎の特定の最大値ｋｉ(bit)（ｉ＝１、…、ｍ）は、図２９に示す帯域割当のように、従装置１０−１〜１０−ｍの総数をｍ(ｍは整数)、従装置１０−１〜１０−ｍが稼動している割合をα（０＜α≦１．０）、ポイント・マルチポイント通信の情報伝送容量をｒ(bit/sec)とし、システムで定められる情報伝送の遅延許容時間をｔｄ(sec)としたときに、式（５）の関係を満たすように、従装置個々に決定される。ここで、Σはｉについて１からｍまでの加算を示す。なお、従装置が稼動している割合αは、式（２）によって同様に求められる。
情報量Ｎｉは、図３９に示したフローチャートにおいて、ｋの代わりにｋｉとすることによって求め留ことができ、フレーム周期毎に従装置１０−１〜１０−ｍへ通知する情報量ｎｉは、図４１に示したフローチャートによって同様に求めることができる。
次に、個々の従装置１０−１〜１０−ｍおよびサービスクラス単位に特定の最大値ｋｉを定める処理について説明する。
図２に示した従装置１０のバッファメモリ１５では、入力された情報信号が、音声、映像、データなどのような区別、アナログ音声信号、ＡＴＭセル、イーサネット(登録商標)パケットなどのような区別、遅延を許容するベストエフォート型サービスと遅延を許容しないギャランティード型サービスのような区別などにより、異なるサービスクラス単位で別々に蓄積されるように構成することができる。
この場合、バッファメモリ１５の構成は、図４６に示すように複数の物理的なメモリで分けるようにしてもよいし、図４７に示すように複数の論理的なキューで分けるようにしてもよい。
なお、サービスクラス毎に情報信号を蓄積する場合は、バッファメモリ１５の前段において、入力された情報信号が各サービスクラスに振り分けられる。
異なるサービスクラス単位でバッファメモリ１５に蓄積された情報信号は、図４６および図４７に示すように、サービスクラス毎の蓄積量カウンタによって、それぞれの蓄積量がカウントされる。
主装置２０に対して、サービスクラス毎の蓄積量を申告する際には、図４８に示すように、各サービスクラスの蓄積量が制御パケットの蓄積量申告領域に書き込まれる。なお、図４６乃至図４８において、ｓｃはサービスクラスの総数を表わす。
図３に示した主装置２０の記憶部２６には、従装置１０−１〜１０−ｍへ通知する情報量を異なるサービスクラス単位で算出するために、図４９に示すように、サービスクラス毎の蓄積量テーブル（図４９（ａ））、情報量テーブル（図４９（ｂ））およびフレーム周期毎に情報量を通知する通知テーブル（図４９（ｃ））が設けられている。
なお、図４９において、ｓはサービスクラスを表わし、サービスクラスの総数がｓｃの場合に、ｓ＝１、２、…ｓｃであるとすると、Ｒｉｓは各従装置のサービスクラス毎の蓄積量、Ｎｉｓは各従装置に送信を許可するサービスクラス毎の情報量、ｎｉｓはフレーム周期毎に従装置へ通知するサービスクラス毎の情報量である。
図４８に示すようなサービスクラス毎の蓄積量を申告する制御バケットを受けた主装置２０では、制御パケットの従装置識別領域と蓄積量申告領域から、それぞれに書き込まれた従装置番号とサービスクラス毎の蓄積量を読み取る。この読み取られた蓄積量荷基づいて蓄積量テーブル内の従装置番号が一致するサービスクラス毎の蓄積量Ｒｉｓが更新される。
従装置１０−１〜１０−ｍに対してサービスクラス単位に情報信号の送信を許可する情報量Ｎｉｓ（ｉ＝１，２、…ｍ，ｓ＝１、２、…ｓｃ）の特定の最大値は、個々の従装置１０−１〜１０−ｍおよびサービスクラス単位に定めることができる。
この場合、特定の最大値ｋｉｓ（ｉ＝１，２、…ｍ，ｓ＝１、２、…ｓｃ）は、従装置１０−１〜１０−ｍの総数をｍ(ｍは整数)、遅延時間できまる複数のサービスクラスの総数をｓｃ(ｓｃは整数)、従装置のサービスクラスが稼動している割合をαｓ（０＜αｓ≦１．０）、ポイント・マルチポイント通信のサービスクラス毎の情報伝送容量をｒｓ(bit/sec)とし、システムで定められるサービスクラス毎の情報伝送の遅延許容時間をｔｄｓ(sec)としたときに、
Σｋｉｓ≦ｒｓ×ｔｄｓ（ｓ＝１，２、…ｓｃ） …（６）
の関係を満たすように、個々の従装置およびサービスクラス単位に決定される。ここで、Σはｉについて１からαｓ×ｍまでの加算を示す。
例えば、ｍ＝６、ｓｃ＝２、α１＝１．０、α２＝１．０、ｒ１＝１００ｋ(bit/sec)、ｒ２＝３６０ｋ(bit/sec)とし、ｔｄ１＝０．００３(sec)、ｔｄ２＝０．００２（sec)とすれば、図５０に示すように、従装置番号ｉの従装置に送信を許可する情報量の最大値は、ｋｉ１＝５０(bit)、ｋｉ２＝１２０(bit)となる。なお、図５０においてＣは制御領域を表わし、ＤＭは遅延制御領域を表わす。なお、従装置のサービスクラスが稼動している割合αｓは、
αｓ＝（サービスクラスｓが稼働中の従装置数）／ｍ …（７）
より求められる。式（６）において、サービスクラスｓが稼動中の従装置数は、主装置にてカウントされるとする。
例えば、この方法としては、従装置１０−１〜１０−ｍがシステムに登録される段階で、サービスクラスｓが扱われる従装置の数を稼働中としてカウントする方法が考えられる。その他にも、従装置１０−１〜１０−ｍからの制御パケットの到達を監視し、申告されたサービスクラスｓの蓄積量が一定期間０でない従装置を稼働中としてカウントしたり、主装置２０から従装置１０−１〜１０−ｍへのポーリングにより、サービスクラスｓが稼動中であるかを確認することでカウントする方法などが考えられる。
個々の従装置１０−１〜１０−ｍに対してサービスクラス単位に送信を許可する情報量Ｎｉｓは、図３９に示したフローチャートにおいて、ｋの代わりにｋｉｓとし、異なるサービスクラス単位にｓｃ回実行することによって求めることができる。
フレーム周期毎に従装置１０−１〜１０−ｍへ通知する情報量ｎｉｓは、図４１に示したフローチャートを異なるサービスクラス単位にｓｃ回実行することによって求められる。なお、ｐの初期値には、１フレームの情報領域で、サービスクラス毎に情報パケットを送信可能な数が設定されるとする。
制御部２７で求められたサービスクラス毎の情報量ｎｉｓは、送信部２３で読み取られ、図５１に示すような制御パケットに書き込まれた後に、従装置へ通知される。
異なるサービスクラス単位の情報量ｎｉｓを通知する制御パケットを受け取った従装置１０では、制御パケットに書き込まれた情報量ｎｉｓを読みとる。
制御部１７ではｎｉｓ≠０の場合に、図４６または図４７に示したような、サービスクラスｓのバッファメモリ、あるいはバッファメモリ内のサービスクラスｓのキューに対して、この情報量ｎｉｓ以下でバッファメモリ１５に蓄積されている情報信号を送信部１３へ向けて出力するように指示する。
例えば、ｎｉ１が１００ならばサービスクラス１のバッファメモリあるいはキューに対して５３００(byte)以下の情報信号を送信部１３へ向けて出力するように指示し、ｎｉ２が５０ならばサービスクラス２のバッファメモリあるいはキューに対して２６５０(byte)以下の情報信号を出力するように指示する。
送信部１３では、バッファメモリ１５から送られてきたサービスクラス毎の情報信号を主装置２０へ送信するために、図３５に示すような情報パケットが作成され、フレーム内に設けられた情報領域のタイムスロットによって主装置２０へ送信される。なお、送信をするタイミングとタイムスロットの番号は、制御部１７から指示される。
次に、従装置１０−１〜１０−ｍへ通知する情報量をマルチキャストする場合の処理について説明する。
図３０に示したフレームフォーマットの例では、制御領域として、３２の従装置１０−１〜１０−ｍ全てがフレーム周期毎に制御パケットを送受信できる分のタイムスロットが確保されている。
例えば、この場合のフレームフォーマットは、図５２に示すように、制御領域を１パケット分しか設けず、情報領域を２８６パケット分に広げるようにしてもよい。このフレームフォーマットを用いて従装置１０−１〜１０−ｍが主装置２０へ蓄積量を申告する場合は、各従装置１０−１〜１０−ｍに対して個別に定められた定期的な周期か、主装置２０からのポーリングの応答として制御パケットを送信するように制御される。
主装置２０が従装置１０−１〜１０−ｍに対して、図５２に示したようなフレームフォーマットを用いて情報量ｎｉを通知する場合は、制御領域が1パケット分しかないので、情報量ｎｉを通知する制御パケットを特定の従装置へ個別に送信する代わりに、全従装置宛ての制御パケットとしてマルチキャスト送信してもよい。
この場合の制御パケットは、図５３に示すようになり、情報量通知領域には全ての従装置の情報量ｎｉが書き込まれる。従装置識別領域には、全局宛ての制御パケットであることを示すような値（例えば00hなど）が書き込まれる。なお、図中において、Ｃは制御領域を示し、ＤＭは遅延制御領域を示す。
制御部２７にて制御パケットの各領域に必要な情報が書き込まれた後、この制御パケットは送信部２３へ送られ、従装置１０−１〜１０−ｍに向けて送信される。
図２に示した従装置１０の制御部１７では、受信部１４から図５３に示したような制御パケットを受け取った場合は、制御パケットの情報量通知領域から全ての従装置１０−１〜１０−ｍに対する情報量ｎｉを読み取る。該従装置１０−１〜１０−ｍに対する情報量がｎｉ≠０の場合は、情報パケットの送信を開始するタイムスロットの番号を図４４に示すフローチャートより求める。その後、バッファメモリ１５に対して、通知された情報量ｎｉ以下で、蓄積されている情報信号を送信部１３へ向けて出力するように指示する。
次に、従装置１０−１〜１０−ｍへ通知する情報量をマルチキャストする他の処理について説明する。
主装置２０から従装置１０−１〜１０−ｍへの情報量の通知では、図５４あるいは図５５に示すように、特定のタイムスロットへ送信を許可する従装置を指定するようにしてもよい。主装置２０では、制御パケットの情報量通知領域に、送信を許可する情報量の通知対象となる従装置１０−１〜１０−ｍの従装置番号を書き込む。通知する情報量が複数のタイムスロット数に相当する場合は、同一の従装置番号が連続的に書き込まれる。
従装置１０−１〜１０−ｍは、図５４あるいは図５５に示したようなフレームフォーマットで、情報量を通知する制御パケットを受け取った場合は、情報量通知領域から特定のタイムスロットへ送信を許可する従装置番号を読み取る。読み取られた従装置番号が、該従装置１０−１〜１０−ｍに割り当てられた番号と一致する場合は、バッファメモリ１５に対して、１パケット分の情報信号（ここでは５３(byte)）を送信部１３へ向けて出力するように指示する。
従装置１０−１〜１０−ｍでは、読み取られた従装置番号に対して、上記の処理を逐次的に繰り返す。
なお、上記実施の形態においては、パケットの多重方式をＴＤＭおよびＴＤＭＡとしたが、この第６の実施の形態のアクセス方式は、例えばＦＤＭ（Frequency Division Multiplex）、ＦＤＭＡ（Frequency Division Multiple Access）、ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）などにしても容易に実施することができる。
このようにこの第６の実施の形態によれば、従装置１０−１〜１０−ｍは主装置２０から通知された情報量に従って情報信号を送信するので、数Ｍbyte規模の情報信号をバースト的に送信する場合でも、伝送路上で信号の衝突が全く起こらず、CSMA/CDのようにスループットが低下しない。
また、情報信号の送信を許可する情報量は、従装置１０−１〜１０−ｍからの申告に基づいて、情報伝送容量を１００％有効利用できるように動的かつ効率的に算出されるので、バーストトラヒックや従装置１０−１〜１０−ｍの数が増加したような混雑時でも高いスループットが得られる。
また、情報量の最大値ｋ(bit)は、従装置１０−１〜１０−ｍの総数をｍ(ｍは整数)、従装置１０−１〜１０−ｍが稼動している割合をα（０＜α≦１．０）、情報伝送容量をｒ(bit/sec)とし、システムで定められる情報伝送の遅延許容時間をｔｄ(sec)としたときに、
ｋ≦（ｒ×ｔｄ）／（α×ｍ）
の関係を満たすように決定する。
従って、従装置１０−１〜１０−ｍは最大でｋ(bit)の情報信号を送信する間、上り方向の伝送路を独占的に使用できるので、大規模な情報信号を連続的に送信することが可能である。
また、上式に基づいて情報量を決定した場合は、全ての従装置１０−１〜１０−ｍがｋ(bit)の情報信号を送信した場合でも、その送信に必要な時間はｔｄ(sec)なので、全ての従装置１０−１〜１０−ｍに対して情報伝送の遅延許容時間ｔｄを保証することができる。
さらに、全ての従装置１０−１〜１０−ｍは、この遅延許容時間ｔｄ以内で、情報信号を必ず送信できるのでアクセスの公平性も保証することができるポイント・マルチポイント通信システムのアクセス方式を提供できる。
次に、この発明のポイント・マルチポイント通信システムの第７の実施の形態について説明する。
この発明のポイント・マルチポイント通信システムの第７の実施の形態において、システム構成は図１に示した構成と同様である。
すなわち、この発明の第７の実施の形態において、全体のシステム構成は、図１に示すように、ｍ台の従装置１０−１、１０−２、…１０−ｍと１台の主装置２０との間を光伝送路３０を介して接続して構築されるもので、主装置２０に接続される光伝送路３０は光カプラ４０でｍ本の分岐路３０−１，３０−２、…３０−ｍに分岐されて、それぞれ従装置１０−１、１０−２、…１０−ｍに接続される。
なお、図１に示すポイント・マルチポイント通信システムにおいては、ｍ台の従装置１０−１、１０−２、…１０−ｍと１台の主装置２０との間をｍ本の分岐路３０−１，３０−２、…３０−ｍ、光カプラ４０、光伝送路３０を介して接続して光アクセス網を構築したが、この第７の実施の形態においても、主装置２０の制御により伝送路の帯域を従装置１０−１〜１０−ｍへ割り当てるような、主装置２０と複数の従装置１０−１〜１０−ｍから構成される通信システムに対して広範に適用できるものであり、伝送路の一部が有線か無線かに依存するものではなく、例えば、従装置１０−１〜１０−ｍの代わりに、複数の無線端末を無線伝送路を介して主装置２０に接続した構成をもつ無線アクセス網にも適用できるものである。
ここで、無線伝送路を用いる場合は、無線端末および主装置にて信号を単純に合成または分配することにより、この第７の実施の形態のアクセス方式を容易に適用することが可能になる。
この第７の実施の形態において、従装置１０−１〜１０−ｍは信号をサービス別に一時蓄積し、蓄積量を主装置２０の指示により申告する。主装置２０はある値以下の送信許可量を算出し、この許可量に基づいて信号送信を従装置１０−１〜１０−ｍへ指示する。その際、主装置２０は高優先のサービスから送信指示し、残り帯域で、その他のサービスへ送信指示する。主装置２０から指示を受けた従装置１０−１〜１０−ｍは、その指示に従って蓄積された信号をサービス別に主装置２０へ送信する。
すなわち、この第７の実施の形態のポイント・マルチポイント通信システムにおけるアクセス方式においても、主装置２０の指示に従って、サービスクラス別に送信に要する情報量を申告し、主装置２０がサービスクラス別に送信を許可することを動作の基本原理とする。
情報信号を送信しようとする従装置１０−１〜１０−ｍは、主装置２０の指示に従ってその情報信号の送信に必要な情報量をサービスクラス別に主装置２０へ申告する。各従装置１０−１〜１０−ｍからの申告を受けた主装置２０は、その申告されたサービスクラス毎の情報量に基づいて、各従装置１０−１〜１０−ｍにサービスクラス毎に送信を指示する。その際に、主装置２０は優先度の高いサービスクラスから順に送信を指示する。
主装置２０からあるサービスクラスに対する送信を指示された従装置１０−１〜１０−ｍは、対応するサービスクラスの情報を主装置２０へ送信する。
このような構成によると、従装置１０−１〜１０−ｍは主装置２０からの指示に従って情報を送信するので、数Ｍバイト規模の情報信号をバースト的に送信する場合でも、伝送路上で信号の衝突が全く起こらず、ＣＳＭＡ／ＣＤのようにスループットが低下しない。
ここで、情報信号の送信を許可する情報量は、従装置１０−１〜１０−ｍからの申告に基づいて、情報伝送容量を１００％有効利用できるように動的かつ効率的に算出されるので、バーストトラフィックや従装置１０−１〜１０−ｍの数が増加したような混雑時でも高いスループットが得られる。
サービスクラス別に情報量を申告して、優先度の高いサービスクラスから順に情報の送信を指示しているので、優先度の低いサービスクラスが数Ｍバイト以上のバースト送信を行っても、優先度の高いサービスクラスに対しては独立して情報の送信を指示するので、優先度の高いサービスクラスに対しては厳しい遅延要求を満足させることができる。
さらにこの第７の実施の形態では、各従装置１０−１〜１０−ｍから申告を受けた情報量に対し、ある一定時間内に送信を指示する情報量に制限を与える。特定の従装置１０−１〜１０−ｍが数Ｍバイト以上の大きな情報量を申告しても、ある制限値いないでしか情報の送信を指示されないので、特定の従装置１０−１〜１０−ｍの情報送信によって、他の従装置１０−１〜１０−ｍの送信に与える影響を小さくすることが可能である。
一定時間内に与える情報送信の最大値ｋ(bit)は、従装置１０−１〜１０−ｍの総数をｍ（ｍは整数）、情報伝送量をｒ(bit/sec)とし、システムで定められる情報伝送の許容時間をｔｄ（sec）としたときに、
ｋ≦（ｒ×ｔｄ）／ｍ
の関係を満たすように決定する。また、稼働していない従装置１０−１〜１０−ｍがある場合には、従装置が稼働している割合を、α（０≦α≦１．０）として ｋ≦（ｒ×ｔｄ）／（α×ｍ）
の関係を満たすように一定時間内に与える情報送信の最大値ｋを決定する。
従って、従装置１０−１〜１０−ｍは最大でｋ（bit）の情報信号を送信する間、上り方向の伝送路を独占的に使用できるので、大規模な情報信号を連続的に送信することが可能である。また、上式に基づいて情報量を決定した場合は、全ての従装置１０−１〜１０−ｍがｋ(bit)の情報を送信した場合でも、その送信に必要な時間はtd(sec)なので、全ての従装置１０−１〜１０−ｍに対して情報伝送の遅延許容時間ｔｄを保証することができる。
さらに、全ての従装置１０−１〜１０−ｍは、この遅延許容時間ｔｄ以内で、情報信号を必ず送信できるのでアクセスの公平性も保証することができる。
以下、この発明のポイント・マルチポイント通信システムの第７の実施の形態について詳細に説明する。
なお、この第７の実施の形態において、図２に示す従装置１０のバッファメモリ１５は、入力ポートからの情報信号をサービスクラス別に一時的に蓄積し、カウンタ１６は、バッファメモリ１５に蓄積された情報信号のサービスクラス別の蓄積量をサービスクラス別にカウントする。また、制御部１７は、カウンタ１６でカウントされた情報信号のサービスクラス別の蓄積量を主装置２０へ通知する等の制御を行い、主装置２０からの指示に従い、バッファメモリ１５に蓄積された情報信号をサービスクラス別に送信部１３へ出力させる。
また、図３に示す主装置２０の記憶部２６は、各従装置１０−１〜１０−ｍから通知されたサービスクラス別の蓄積量を記憶し、制御部２７は、記憶部２６に記憶された各従装置１０−１〜１０−ｍのサービスクラス別の蓄積量に基づいて、各従装置１０−１〜１０−ｍに送信を許可するサービスクラス別の情報量を算出するとともに、この算出されたサービスクラス別の情報量に従って各従装置１０−１〜１０−ｍへ送信を指示し、またサービス別の情報の申告を指示する。 図１に示した伝送路における上りおよび下りの伝送フレームは、図４に示したように、光伝送路の伝送容量を主装置２０から従装置１０−１〜１０−ｍへの下り方向、従装置１０−１〜１０−ｍから主装置２０への上り方向ともに１５５．５２Ｍビット／秒とし、伝送フレームおよびセルフォーマットは、ＩＴＵ−Ｔ ＳＧ１５におけるＧ．９８３ドラフト勧告に従う。
下りの１フレームは５６スロットからなり、上りの１フレームは５３スロットからなり、これらの伝送フレームに基づいて、主装置２０から従装置１０−１〜１０−ｍへの下りがＴＤＭ（Time Division Multiplex）、従装置１０−１〜１０−ｍから主装置２０への上りがＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access）の多重方式により、下り５３バイト、上り５６バイトのセルがそれぞれ送受信される。なお、上りのセルには３バイトのオーバヘッドが含まれており、下り伝送フレームには、２８セルに１セルの割合で１フレームに２つのＰＬＯＡＭセルが含まれる。
最初のＰＬＯＡＭセルＰＬＯＡＭ１には従装置１０−１〜１０−ｍからの上りセルを要求するグラントが２７個、二番目のＰＬＯＡＭセルＰＬＯＡＭ２にはグラントが２６個あり、合計５３個のグラントが含まれている。
主装置２０は図５に示したＰＬＯＡＭセルのグラントに、従装置１０−１〜１０−ｍのＩＤ番号等の識別子を書き込むことで、上り伝送フレーム内のどのスロットに、どの従装置１０−１〜１０−ｍがセルを送信できるかを指示することができる。
従装置１０−１〜１０−ｍは、ＰＬＯＡＭセルに該従装置１０−１〜１０−ｍの識別子が書き込まれていた場合、グラントに対応する上り伝送フレームのスロットにセルを送信することができ、この方法により光伝送路上でセルが衝突することを回避できる。
なお、この第７の実施の形態においても、上りの送信の指示方法について制限を加えるものではなく、上り送信の方法としては以下のような方法を使用しても差し支えない。
例えば、下りスロットと上りスロットが１対１に対応したフレーム構成において、各下りスロットに対応する上りスロットに該下りスロットを使用する従装置１０−１〜１０−ｍのＩＤ番号とサービスクラスを指定する識別子を付加することにより上りの送信をサービスクラス別に指示する方法がある。
また、下りスロットで特定の従装置１０−１〜１０−ｍの特定サービスクラスに対して連続して送信できるスロット数を通知することにより上りの送信を指示することも可能である。
図５６は、第７の実施の形態において、周期的に固定長のデータ送信を必要とするサービスクラスとして音声信号を収容し、不定期に可変長の情報を送信するサービスクラスとしてデータ信号を収容する従装置１０−１〜１０−ｍの構成を示す図である。
図５６において、この従装置１０は、音声信号入力ポートおよびデータ信号入力ポートに接続される入力部１１ａ，１１ｂ、出力ポートに接続される出力部１２、送信ポートに接続される送信部１３、受信ポートに接続される受信部１４、各入力ポートからの情報信号を音声信号とデータ信号と別々に一時的に蓄積するバッファメモリ１５、バッファメモリ１５に蓄積されたデータ信号の蓄積量をカウントするカウンタ１６、音声信号の情報量とカウンタ１６でカウントされたデータ信号の蓄積量を主装置２０へ通知する等の制御を行い、かつ、主装置２０からの指示に従ってバッファメモリ１５に蓄積された音声信号とデータ信号をサービスクラス別に送信部１３へ出力させる制御部１７を具備して構成される。
上記構成において、まず、主装置２０へデータ信号を送信する従装置１０−１〜１０−ｍは、送信するデータ信号を一時的にバッファメモリ１５に蓄積し、この蓄積されたデータ信号の蓄積量を主装置２０の指示により送信部１３を介して主装置２０へ申告する。ここでｉは個々の従装置１０−１〜１０−ｍを表し、従装置１０−１〜１０−ｍの総数をｍ（ｍは整数）とした場合、ｉ＝１、２、…ｍである。
従装置１０−１〜１０−ｍのＩＤ番号とサービスクラス識別子は主装置２０で管理され、システムに加わる全ての従装置１０−１〜１０−ｍには、初期の段階でＩＤ番号とサービスクラス識別子が通知されている。このＩＤ番号および識別子により、主装置２０ではどの従装置１０−１〜１０−ｍからのどのサービスクラスの情報信号であるかが識別され、各従装置１０−１〜１０−ｍでは受信した情報信号が自分宛てであるかが識別される。
なお、バッファメモリ１５に蓄積される信号は、例えば、ＡＴＭセルやイーサネット(登録商標)パケットのように、バッファメモリに蓄積される段階でセル化あるいはパケット化されていてもよい。
また、この第７の実施の形態においては、図４に示した伝送フレームのように、下り伝送フレームの１スロットおよびオーバヘッドを除いた上り伝送フレームの１スロットを、それぞれ５３バイトとしたので、入力される信号がＡＴＭセルであると整合性がよい。
例えば、入力される信号がイーサネット(登録商標)パケットの場合は、音声信号に対してはＡＴＭのＡＡＬ Ｔｙｐｅ１やデータ信号に対してはＡＡＬ Ｔｙｐｅ５にマッピングすることで整合性がよくなる。
図２および図６に示した従装置１０のカウンタ１６では、バッファメモリ１５に一時的に蓄積された信号の送信に必要な情報量が、信号の送信に必要なセル数あるいはスロット数を単位として整数で計数される。
例えば、図４に示した上り伝送フレームでは、オーバヘッドを除いた５３バイトで信号が伝送されるので、情報量は５３バイトを１単位として計数される。
この計数方法としては、バッファメモリ１５への信号の入力およびバッファメモリからの信号の出力に応じて随時計数する方法、バッファメモリ１５にＦＩＦＯで蓄積されている信号の先頭アドレスと末尾アドレスの差から計数する方法等が考えられ、バッファメモリ１５に蓄積されている信号の絶対値を情報量としてもよいし、前回の申告からの差分値を情報量としてもよい。
情報量は、ビットあるいはバイトを単位とした整数値で計数してもよいが、信号の送信に必要なセル数あるいはスロット数で計数すれば、主装置２０へ申告する値が小さくなるので効率がよい。
なお、蓄積されている信号が５３バイト未満の場合には、送信に１セルあるいは１スロット必要として計数してもよいし、５３バイトになるまで計数しなくてもよい。
また、主装置２０がＰＬＯＡＭセルを用いて、従装置１０−１〜１０−ｍに対して信号の送信に必要な情報量を申告するように指示する方法は、第１の実施の形態に関して図６乃至図１０を参照して説明した方法と同様である。
すなわち、図６は、主装置２０がＰＬＯＡＭセルに情報量の申告を指示する方法を示したフローチャートであり、図７および図８において、ＮはＰＬＯＡＭセルにおけるグラントの総数を表し、ＰＬＯＡＭセル１の場合にＮ＝２７、ＰＬＯＡＭセル２の場合にＮ＝２６であり、Ｐは情報量の申告を指示するグラントの間隔、＃ｎはグラントの番号を表し、それぞれＰ≧１の整数値、＃ｎ＝Ｐで初期化されているとする。
ところで、ＰＬＯＡＭセルのグラントで情報量の申告を指示する場合、信号の送信の指示と情報量の申告の指示とを区別することが必要となる。
例えば、この方法としては図７および図８に示すように、情報量の申告を指示する場合は、従装置１０−１〜１０−ｍのＩＤ番号と特定の値との論理和をグラントに書き込み、特定のビットにフラグを立てることが考えられる。
特定の値は、従装置１０−１〜１０−ｍのＩＤ番号として使われていない値として、０ｘ８０等にすればよい。
従装置１０−１〜１０−ｍは、グラントに書き込まれた値と特定の値の否定との論理積が該従装置のＩＤ番号と一致した場合に、グラントに書き込まれた値と特定の値との論理積から、特定のビットにフラグが立っているかを識別し、情報量を申告するか、信号を送信するかを判断すればよい。
別の方法としては、図９および図１０に示すように、グラントには従装置１０−１〜１０−ｍのＩＤ番号を書き込み、ＰＬＯＡＭセルの付加的な領域に情報量の申告を指示したグラントの番号＃ｎを書き込むことが考えられる。
従装置１０−１〜１０−ｍは、グラントに書き込まれた従装置１０−１〜１０−ｍのＩＤ番号が該従装置のＩＤ番号と一致した場合に、上述の付加的な領域の値を読み込み、この値と送信を指示されたグラントの番号とを比較して、情報量を申告するか信号を送信するかを判断すればよい。
次に、従装置１０−１〜１０−ｍが主装置２０に対して、信号の送信に必要な情報量を申告する方法について説明する。
従装置１０−１〜１０−ｍは、図７乃至図１０のフローチャートによって、該従装置１０−１〜１０−ｍに対して情報量の申告が指示されたと判断した場合、情報量の申告を示すセル識別子、音声信号の情報量、カウンタ１６で計数されたデータ信号の蓄積量、および該従装置のＩＤ番号を少なくとも書き込んだセルを作成する。
ここで、周期的に固定長のデータ送信を必要とするサービスクラスとしては、音声信号に限らず、通常の電話やＩＳＤＮなどの回線交換型サービス一般を収容することができる。電話の場合は６４kbit/sを音声信号の情報量とし、ＩＳＤＮ基本速度サービスの場合は１４４kbit/sを音声信号の情報量としてセルを作成する。
この作成したセルは、申告を指示されたグラントに対応する上り伝送フレームのスロットにより、送信部１３を介して主装置２０へ送信する。なお、データ信号の蓄積量は、カウンタ１６で計数された絶対値、および前回の申告からの差分値の両方か、どちらか１つを申告する。
各従装置１０−１〜１０−ｍからの音声信号の情報量とデータ信号の蓄積量の通知を受けた主装置２０は、この通知を図３に示した受信部２４で受信して、この受信した音声信号の情報量とデータ信号の蓄積量を記憶部２６で記憶する。
図５７は周期的に固定長のデータ送信を必要とするサービスクラスに音声信号を収容し、不定期に可変長の情報を送信するサービスクラスにデータ信号を収容する場合におけるこの第７の実施の形態のポイント・マルチポイント通信システムの上り伝送フレームを示した図である。
図５７において、この伝送フレームは、固定長のフレームを備え、さらに１フレームは固定長のスロットに分割されている。図５７でのデータ信号に対する送信指示については次に説明する。
図３に示した主装置２０において、受信ポートを介して受信された各従装置１０−１〜１０−ｍからの情報信号は、受信部２４においてヘッダが取り除かれた後に、セルに書き込まれたセル識別子に基づいて識別される。識別されたセルが情報量を申告するセルの場合は記憶部２６に送られ、信号を送信するセルの場合は出力部２２に送られる。
図５８は、この第７の実施の形態における図３に示した主装置２０における、記憶部２６の構成について示したものである。
第７の実施の形態において、記憶部２６には、従装置１０−１〜１０−ｍから申告された音声信号に対する情報量が記憶される情報量テーブル１（図５８（ａ））とデータ信号に対する蓄積量が記憶される情報量テーブル２（図５８（ｂ））、従装置１０−１〜１０−ｍの音声信号に対する送信を許可する許可量が記憶される許可量テーブル１（図５８（ｃ））と従装置１０−１〜１０−ｍのデータ信号に対する送信を許可する許可量が記憶される許可量テーブル２（図５８（ｄ））が、それぞれ設けられている。
各テーブルの情報量Ｒｖｉ、Ｒｄｉ、許可量Ｇｖｉ、Ｇｄｉの初期値は０であり、従装置１０−１〜１０−ｍのＩＤ番号ｉには、各従装置１０−１〜１０−ｍに対して個別に割り当てられた値が書き込まれている。
受信部２４から情報量を申告するセルを受けた記憶部２６では、セルに書き込まれた従装置１０−１〜１０−ｍのＩＤ番号と申告された蓄積量をサービスクラス別に読み取り、これらの読み取られた値に基づいて、情報量テーブル内で従装置１０−１〜１０−ｍのＩＤ番号が一致する音声信号に対する情報量Ｒｖｉとデータ信号に対する蓄積量Ｒｄｉを更新する。
主装置２０の制御部２７では、記憶部２６の情報量テーブルに基づいて、各従装置１０−１〜１０−ｍのデータ信号に対して信号の送信を許可する許可量Ｇｄｉを特定の最大値ｋビット以下で算出する。
ここで、特定の最大値ｋは、従装置１０−１〜１０−ｍの総数をｍ、従装置１０−１〜１０−ｍが稼動している割合をα（０＜α≦１．０）、データ信号に対する伝送容量の最小値をｒｄｍｉｎビット／秒とし、システムで定められる情報伝送の遅延許容時間をｔｄ秒としたときに、
ｋ ≦（ｒｄｍｉｎ×ｔｄ）÷（α×ｍ） … （８）
の関係を満たすように決定される。なお、従装置が稼動している割合αは、式（２）より求められ、全ての従装置１０−１〜１０−ｍが稼動している場合はα＝１．０である。
音声信号が電話やＩＳＤＮの場合は契約時に使用する帯域が固定される。したがって、各従装置１０−１〜１０−ｍに収容する音声信号の契約帯域(ビット/秒)をｒｖｃｉとすると、音声信号の契約帯域の総和ｒｖｃ(ビット／秒)は
ｒｖｃ ＝ Σｒｖｃｉ … （９）
となる。データ信号に対する伝送容量の最小値ｒｄｍｉｎは
ｒｄｍｉｎ ＝ ｒ−ｒｖｃ … （１０）
と定義することができる。
また、音声信号の使用する帯域が伝送路全体の伝送容量に比べて十分に小さく（例えば、１／１０以下）、データ信号に対する遅延許容時間ｔｄが数ｍｓ以上あり、データ信号に対する遅延時間の許容値が厳密に定義されていない場合においては、ｒｄｍｉｎとすることで伝送路全体の伝送容量ｒを使用しても差し支えない。
また、データ信号に対する遅延許容時間ｔｄは、システムで扱うサービス等を基準にして設定される。この値は、通常のインターネットアクセスなどの遅延を許容するデータ系のサービスでは、信号の送信を完了する迄に人間が気にならない時間等を考慮すると、０．１〜１秒程度の値が妥当と考えられる。
式（２）における稼動中の従装置数は、主装置２０にてカウントされる。例えば、この方法としては、主装置２０から従装置１０−１〜１０−ｍに対する送信指示に対して応答をする従装置１０−１〜１０−ｍを稼働中としてカウントする方法等も考えられる。
図５９は、送信指示に係わる処理の全体関係を示すフローチャートである。また、図６０は音声信号に対する送信指示を出す周期を計測する処理を示すフローチャート、図６１は許可量Ｇｄｉを算出する処理を示すフローチャート、図６２は送信指示すなわちグラントを生成する処理を示すフローチャート、図６３は音声信号送信指示を生成する処理を示すフローチャート、図６４はデータ信号送信指示を生成する処理を示すフローチャートである。
図５９に示したように送信指示に係わる処理は、図６にフローチャートで示した上りＰＬＯＡＭ指示生成（ステップ６３１）の他、送信指示生成（ステップ６３４）、周期計測タイマ（ステップ６３２）、送信許可量算出（ステップ６３３）の４つの処理が同時に動作するマルチタスクの形態をとる。
図６０は、周期計測タイマの動作を示す。図６０において、音声信号の送信に必要な特定周期をカウンタで計測し、特定周期までカウントアップするとｆｌａｇ１＝ＴＲＵＥにセットし、カウンタをリセットする。
図６１は、許可量Ｇｄｉを算出する処理を示す。図６１の処理においては、蓄積量Ｒｄｉからｋの値を超えない範囲でＧｄｉを算出する。
図６２は、送信指示生成の処理を示す。図６２において、ｆｌａｇ１＝ＴＲＵＥのとき音声信号送信指示処理を行い、ｆｌａｇ１＝ＦＡＬＳＥのときにデータ信号送信指示処理を行う。ここで、ＮｓはＰＬＯＡＭセル一つで指示できるスロット数を示しており、前述のＩＴＵ−Ｔ ＳＧ１５におけるＧ．９８３ドラフト勧告ではＰＬＯＡＭ１ではＮｓ＝２７とＰＬＯＡＭ２ではＮｓ＝２６となる。グラントの番号＃ｎ（＃ｎ＝１．．Ｎｓ）がＮｓと等しくなるとＰＬＯＡＭセルを生成する。
図６３は、音声送信指示処理を示す。図６３において、全ての従装置の音声送信指示が終わってからｆｌａｇ１＝ＦＡＬＳＥにする。この処理により、全ての従装置の音声送信指示が終わるまでデータ信号の送信指示を行わない処理が可能となる。
図６４は、データ信号送信指示処理を示す。図６４において、与えられた許可量ＧｄｉがＧｄｉ＝０となるまでの間、音声信号送信やＰＬＯＡＭの伝送を除いて連続的に送信の指示を与える。また、送信指示がないときはアイドルが挿入される。
次に、従装置１０−１〜１０−ｍが主装置２０からの指示に従って、信号を送信する方法について説明する。
図２および図５６に示した従装置１０では、受信ポートを介して受信部１４でセルが受信される。受信部１４では、セルに書き込まれた宛て先に基づいて、受信したセルが該従装置１０−１〜１０−ｍ宛てであるかが識別される。セルが該従装置１０−１〜１０−ｍ宛ての場合は、セルに書き込まれたセル識別子に基づいてセルの種類が識別される。識別されたセルが信号セルの場合は出力部１２に送られ、ＰＬＯＡＭセルの場合は制御部１７に送られる。
制御部１７では、受信部１４からＰＬＯＡＭセルを受け取ると、図６乃至図８のフローチャートによって、信号の送信が指示されたのか、情報量の申告が指示されたのかを判断する。
信号の送信を指示されたと判断した場合は、さらにどのサービスクラスに対する送信指示であるか確認する。確認後バッファメモリ１５に一時的に蓄積されていた該サービスクラスの信号を取り出し、信号を送信するセルを作成し、送信部１３を介してこの作成したセルを送信する。
次に、図５７を参照してこの第７の実施の形態をより具体的に説明する。
図５７において、１フレームが１２スロットから構成されている。従装置１〜３の音声信号ポートが稼働中であり、また、従装置１〜４のデータ信号ポートが稼働中である。データ信号に対して送信を許可する許可量Ｇｄｉに対する特定の最大値ｋは７スロットである。
図５７では左から右に時刻が進んでいる。図５７の左端の時刻で、従装置１〜３の音声信号の情報量がそれぞれ１スロット相当であり、従装置１〜４のデータ信号の蓄積量Ｒｄｉがそれぞれ、Ｒｄ１＝１００、Ｒｄ２＝２、Ｒｄ３＝４、Ｒｄ４＝１５０スロットとする。
まず、データ信号に対する送信許可量を算出する。ここで、ｋ＝７スロットなので、Ｇｄ１＝７、Ｇｄ２＝２、Ｇｄ３＝４、Ｇｄ４＝７となる。また、Ｇｄｉを算出した時点で、各データ信号の蓄積量ＲｄｉはＲｄ１＝９３、Ｒｄ２＝０、Ｒｄ３＝０、Ｒｄ４＝１４３となる。ここでは説明のため、算出や割り当ての処理に必要な時間は無視している。
いま、図５７の左端の時刻で、従装置１のデータ信号に対してスロットの割り当てが始まり、図５７の左端では従装置１のデータ信号のスロットが割り当てられる。
次のスロットでは図６０に示したタイマ処理により音声信号を伝送する周期がはじまったことを示すｆｌａｇ１が立てられる。図６２に示した送信指示生成の処理においてｆｌａｇ１を検出して音声信号に対する送信指示を行う。この結果、主装置２０の記憶部２６に記憶されている従装置１〜３に対する情報量Ｇｖ１〜Ｇｖ３に従って、各従装置１〜３の音声信号に対して１スロットずつ送信指示が出される。
次に、音声信号に対する送信指示が終了すると、再び、従装置１のデータ信号に対する送信を開始する。このときは、Ｇｄ１が最大値ｋ＝７で制限されており、音声送信の前にすでに１スロット送信済みであるため、連続６スロットの送信の指示がなされる。
以下同様に、音声信号に対してはタイマがｆｌａｇ１を立てる毎にスロットが送信に割り当てられ、データ信号に対してはＧｄｉ（Ｇｄｉ≦ｋ）ずつ、音声信号に対するスロットを除いて連続して送信に割り当てられる。
以上により、この第７の実施の形態のポイント・マルチポイント通信システムにおけるこのアクセス方式では、図５７に示した帯域割当てのように、音声信号に対しては周期的に送信を行い、データ信号に関しては、音声信号送信を行った後の残りの領域に対して、主装置２０で算出された許可量Ｇｄｉ以下で、信号の送信を指示された従装置が上りの伝送路を独占的に使用して、信号を連続的に送信することができる。
次に、図６５乃至図６７を参照してこの発明の第８の実施の形態を詳細に説明する。
図６５は、特定の周期Ｔで可変長のデータ送信を必要とするサービスクラスとして可変レートの符号圧縮方式で生成された映像信号を収容し、不定期にデータを送信するサービスクラスとしてデータ信号を収容するポイント・マルチポイント通信システムの第８の実施の形態の従装置１０を示した図である。
可変レートの符号圧縮では、元となる映像信号が変化の激しい映像であるとき単位時間当たりの符号が多くなり、逆に変化の穏やかな映像であるとき単位時間当たりの符号が低く抑えられる符号形式である。以下、特に説明のない限り、第８の実施の形態では、可変レートの符号圧縮方式で生成された映像信号を単に映像信号と記す。
図６５において、この従装置１０は、映像信号入力ポートおよびデータ信号入力ポートに接続される入力部１１ｂ，１１ｃ、出力ポートに接続される出力部１２、送信ポートに接続される送信部１３、受信ポートに接続される受信部１４、各入力ポートからの情報信号を映像信号とデータ信号と別々に一時的に蓄積するバッファメモリ１５、バッファメモリ１５に蓄積された映像信号とデータ信号の蓄積量をそれぞれカウントするカウンタ１６、カウンタ１６でカウントされた映像信号の蓄積量とデータ信号の蓄積量を主装置２０へ通知する等の制御を行い、かつ、主装置２０からの指示に従ってバッファメモリ１５に蓄積された映像信号とデータ信号をサービスクラス別に送信部１３へ出力させる制御部１７を具備して構成される。
この第８の実施の形態において、まず、主装置２０へ映像信号またはデータ信号を送信する従装置１０は、送信する映像信号とデータ信号を一時的にバッファメモリ１５に蓄積し、この蓄積された映像信号とデータ信号の蓄積量を主装置２０の指示により送信部１３を介して主装置１３へ申告する。ここでｉは個々の従装置１０−１〜１０−ｍを表し、従装置１０−１〜１０−ｍの総数をｍ（ｍは整数）とした場合、ｉ＝１、２、…ｍである。
この第８の実施の形態においては、映像信号の伝送速度が時事刻々と変化するため、映像信号の蓄積量もデータ信号の蓄積量と同様に主装置２０からの指示に基づいて主装置２０へ申告する。申告の方法は第７の実施の形態と全く同様に図６乃至図１０に示したフローチャートによって実現される。
図６６は、この第８の実施の形態におけるポイント・マルチポイント通信システムの上り伝送フレームを示した図である。
ここで、この第８の実施の形態が第７の実施の形態と異なる点は周期的に割り当てられた映像信号用スロットが可変長になっていることである。
すなわち、第８の実施の形態において、あるフレームにおいては、従装置２の映像信号が２スロットを使用し、次のフレームでは従装置３の映像信号が２スロットを使用している点が第７の実施の形態と異なる。
主装置２０は、第７の実施の形態と同様に、図３に示したように構成される。また、主装置２０の記憶部２６も、第７の実施の形態と同様に、図５８に示したように構成される。
記憶部２６には、従装置１０−１〜１０−ｍから申告された映像信号に対する蓄積量が記憶される情報量テーブル１（図５８（ａ））とデータ信号に対する蓄積量が記憶される情報量テーブル２（図５８（ｂ））、従装置の映像信号に対する送信を許可する許可量が記憶される許可量テーブル１（図５８（ｃ））と従装置のデータ信号に対する送信を許可する許可量が記憶される許可量テーブル２（図５８（ｄ））が、それぞれ設けられている。
各テーブルの情報量Ｒｖｉ、Ｒｄｉ、許可量Ｇｖｉ、Ｇｄｉの初期値は０であり、従装置１０−１〜１０−ｍのＩＤ番号ｉには、各従装置１０−１〜１０−ｍに対して個別に割り当てられた値が書き込まれている。
受信部２４から情報量を申告するセルを受けた記憶部２６では、セルに書き込まれた従装置１０−１〜１０−ｍのＩＤ番号と申告された蓄積量をサービスクラス別に読み取り、これらの読み取られた値に基づいて、情報量テーブル内で従装置１０−１〜１０−ｍのＩＤ番号が一致する映像信号に対する蓄積量Ｒｖｉとデータ信号に対する蓄積量Ｒｄｉを更新する。
主装置２０の制御部では、記憶部２６の情報量テーブルに基づいて、各従装置１０−１〜１０−ｍのデータ信号に対して信号の送信を許可する許可量Ｇｄｉを特定の最大値ｋビット以下で算出する。
ここで、特定の最大値ｋは、従装置１０−１〜１０−ｍの総数をｍ、従装置１０−１〜１０−ｍが稼動している割合をα（０＜α≦１．０）、データ信号に対する伝送容量の最小値をｒｄｍｉｎビット／秒とし、システムで定められる情報伝送の遅延許容時間をｔｄ秒としたときに、式（８）の関係を満たすように決定される。周期Ｔで可変長のデータ送信を必要とするサービスクラスに対する遅延許容時間ｔｄは周期Ｔと等しいと設定できる。つまり、
ｔｄ ＝ Ｔ … （１１）
となる。
なお、従装置１０−１〜１０−ｍが稼動している割合αは、式（２）より求められ、全ての従装置が稼動している場合はα＝１．０である。
映像信号の伝送サービスがデータ信号とことなり遅延やデータの損失に対する仕様が厳しいサービスである場合、契約時に使用する帯域の最大値が固定されることが多い。このような契約時に最大帯域が固定されるサービスに対しては、各従装置１０−１〜１０−ｍに収容する映像信号の最大帯域(ビット/秒)をｒｖｃｉとすると、映像信号の最大帯域の総和ｒｖｃ(ビット／秒)は、式（９）のようになる。
データ信号に対する伝送容量の最小値ｒｄｍｉｎは、式（１０）と定義することができる。
また、各従装置１０−１〜１０−ｍからの映像信号は一般的には相関がなく、統計多重効果により映像信号の伝送容量の総和は上記のｒｖｃより一般的には小さいｒｖｃｅという値となることが期待される。このため、統計多重効果を加味して、
ｒｄｍｉｎ＝ｒ−ｒｖｃｅ … （１２）
と定義することもできる。
また、映像信号の使用する帯域が伝送路全体の伝送容量に比べて十分に小さく（たとえば1/10以下）、データ信号に対する遅延許容時間ｔｄが数ｍｓ以上あり、データ信号に対する遅延時間の許容値が厳密に定義されていない場合には、ｒｄｍｉｎとして伝送路全体の伝送容量ｒを使用しても差し支えない。
式（２）における稼動中の従装置数は、主装置２０にてカウントされる。例えば、この方法としては、主装置２０から従装置１０−１〜１０−ｍに対する送信指示に対して応答をする従装置１０−１〜１０−ｍを稼働中としてカウントする方法等も考えられる。
この第８の実施の形態における送信指示は、第７の実施の形態と全く同一であり、図５９乃至図６４に示した処理により同様に実現できる。
次に、この発明の第９の実施の形態について説明する。
インターネットを用いての映像などでは映像信号の伝送にもある程度の遅延やデータ損失が許される場合も多い。その場合においても、映像信号に関しては画像の切り替わりが周期的に存在するので、周期的にデータを伝送できることが必要である。この第９の実施の形態ではある程度の遅延やデータ損失が許されるが特定周期Ｔでデータ送信を行う映像信号の伝送とデータ信号の伝送を行うポイント・マルチポイント通信システムについて説明する。
第９の実施の形態では、映像信号に対しても図６１と同等の許可量算出を行うことを特徴とする。すなわち、主装置２０の制御部２７では、記憶部２６の情報量テーブルに基づいて、各従装置１０−１〜１０−ｍの映像信号に対しても信号の送信を許可する許可量Ｇｖｉを特定の最大値ｋｖビット以下で算出する。
ここで、特定の最大値ｋｖは、従装置の総数をｍ、従装置の映像信号入力ポートが稼動している割合をαｖ（０＜αｖ≦１．０）、映像信号に対する伝送容量の最大値をｒｖｍａｘビット／秒とし、システムで定められる情報伝送の遅延許容時間をｔｖ秒としたときに、
ｋｖ ≦（ｒｖｍａｘ×ｔｖ）÷（αｖ×ｍ） … （１３）
の関係を満たすように決定される。映像信号に対する遅延許容時間ｔｖは周期Ｔと等しいと設定できる。つまり、
ｔｖ ＝ Ｔ … （１４）
となる。
なお、従装置１０−１〜１０−ｍの映像信号ポートが稼動している割合、αｖは、
αｖ＝（稼働中の従装置数）÷ｍ … （１５）
より求められ、全ての従装置の映像信号ポートが稼動している場合はαｖ＝１．０である。また、ｒｖｍａｘは映像信号伝送を行う加入者の数などに応じてシステムで決定される。
このようにして、映像信号に対する特定の最大値ｋｖが決められた後、主装置２０の制御部２７では、記憶部２６の情報量テーブルに基づいて、各従装置１０−１〜１０−ｍのデータ信号に対して信号の送信を許可する許可量Ｇｄｉを特定の最大値ｋビット以下で算出する。
ここで、特定の最大値ｋは、従装置１０−１〜１０−ｍの総数をｍ、従装置１０−１〜１０−ｍが稼動している割合をα（０＜α≦１．０）、データ信号に対する伝送容量の最小値をｒｄｍｉｎビット／秒とし、システムで定められる情報伝送の遅延許容時間をｔｄ秒としたときに、式（８）の関係を満たすように決定される。なお、従装置１０−１〜１０−ｍが稼動している割合αは、式（２）より求められ、全ての従装置１０−１〜１０−ｍが稼動している場合はα＝１．０である。
なお、
ｒｄｍｉｎ＝ｒ−ｒｖｍａｘ … （１６）
である。
また、データ信号に対する遅延許容時間ｔｄは、システムで扱うサービス等を基準にして設定される。通常のインターネットアクセスなどの遅延を許容するデータ系のサービスでは、信号の送信を完了する迄に人間が気にならない時間等を考慮すると、０．１〜１秒程度の値が妥当と考えられる。
映像信号に対する遅延許容時間は通常のＴＶ信号のフレーム送信間隔を考慮すると３０ｍｓ程度が妥当である。
図６７は、この第９の実施の形態における送信指示に係わる処理の全体関係を示すフローチャートである。この第９の実施の形態が第７の実施の形態と異なる点は、映像信号に対しても送信許可量の算出処理がある点である。
図６７において、図６０に示した周期タイマや図６１に示したデータ送信に対する許可量を算出する処理、図６２に示した送信指示処理、図６４に示したデータ信号送信指示については第７の実施の形態と全く同一である。
さらに、映像信号に対する許可量算出処理（ステップ６４４）は、図６１に示したデータ送信に対する許可量を算出する処理において、データ蓄積量ＲｄｉをＲｖｉに、許可量ＧｄｉをＧｖｉに、特定の最大値ｋをｋｖに置き換えた処理となる。
なお、第７乃至第９の実施の形態において、周期的に固定長のデータ送信を必要とするサービスクラスとして音声信号を、周期的に可変長のデータ送信を必要とするサービスクラスとして映像信号を例として説明を行ったが、音声信号に対しても可変レートの音声符号化を行って周期的に可変長のデータ送信を必要とするサービスクラスとして収容することもできる。
また、映像信号に対しても固定レートの画像符号化を行って周期的に固定長のデータ送信を必要とするサービスクラスとして収容することもできる。
また、周期的に固定長のデータ送信を必要とするサービスクラスを、周期的に可変長のデータ送信を必要とする第８や第９の実施の形態のポイント・マルチポイント通信システムに収容してもよい。
次に、図６８乃至図７３を参照してこの発明の第１０の実施の形態について説明する。
この発明の第１０の実施の形態のポイント・マルチポイント通信システムにおいては、特定周期Ｔでデータ送信を必要とするサービスクラスｓ０と不定期にデータ送信を行う２つのサービスクラスｓ１とｓ２を備えている。
２つのサービスクラスとしては、データの送信に対する遅延許容時間がｔ１のサービスクラスｓ１と、データの送信に対する遅延許容時間がｔ１より長いｔ２であるサービスクラスｓ２を収容する。
遅延許容時間ｔ１のサービスクラスに収容する信号としては、音声や映像などのマルチメディア信号をインターネット上でＵＤＰと呼ばれるプロトコルを用いてリアルタイム伝送するための情報信号がある。
また遅延許容時間ｔ２のサービスクラスに収容する信号としては、通常のウエブアクセスやファイルの転送を行う情報信号があり、通常ＴＣＰと呼ばれるプロトコル群を使用して伝送される。
図６８において、この第１０の実施の形態の従装置１０は、サービスクラスｓ０入力ポート、サービスクラスｓ１入力ポート、サービスクラスｓ２入力ポートに接続される入力部１１−１，１１−２，１１−３、出力ポートに接続される出力部１２、送信ポートに接続される送信部１３、受信ポートに接続される受信部１４、各入力ポートからの情報信号をサービスクラス別に一時的に蓄積するバッファメモリ１５、バッファメモリ１５に蓄積された各サービスクラスの情報信号の蓄積量をそれぞれカウントするカウンタ１６、カウンタ１６でカウントされたサービスクラス別の情報信号の蓄積量を主装置２０へ通知する等の制御を行い、かつ、主装置２０からの指示に従ってバッファメモリ１５に蓄積された各サービスクラスの情報信号をサービスクラス別に送信部１３へ出力させる制御部１７を具備して構成される。
図６８の構成において、必ずしも入力ポートはサービスクラス別に必要ではない。特にサービスクラスｓ１が上述のＵＤＰであり、サービスクラスｓ２が上述のＴＣＰである場合には、両サービスクラスに関しては入力パケットにつけられたプロトコル番号を使用してサービスクラスを識別するように構成することもできる。
図６８の構成において、各従装置１０−１〜１０−ｍはカウンタ１６でカウントしたサービスクラス別の蓄積量を主装置２０の指示に従ってそれぞれ送信部１３を介して主装置２０へ通知する。
各従装置１０−１〜１０−ｍからサービスクラス別の蓄積量の通知を受けた主装置２０は、この通知を図３に示した受信部２４で受信して、この受信したサービスクラス別の蓄積量を記憶部２６で記憶する。
図６９は、この第１０の実施の形態における記憶部２６の構成について示したものである。
図６９において、記憶部２６には、従装置１０−１〜１０−ｍから申告されたデータ信号に対する蓄積量がサービスクラス毎に記憶される情報量テーブル１〜３（図６９（ａ）〜（ｃ））と、従装置１０−１〜１０−ｍのデータ信号に対する送信をサービスクラス毎に許可する許可量が記憶される許可量テーブル１〜３（図６９（ｄ）〜（ｆ））とが、それぞれ設けられている。
各テーブルの情報量Ｒ０ｉ、Ｒ１ｉ、Ｒ２ｉ、許可量Ｇ０ｉ、Ｇ１ｉ、Ｇ２ｉの初期値は０であり、従装置１０−１〜１０−ｍのＩＤ番号ｉには、各従装置１０−１〜１０−ｍに対して個別に割り当てられた値が書き込まれている。
受信部２４から蓄積量を申告するセルを受けた記憶部２６では、セルに書き込まれた従装置１０−１〜１０−ｍのＩＤ番号と申告された蓄積量をサービスクラス別に読み取り、これらの読み取られた値に基づいて、情報量テーブル内で従装置１０−１〜１０−ｍのＩＤ番号が一致する各サービスクラスのデータ信号に対する蓄積量Ｒ０ｉ〜Ｒ２ｉを更新する。
主装置２０の制御部２７では、記憶部２６の情報量テーブルに基づいて、各従装置１０−１〜１０−ｍの各サービスクラスのデータ信号に対してサービスクラス毎に信号の送信を許可する許可量Ｇ０ｉからＧ２ｉを、それぞれ、特定の最大値ｋ０〜ｋ２ビット以下で算出する。
まず、周期的にデータ送信を必要とするサービスクラスｓ０に対して許可量Ｇ０ｉを算出する。
ここで、特定の最大値ｋ０は、従装置１０−１〜１０−ｍの総数をｍ、従装置１０−１〜１０−ｍの映像信号入力ポートが稼動している割合をα０（０＜α０≦１．０）、サービスクラスｓ０のデータ信号に対する伝送容量の最大値をｒ０ｍａｘビット／秒とし、システムで定められる情報伝送の遅延許容時間をｔ０秒としたときに、
ｋ０ ≦（ｒ０ｍａｘ×ｔ０）÷（α０×ｍ） … （１７）
の関係を満たすように決定される。サービスクラスｓ０に対する遅延許容時間ｔ０は周期Ｔと等しいと設定できる。つまり、
ｔ０ ＝ Ｔ … （１８）
となる。
なお、従装置１０−１〜１０−ｍのサービスクラスｓ０のデータ信号ポートが稼動している割合α０は、
α０＝（サービスクラスｓ０が稼働中の従装置数）÷ｍ … （１９）
より求められ、全従装置のサービスクラスｓ０のデータ信号ポートが稼動している場合はα０＝１．０である。
ｒ０ｍａｘはサービスクラスｓ０のデータ信号伝送を行う加入者の数などに応じてシステムで決定される。
このようにして、サービスクラスｓ０のデータ信号に対する特定の最大値ｋ０が決められた後、主装置２０の制御部２７では、記憶部２６の情報量テーブルに基づいて、各従装置１０−１〜１０−ｍの他のサービスクラスのデータ信号に対して信号の送信を許可する許可量Ｇ１ｉとＧ２ｉを特定の最大値ｋ１とｋ２ビット以下で算出する。
ここで、特定の最大値ｋｌ(ｌ＝１、２)は、従装置１０−１〜１０−ｍの総数をｍ、従装置１０−１〜１０−ｍの各サービスクラスが稼動している割合をαｌ（０＜αｌ≦１．０）、各サービスクラスのデータ信号に対する伝送容量の最小値をｒｌｍｉｎビット／秒とし、システムで定められる各サービスクラスのデータ伝送の遅延許容時間をｔｌ秒としたときに、
ｋｌ ≦（ｒｌｍｉｎ×ｔｌ）÷（αｌ×ｍ） … （２０）
の関係を満たすように決定される。
なお、従装置が稼動している割合αｌは、
αｌ＝（各サービスクラスが稼働中の従装置数）÷ｍ … （２１）
より求められ、全ての従装置の該サービスクラスが稼動している場合はαｌ＝１．０である。
なお、
ｒ１ｍｉｎ＋ｒ２ｍｉｎ＝ｒ−ｒ０ｍａｘ … （２２）
である。
特定周期Ｔでデータ送信を行うサービスクラスｓ０に例えば通常の電話やＩＳＤＮが収容されるとすると、ｓ０に対する遅延許容時間は１ｍｓ程度となる。サービスクラスｓ１に対する遅延許容時間は、映像が伝送されると考えると、通常のＴＶ信号のフレーム送信間隔を考慮して３０ｍｓ程度が妥当である。
したがって、サービスクラスｓ１に関しては実際は周期Ｔ＝ｔ１程度でデータの送信を行う。また、サービスクラス２では通常のインターネットアクセスなどの遅延を許容するデータ系のサービスを収容し、遅延許容時間ｔｌは、信号の送信を完了する迄に人間が気にならない時間等を考慮すると、０．１〜１秒程度の値が妥当と考えられる。
上述のように、この第１０の実施の形態において、サービスクラスｓ１は主としてリアルタイムのデータを伝送するため、サービスクラスｓ２に対してデータ送信に対する遅延許容値ｔｌが小さくなっている。従って、サービスクラスｓ１に対して先に伝送容量を確保し、残った伝送容量でサービスクラスｓ２に伝送容量を割り当てる。このとき、ｓ１およびｓ２に対する最大伝送可能情報量ｋ１とｋ２は
ｋ１＜ｋ２ … （２３）
とする。
これは、遅延許容値の小さいサービスに対しては連続して送信できる情報量を少なくして、比較的短い時間に送信すべきサービスクラスｓ１の情報信号を蓄積している全ての端末に送信の指示を与えるためである。
図７０は、この第１０の実施の形態における送信指示に係わる処理の全体関係を示すフローチャートである。
この第１０の実施の形態が第７の実施の形態と異なる点は、全てのサービスクラスのデータ信号に対して送信許可量の算出処理（ステップ６５４〜６５６）がある点と、サービスクラス１に対しても周期計測タイマ処理がある点である。
図７１は、図７０に示したサービスクラス１に対する周期計測タイマ処理を示したフローチャートである。なお、サービスクラスｓ０に対する周期計測タイマ処理は図６０に示したフローチャートの処理と同一である。
また、図７１に示したデータ送信に対する許可量を算出する処理は、図６１に示したデータ送信に対する許可量を算出する処理において、それぞれサービスクラス毎に、ｌ＝１、２として、ＧｄｉをＧｌｉ、ＲｄｉをＲｌｉ、ｋをｋｌとすればよい。
図７２は、図７０に示した送信指示全体の処理をフローチャートで示したものである。図７２において、サービスクラスｓ０に対する送信指示が最も高い優先度を持っており、サービスクラスｓ０に対する送信指示が終了した場合にサービスクラスｓ１、ｓ２に対して送信指示を行う。サービスクラスｓ１、ｓ２の間では、サービスクラスｓ１の方が高い優先度を有しており、一定周期毎にｓ２に先だってｓ１のサービスクラスは送信指示が与えられる。
図７３は、図７２に示したサービスクラスｓ０に対する送信指示処理を示した図である。サービスクラスｓ０に対する送信指示は図１６に示した音声信号に対する送信指示において、ＧｖｉをＧ０ｉに置き換え、音声信号に対する識別子の代わりにサービスクラスｓ０の識別子をつければよい。
図７４は、図７２に示したサービスクラスｓ１のデータ信号に対する送信指示処理を示したフローチャートである。サービスクラスｓ１のデータ信号に対する送信指示は、図６３に示した音声信号に対する送信指示において、ＧｖｉをＧ１ｉに、ｆｌａｇ１をｆｌａｇ２に置き換え、音声信号に対する識別子の代わりにサービスクラスｓ１の識別子をつければよい。
サービスクラスｓ２に対する送信指示は、図６４に示したデータ信号に対する送信指示において、ＧｖｉをＧ２ｉに置き換えればよい。
図７５は、この第１０の実施の形態におけるポイント・マルチポイント通信システムでのフレーム構成を示す図である。図７５においては、従装置１がサービスクラスｓ０とｓ１を使用し、従装置２と従装置３がサービスクラスｓ０とｓ２を使用している場合を示している。
この第１０の実施の形態においては、サービスクラスｓ０に対しては、周期Ｔで必ず帯域を割り当てる。また、サービスクラスｓ１に対しては、サービスクラスｓ０に対する送信割り当て後に割り当てられる。
このため、従装置１のサービスクラスｓ１に対して送信指示を出した後、正確に周期Ｔ１後ではなく、サービスクラスｓ０の送信の後でサービスクラスｓ１の送信指示がなされる。サービスクラスｓ２に対しては、サービスクラスｓ０、ｓ１に対する送信指示終了後残りの帯域に対して、Ｇ２ｉ（Ｇ２ｉ≦ｋ）だけ連続して送信の指示が与えられる。
この第１０の実施の形態において、周期的にデータ送信を必要とするサービスクラスｓ０に対して最初に許可量を算出し、残った帯域に対して他のサービスクラスの許可量を割り当てた。本方式としては、サービスクラスｓ０としては、必ずしも周期的にデータ送信を必要とするサービスクラスである必要はない。
すなわち、優先度の高いサービスクラスや遅延に対する許容時間の短いサービスクラスを第四実施例におけるサービスクラスｓ０とし、そのサービスクラスに対する遅延許容時間を周期Ｔとして、優先的な送信の指示を実現することができる。
なお、第７乃至第１０の実施の形態においては、説明を容易にするために、連続して送信できる情報量の最大値ｋの値は、全ての従装置１０−１〜１０−ｍで同一としている。実際には、各従装置１０−１〜１０−ｍの課金や、優先度に応じて異なるｋの値を取ることも可能である。
このように、この発明の第７乃至第１０の実施の形態においては、従装置１０−１〜１０−ｍは主装置２０から通知された情報量に従って情報信号を送信するので、数Ｍバイト規模の情報信号をバースト的に送信する場合でも、伝送路上で信号の衝突が全く起こらず、CSMA/CDのようにスループットが低下しない。
ここで、情報信号の送信を許可する情報量は、従装置１０−１〜１０−ｍからの申告に基づいて、情報伝送容量を１００％有効利用できるように動的かつ効率的に算出されるので、バーストトラフィックや従装置の数が増加したような混雑時でも高いスループットが得られる。
また、サービスクラス別に情報量を申告して、優先度の高いサービスクラスから順に情報の送信を指示しているので、優先度の低いサービスクラスが数Ｍバイト以上のバースト送信を行っても、優先度の高いサービスクラスに対しては独立して情報の送信を指示するので、優先度の高いサービスクラスに対しては厳しい遅延要求を満足させることができる。
さらに、各従装置１０−１〜１０−ｍから申告を受けた情報量に対し、ある一定時間内に送信を指示する情報量に制限を与える。特定の従装置１０−１〜１０−ｍが数Ｍバイト以上の大きな情報量を申告しても、ある制限値いないでしか情報の送信を指示されないので、特定の従装置１０−１〜１０−ｍの情報送信によって、他の従装置１０−１〜１０−ｍの送信に与える影響を小さくすることが可能である。
また、一定時間内に与える情報送信の最大値ｋ(bit)は、従装置１０−１〜１０−ｍの総数をｍ（ｍは整数）、情報伝送量をｒ(bit/sec)とし、システムで定められる情報伝送の許容時間をｔｄ（sec）としたときに、
ｋ≦（ｒ×ｔｄ）／ｍ
の関係を満たすように決定する。また、稼働していない従装置１０−１〜１０−ｍがある場合には、従装置が稼働している割合を、α（０≦α≦１．０）として ｋ≦（ｒ×ｔｄ）／（α×ｍ）
の関係を満たすように一定時間内に与える情報送信の最大値ｋを決定する。
従って、従装置１０−１〜１０−ｍは最大でｋ（bit）の情報信号を送信する間、上り方向の伝送路を独占的に使用できるので、大規模な情報信号を連続的に送信することが可能である。上式に基づいて情報量を決定した場合は、全ての従装置１０−１〜１０−ｍがｋ(bit)の情報を送信した場合でも、その送信に必要な時間はtd(sec)なので、全ての従装置１０−１〜１０−ｍに対して情報伝送の遅延許容時間ｔｄを保証することができる。
さらに、全ての従装置１０−１〜１０−ｍは、この遅延許容時間ｔｄ以内で、情報信号を必ず送信できるのでアクセスの公平性も保証することができる。
次に、この発明の第１１の実施の形態について説明する。
この第１１の実施の形態のポイント・マルチポイント通信システムは、情報伝送の遅延許容時間が異なる複数のサービスクラスの通信を行う場合に、各サービスクラスの通信品質の要求を満たしながら、高い伝送効率で通信を実施できるようにしたものである。
図７６は、この第１１の実施の形態におけるポイント・マルチポイント通信システムの従装置の詳細構成を示すブロック図である。
なお、この第１１の実施の形態のポイント・マルチポイント通信システムの全体構成は、図１に示した構成と同様に構成することができる。
図７６において、従装置１０は、複数の入力ポートに接続される入力部１１、出力ポートに接続される出力部１２、送信ポートに接続される送信部１３、受信ポートに接続される受信部１４、複数のサービスクラスの信号を一時的に蓄積するバッファメモリ１５、バッファメモリ１５に蓄積されたサービスクラス全体の信号の送信に必要な情報量を計数するカウンタ１６、主装置２０からの指示に従ってカウンタ１６で計数された情報量を申告したり、バッファメモリ１５に一時的に蓄積されている信号の送信をする等の制御を行う制御部１７を具備して構成される。
なお、図７６のバッファメモリでは、サービスクラスが異なる信号を複数の論理的なキューを用いて各々蓄積するようにしたが、複数の物理的なバッファメモリを用いて蓄積するようにしてもよい。
サービスクラスは、従装置１０−１〜１０−ｍから主装置２０へ送信する信号の遅延許容時間に基づいて定めればよく、この実施の形態においては、遅延許容時間が相対的に短い信号を高い優先度のサービスクラスとし、遅延許容時間が相対的に長い信号を低い優先度のサービスクラスとする。
なお、サービスクラスは、主装置２０へ送信する信号の重要度や、信号のトラフィック特性などにもとづいて定めるようにしてもよい。
例えば、離散コサイン変換などによって符号化された画像の信号を送信する場合は、画像の主要部分である低周波成分からなる信号を高い優先度のサービスクラスとし、詳細部分である高周波成分からなる信号を低い優先度のサービスクラスとするようにしてもよい。
この第１１の実施の形態においては、光伝送路における上りおよび下りの伝送フレームとして図４に示した伝送フレームを採用する。すなわち、下りの１フレームは５６スロット、上りの１フレームは５３スロットからなり、これらの伝送フレームに基づいて、主装置から従装置への下りがＴＤＭ（Time Division Multiplex）、従装置から主装置への上りがＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access）の多重方式により、下り５３バイト、上り５６バイトのセルがそれぞれ送受信される。
なお、上りセルには３バイトのオーバヘッドが含まれており、下り伝送フレームには、２８セルに１セルの割合で１フレームに２つのＰＬＯＡＭセルが含まれるとする。最初のＰＬＯＡＭセル１には従装置からの上りセルを要求するグラントが２７個、二番目のＰＬＯＡＭセル２にはグラントが２６個あり、合計５３個のグラントが含まれている。
また、ＰＬＯＡＭセルのグラントと上り伝送フレームのスロットとの対応としては図２５に示すフレームを採用する。ここで、下り伝送フレームの最初のＰＬＯＡＭセル１には従装置からの上りセルを要求するグラントが２７個、二番目のＰＬＯＡＭセル２にはグラントが２６個あり、合計５３個のグラントが含まれている。
主装置２０は、このＰＬＯＡＭセルＰＬＯＡＭ１もしくはＰＬＯＡＭセルＰＬＯＡＭ２のグラントに、特定の従装置の上りセルを要求する識別子を書き込むことで、上り伝送フレーム内のどのスロットに、どの従装置がセルを送信できるかを指示する。
従装置１０−１〜１０−ｍは、ＰＬＯＡＭセルＰＬＯＡＭ１もしくはＰＬＯＡＭセルＰＬＯＡＭ２に、該従装置１０−１〜１０−ｍの上りセルを要求する識別子が書き込まれていた場合、当該グラントに対応する上り伝送フレームのスロットにセルを送信することができ、この方法により光伝送路上でセルが衝突することを回避して、信号を主装置へ送信できる。
なお、図４に示した上り伝送フレームでは、１台の従装置１０−１〜１０−ｍからのセルを１スロットで伝送するが、このスロットを複数に分割したミニスロットを構成することにより、複数の従装置１０−１〜１０−ｍからのセルを１スロットで伝送することができる。このミニスロットは、従装置１０−１〜１０−ｍのバッファメモリに蓄積された信号を送信するために必要な情報量を主装置２０へ申告するために用いる。
主装置２０は、ＰＬＯＡＭセルＰＬＯＡＭ１もしくはＰＬＯＡＭセルＰＬＯＡＭ２のグラントに、特定の従装置１０−１〜１０−ｍの情報量を要求する識別子を書き込むことで、上り伝送フレーム内のどのミニスロットに、どの従装置１０−１〜１０−ｍがミニセルを送信できるかを指示する。
従装置１０−１〜１０−ｍは、ＰＬＯＡＭセルＰＬＯＡＭ１もしくはＰＬＯＡＭセルＰＬＯＡＭ２に、該従装置１０−１〜１０−ｍの情報量を要求する識別子が書き込まれていた場合、当該グラントに対応する上り伝送フレームのミニスロットにミニセルを送信することができ、この方法により光伝送路３０上でミニセルが衝突することを回避して、バッファメモリに蓄積されたサービスクラス全体の信号の送信に必要な情報量を主装置２０へ申告できる。
次に、この第１１の実施の形態のポイント・マルチポイント通信システムにおけるアクセス方式を説明する。
まず、従装置１０−１〜１０−ｍを識別するＩＤ番号は、主装置２０で管理され、システムに加わる全ての従装置１０−１〜１０−ｍには、初期の段階でＩＤ番号が通知されている。このＩＤ番号により、主装置２０ではどの従装置１０−１〜１０−ｍからのセルであるかが識別され、各従装置１０−１〜１０−ｍでは受信したセルが自分宛てであるかが識別される。
さて、図７６に示した従装置１０の複数の入力ポートには、端末あるいは他のネットワークから音声、映像およびデータ等のような信号が入力され、これらの信号は入力部１１を介してバッファメモリ１５に送られ、バッファメモリ１５内に設けられたサービスクラスごとの論理的なキューで一時的に蓄積される。
個々の入力ポートは、電話、映像、イーサネット(登録商標)、ＡＴＭのように、入力される信号を一意に定めるようにしてもよい。なお、バッファメモリ１５に蓄積される信号は、例えば、ＡＴＭセルやイーサネット(登録商標)パケットのように、バッファメモリ１５に蓄積される段階でセル化あるいはパケット化されていてもよい。また、この第１１の実施の形態においては、図４に示した伝送フレームのように、下り伝送フレームの１スロット、およびオーバヘッドを除いた上り伝送フレームの１スロットを、それぞれ５３バイトとしたので、入力される信号が５３バイト単位であると整合性がよい。
例えば、可変長のイーサネット(登録商標)パケットが入力される場合は、入力部１１において５３バイト単位の固定長のセルに分割し、バッファメモリ１５のキューに蓄積すればよい。この場合は、主装置２０側でパケットを再生するための情報を５３バイトの一部に含めるようにしてもよい。
図７６示した従装置１０のカウンタ１６では、バッファメモリ１５に一時的に蓄積されたサービスクラス全体の信号の送信に必要な情報量が、信号の送信に必要なセル数あるいはスロット数を単位として整数で計数される。例えば、図４に示した上り伝送フレームでは、オーバヘッドを除いた５３バイトで信号が伝送されるので、情報量は５３バイトを１単位として計数される。
この計数方法としては、バッファメモリ１５への信号の入力およびバッファメモリ１５からの信号の出力に応じて随時計数する方法、バッファメモリ１５にＦＩＦＯで蓄積されている信号の先頭アドレスと末尾アドレスの差から計数する方法等が考えられ、バッファメモリ１５に蓄積されている信号の絶対値を情報量としてもよいし、前回の申告からの差分値を情報量としてもよい。
情報量は、ビットあるいはバイトを単位とした整数値で計数してもよいが、信号の送信に必要なセル数あるいはスロット数で計数すれば、主装置２０へ申告する値が小さくなるので効率がよい。なお、蓄積されている信号が５３バイト未満の場合には、送信に１セルあるいは１スロット必要として計数してもよいし、５３バイトになるまで計数しなくてもよい。
次に、主装置２０がＰＬＯＡＭセルを用いて、従装置１０−１〜１０−ｍに対して信号の送信に必要な情報量を申告するように指示し、従装置１０−１〜１０−ｍから申告された情報量に基づいて信号の送信を指示する方法を説明する。
まず、主装置２０は、従装置１０−１〜１０−ｍに情報量を申告するように指示する周期に基づいて、ＰＬＯＡＭセルのグラントに、特定の従装置１０−１〜１０−ｍへ情報量の申告を要求する識別子を書き込む。
次に、従装置１０−１〜１０−ｍから申告された情報量に従って、各従装置１０−１〜１０−ｍに対して信号の送信を許可する許可量を特定の最大値ｋビット以下で算出し、この許可量に基づいて特定の従装置１０−１〜１０−ｍへ上りセルの送信を要求する識別子を書き込む。
ここで、特定の最大値ｋは、従装置１０−１〜１０−ｍの総数をｍ、従装置が稼動している割合をα（０＜α≦１．０）、情報伝送容量をｒビット／秒とし、システムで定められる情報伝送の遅延許容時間をｔｄ秒としたときに、式（１）の関係を満たすように決定される。なお、従装置１０−１〜１０−ｍが稼動している割合αは、式（２）より求められ、全ての従装置１０−１〜１０−ｍが稼動している場合はα＝１．０である。
式（１）の情報伝送容量ｒは、上り伝送フレームで実際に信号を伝送可能な容量であり、情報伝送の遅延許容時間ｔｄは、システムで扱うサービス等を基準にして設定される。許可量の算出とＰＬＯＡＭセルのグラントへ識別子を書き込む方法の詳細は、第１の実施の形態で説明した通りである。
次に、従装置１０−１〜１０−ｍが主装置２０に対して、サービスクラス全体の信号の送信に必要な情報量を申告する方法と、バッファメモリ１５に蓄積された信号を送信する方法について説明する。
図７６に示した従装置１０では、受信ポートを介して受信部１４でセルが受信される。受信部１４では、セルに書き込まれた宛て先に基づいて、受信したセルが該従装置１０宛てであるかが識別される。セルが該従装置１０宛ての場合は、セルに書き込まれたセル識別子に基づいてセルの種類が識別される。識別されたセルがＰＬＯＡＭセルの場合は制御部１７に送られ、それ以外の場合は出力部１２へ送られる。
制御部１７では、受信部１４からＰＬＯＡＭセルを受け取ると、ＰＬＯＡＭセルのグラントに書き込まれた識別子に基づいて、信号の送信が指示されたのか、情報量の申告が指示されたのかを判断する。主装置２０から該従装置１０−１〜１０−ｍの情報量を要求されたと判断した場合は、カウンタ１６で計数された情報量と該従装置１０−１〜１０−ｍのＩＤ番号を少なくとも書き込んだミニセルを作成し、申告を指示されたグラントに対応する上り伝送フレームのミニスロットによって、送信部１３を介してこのミニセルを送信する。
なお、情報量は、カウンタ１６で計数された絶対値、および前回の申告からの差分値の両方か、どちらか１つを申告する。主装置２０から該従装置１０−１〜１０−ｍの上りセルを要求されたと判断した場合は、サービスクラスの優先度が最も高いバッファメモリのキューから信号を順番に取り出し、この信号を送信するセルを作成し、申告を指示されたグラントに対応する上り伝送フレームのスロットによって、送信部１３を介してこの作成したセルを送信する。
例えば、図７７に示すように、従装置１０−１〜１０−ｍのバッファメモリ１５におけるサービスクラス１乃至３のキューに各々信号が蓄積されていた場合に、主装置２０から８セル分の上りセルを要求された場合は、サービスクラス１のキューから２セル分の信号、サービスクラス２のキューから４セル分の信号、サービスクラス３のキューから２セル分の信号が取り出され、主装置２０へ順次送信される。なお、バッファメモリ１５のキューから信号を取り出す場合には、各サービスクラスに重みづけを行い、適当な比率で各サービスクラスのキューに蓄積された信号が送信されるようにしてもよい。
このような構成によると、特定の従装置１０−１〜１０−ｍが上りの伝送路を独占的に使用して、サービスクラスの優先度が高い信号から順番に、主装置２０から指示された許可量以下で連続して信号を送信することができる。
次に、この発明の第１２の実施の形態について説明する。
この第１２の実施の形態においては、例えば、図１に示した構成において、主装置２０が従装置１０−１〜１０−ｍに対して情報量の申告を指示する間隔を動的に更新したり、ＰＬＯＡＭセルＰＬＯＡＭ１もしくはＰＬＯＡＭセルＰＬＯＡＭ２の未使用のグラントを用いて情報量の申告や信号の送信を指示するように構成されており、これにより通信の効率を高めることができる。
例えば、図７６に示した従装置１０−１〜１０−ｍから主装置２０へのトラヒック量が少なく伝送路の負荷が低い場合は、従装置１０の制御部１７が情報量の申告を指示する間隔を短く制御する。これにより、従装置１０−１〜１０−ｍの情報量の変化を主装置２０がより高速に認識することができる。また、主装置２０は従装置１０−１〜１０−ｍの情報量の変化に対して、より柔軟に信号の送信を指示できることになり、従装置１０−１〜１０−ｍが信号を送信するまでの待ち時間を短縮することができる。
逆に、従装置１０−１〜１０−ｍから主装置２０へのトラヒック量が多く伝送路の負荷が高い場合は、情報量の申告を指示する間隔を長く制御する。これにより、伝送路上で信号の送信に利用可能な伝送帯域が広がるのため、スループットをより向上させることができる。
さらに、主装置２０は、全ての従装置１０−１〜１０−ｍから申告された情報量に対して信号の送信を指示した後で、ＰＬＯＡＭセルに未使用のグラントがある場合は、そのグラントを用いて従装置１０−１〜１０−ｍに対して情報量を申告するように指示する。これにより、各従装置１０−１〜１０−ｍの情報量を先読みすることにより、通信の効率を高めることができる。
また、ＰＬＯＡＭセルの未使用のグラントを用いて各従装置１０−１〜１０−ｍへ信号の送信を順番に指示する。これにより、信号の送信を主装置４０から常に指示することできるため、従装置１０−１〜１０−ｍが信号を送信するまでに必要な待ち時間を削減することができる。
このようにこの発明の第１１乃至第１２の実施の形態においては、従装置１０−１〜１０−ｍはサービスクラス全体の信号の送信に必要な情報量を主装置２０へ申告し、主装置２０は各従装置１０−１〜１０−ｍから申告された情報量に基づいて信号の送信を指示するので、伝送路上で信号の衝突が全く起こらず、トラヒック量が増加したような場合でもスループットが低下するようなことがない。 例えば、従装置１０−１〜１０−ｍが映像伝送をしながら比較的大きなサイズのファイルを送信するような場合でも、映像の品質を劣化させることなく、ファイルを効率よく転送することができる。また、従装置１０−１〜１０−ｍに対して情報量を申告するように指示する間隔を動的に更新したり、未使用のグラントを用いて情報量や信号の送信を指示することにより、通信の効率をさらに向上させることができる。
信号の送信を許可する許可量は、従装置１０−１〜１０−ｍからの申告に基づいて、情報伝送容量を１００％有効利用できるように動的かつ効率的に算出されるので、バーストトラヒックや従装置の数が増加したような混雑時でも高いスループットが得られる。許可量の最大値ｋビットは、従装置の総数をｍ（ｍは整数）、従装置が稼動している割合をα（０＜α≦１．０）、情報伝送容量をｒビット／秒とし、システムで定められる情報伝送の遅延許容時間をｔｄ秒としたときに、
ｋ≦（ｒ×ｔｄ）／（α×ｍ）
の関係を満たすように決定する。従って、従装置１０−１〜１０−ｍは最大でｋビットの信号を送信する間、上り方向の伝送路を独占的に使用して、サービスクラスの優先度が高い信号から順番に、主装置２０から指示された許可量以下で連続して信号を送信することができる。また、上式に基づいて許可量を決定した場合は、全ての従装置１０−１〜１０−ｍがｋビットの信号を送信した場合でも、その送信に必要な時間はｔｄ秒なので、全ての従装置１０−１〜１０−ｍに対して情報伝送の遅延許容時間ｔｄを保証することができる。全ての従装置１０−１〜１０−ｍは、この遅延許容時間ｔｄ秒以内で、信号を必ず送信できるのでアクセスの公平性と情報伝送の遅延許容時間を保証することができる。
図７８は、この発明の第１３の実施の形態で採用される伝送フレームを示す図であり、図７９は、従装置の構成、図８０は主装置の構成を示す図である。
図７８において、この第１３の実施の形態で採用される伝送フレームは、主装置２０から従装置１０−１〜１０−ｍへの下り信号と、従装置１０−１〜１０−ｍから主装置２０への上り信号を時間を分割して伝送する時分割双方向伝送方式（ＴＤＤ）とする。
すなわち、伝送フレームを制御チャネルとデータチャネルに分離し、伝送フレーム前半部が制御チャネルである。
さらに制御チャネルの前半部は、下り方向（主装置２０から従装置１０−１〜１０−ｍへの方向、以下下り方向と称する）の制御チャネルに、後半部を、上り方向（従装置１０−１〜１０−ｍから主装置２０への方向、以下上り方向と称する）の制御チャネルとする。
データチャネルには、タイムスロット番号を＃１から＃ｎまで付与するものとする。このタイムスロットは、上り方向と下り方向に関して適応的に、主装置２０が決める。
ひとつのタイムスロットを構成する情報バイト量は、システムに依存し決定されるものである。たとえば、ＡＴＭ（非同期転送モード）を転送する場合は、５３バイトの情報が入るタイムスロットが望ましい。また、それ以外のバイト数であっても、固定長であれば、何ら問題はない。
しかし、下り信号のタイムスロットの次に上り信号のタイムスロットが入る場合や、異なる従装置１０−１〜１０−ｍからの上りタイムスロットが続く場合を考えると、ある程度のガードタイムが必要であり、1タイムスロット中の情報バイト量を減少させると、そのオーバヘッドの為に、効率が悪くなる。
図７８に示す下り制御チャネルには、データチャネルの構成情報が入る。データチャネルのタイムスロットに＃１から＃ｎまで番号を付け、このデータチャネルのタイムスロット番号の数だけ下り制御チャネルのタイムスロットを設ける。 この下り制御チャネルの第j番目のスロット(CONT #j；j=1..n)には、まず、データチャネルのタイムスロット#jが上りであるか、下りであるかの識別子を入れる。さらに、下りデータの場合は、該当する従装置１０−１〜１０−ｍを示す宛先アドレスを、上りデータの場合は、送信許可宛先アドレスを入れる。
図７８の上り制御チャネルは、従装置１０−１〜１０−ｍのデータバッファメモリに蓄積されているデータ量などを入れる。この上り制御チャネルのタイムスロットの数は、従装置１０−１〜１０−ｍの数に限定されるものではない。従装置１０−１〜１０−ｍの数が、このタイムスロットの数より多い場合は、複数の伝送フレームにより、構成しても良い。
ここでは、ひとつの実施例として伝送フレームを示したが、伝送フレームはここで示した実施例に限定するものではない。たとえば、上りと下りを異なる伝送路や周波数帯で伝送することが可能である。この場合、下り伝送フレームは、下り制御チャネルと下りデータチャネルで構成されるとともに、上り伝送フレームは、上り制御チャネルと上りデータチャネルとで構成される。この場合は、下り信号は、連続フレームすなわちＴＤＭとなり、上り信号は、バースト信号のＴＤＭＡとなる。
ここでの骨子は、上り制御チャネルのタイムスロットが予め固定されており、主装置２０は、従装置１０−１〜１０−ｍからの制御情報、すなわち、情報の蓄積量がどの従装置１０−１〜１０−ｍから上がってくるのかが分かる仕組みになっていることである。
図７９において、この従装置１０と接続されている端末装置からのデータ信号は、入力インタフェース部７０１を介してバッファメモリ７０２に蓄積される。 バッファメモリ７０２に貯えられた情報データは、ＴＤＭＡ伝送フレーム生成部７０３から出力されるメモリリード信号に従って読み出される。
読み出された情報データは、ＴＤＭＡ伝送フレーム生成部７０３により、主装置２０から指示されたデータチャネルのタイムスロット番号に従って、その指示されたタイムスロットに情報データを挿入する。
送信部２０４では、ＴＤＭＡ伝送フレーム生成部７０３からの信号を伝送路に送信するための信号変換を行う。
また、バッファメモリ７０２に蓄積された情報量は、情報量計測部７０５により計測が行われる。ここでは、バッファメモリ７０２への書き込みアドレスと読み出しアドレスの差を求め、蓄積されている情報データ量の絶対値を計測することが行われる。さらに、1フレーム周期前の絶対値との差分を求めても良い。また、絶対値と差分値の両方を求めても良い。ここで計測した蓄積情報量は、ＴＤＭＡA伝送フレーム生成部７０３において、伝送フレームの上り制御チャネル内の所定のタイムスロットに挿入される。
一方、主装置２０からの下り信号は、まず、受信部７０６により受信され、その後、ＴＤＭＡ伝送フレーム分離部７０７により、制御チャネルとデータチャネルが分離される。
ＴＤＭＡ伝送フレーム分離部７０７では、まず下り制御チャネルの中にあるデータが上りか下りかを示す識別子から下りデータを示す識別子が付いている制御チャネルだけ抜き出し、制御信号としてアドレスフィルタ部７０８に出力する。 アドレスフィルタ部７０８では、その制御信号をもとに、自分のアドレスに該当する従装置アドレスのみのタイムスロットをデータチャネルから抜き出す。 アドレスフィルタ部７０８で抜き出したデータ信号は、出力インタフェース部７０９を介して、端末装置に出力する。
また、ＴＤＭＡ伝送フレーム分離部７０７では、下り制御チャネルの中で、上りデータを示す識別子の中で、自分のアドレスがあれば、該当するタイムスロット番号を送信許可信号としてＴＤＭＡ伝送フレーム生成部７０３に送信する。 ＴＤＭＡ伝送フレーム生成部７０３においては、このタイムスロット番号が来たときに、バッファメモリ７０２にメモリリード信号を出力して、バッファメモリ７０２から情報データを読み出し、伝送フレーム化して、送信部７０４に出力する。
図８０において、主装置２０は、バックボーンネットワーク装置と接続されるが、そのバックボーンネットワーク装置から出力されるデータ信号は、入力インタフェース部８０１により伝送終端された後宛先アドレス確認部８０２によりデータ信号の宛先アドレスと物理的な従装置アドレスとの対応がとられる。例えば、ＩＰ（Internet Protocol）フレームで構成されるデータの場合は、ＩＰフレームの宛先アドレスと従装置アドレスを対応させるマップを持ち、このマップに従って、従装置アドレスを導出する。
宛先アドレス確認部８０２は、マップに従って、従装置アドレスを持つ制御信号を出力するとともに、データ信号をＴＤＭＡ伝送フレーム生成部８０３へ出力する。ＴＤＭＡ伝送フレーム生成部８０３においては、タイムスロット割当て演算部８０４からの信号に従って、伝送フレームの下り制御チャネルへの書き込みとともに、該当するデータチャネルのタイムスロットに下りデータ信号を入れ込み、送信部８０５へ出力する。従装置１０への送信信号は、送信部８０５を介して出力される。
一方、従装置１０からの上り信号は、受信部８０６を介して、ＴＤＭＡ伝送フレーム分離部８０７に入力される。ＴＤＭＡ伝送フレーム分離部８０７では、まず、上り制御チャネルより、各従装置１０のバッファメモリの蓄積情報量を検出する。ここで、主装置２０へ情報信号を送信する従装置#１〜#ｍが、蓄積された情報信号の蓄積量Riを主装置２０へ申告するとする。ここで、ｉは個々の従装置１０を表わし、従装置の総数をｍ (ｍ は整数)とした場合、ｉ＝１，２，・・・，ｍである。
従装置１０からの申告を受けた主装置２０は、申告された蓄積量Ｒｉに基づいて，各従装置１０に対して送信を許可する情報量Ｎｉを特定の最大値Ｋ (bit)以下で算出する。ここで、特定の最大値Ｋは、前述した式（１）の関係を満たすように決定される。
主装置１０は情報量Ｎｉを算出した後に、１フレーム周期に割り振ることのできる情報量ｎｉを、情報量Ｎｉから算出する。この情報量ｎｉにより、上りデータのタイムスロットを連続的に割り振り、割当てたタイムスロット番号に該当する下り制御チャネルの従装置アドレスを書き込む。ここで、Ｎｉと別にｎｉを求める理由は、算出された情報量Ｎｉが１フレームで送信可能な情報伝送容量を越えていた場合に，従装置ｉに対して、制御チャネルをまたいで次のデータチャネルの先頭部で情報量Ｎｉを従装置１０から出力させるためである。ここで、従装置１０から上ってきた情報量から、従装置１０への送信許可、すなわち、上りデータのタイムスロット割当てを行う演算は、タイムスロット割当て演算部８０４によって行われる。
ところで、伝送フレームのデータチャネルの上りと下りのタイムスロットの割当てに関しても、このタイムスロット割当て演算部８０４にて実行される。ここで、実行されるアルゴリズムとしては、例えば、バックボーンネットワークからの下りデータを優先し、宛先アドレス確認部８０２において、下り情報が無い場合に、上りタイムスロットに割当てる方法が考えられる。
また、あらかじめ下りのタイムスロット領域と上りのタイムスロット領域を、固定的あるいは半固定的に割当てる方法などが考えられる。もちろん、上りタイムスロットを優先的に割り振る方法も考えられる。上りデータチャネルのタイムスロットは、主装置２０がタイムスロットを割当てた部分に情報データが入っている。従って、該当する従装置アドレスは、タイムスロット割当て部８０４からの信号によりユーザ情報再構築部８０８において、認識でき、従装置単位の情報データに再構築する。たとえば、ＩＰフレームに関しては、複数のタイムスロットに分割されて伝送されるため、一つのＩＰフレームにここで再構築される。この情報データは、出力インタフェース８０９を介して、バックボーンネットワーク装置に入力される。
この第１３の実施の形態において、特に強調されることは、従装置１０からの上り信号が連続したタイムスロットで主装置２０に伝送され、その上りデータの転送遅延時間Ttとすると、Ri≦kの関係から、
α×ｍ
Tt＝Σ(Ri/r) ≦(k×α×m)/r =td
i=1
となる。これは、データの上り転送遅延時間が、特定の時間tdで制限されることになる。 すなわち、従装置１０に接続される端末装置からの上りトラフィック負荷が１００％の場合においても、遅延時間がtd以内で転送が行われることになる。これは、ＱＯＳを満たすばかりでなく、従装置間の公平性を満たすことになる。
また、連続的にタイムスロットを確保することにより、平均転送遅延時間tdaは、
tda≦td/2 （α×mが十分大きい場合）
となる。これは、連続的に同一従装置にタイムスロットを割当てることにより、平均の転送遅延時間が短くなることを示している。
ところで、この第１３の実施の形態では、データチャネルは上り情報信号と下り情報信号のタイムスロットの位置が主装置の制御により設定するとした。
しかし、上り情報信号タイムスロットと下り情報信号タイムスロットとの間には、ガードタイムが必要である。主装置４０から複数の従装置１０までの距離にばらつきがある場合は、その距離のばらつきの大きさに該当する往復の遅延時間だけのガードタイムが最低必要になる。
よって、上り情報信号と下り情報信号のタイムスロットを予め分離し、その間にガードタイムを設定しても良い。その場合、主装置２０と従装置１０の間の伝播遅延時間の絶対値に関しては、遅延時間補償がなされるものとする。
この実現方法としては、システムの初期設定において、主装置２０から従装置１０への往復伝播時間計測を行った上で、適切な遅延を主装置２０から各従装置１０に指示することなどが考えられる。
さらに、上りと下りの多重を時間的に行うＴＤＤ方式ではなく異なる伝送路、すなわち、有線の場合は、異なる線路や光波長多重など、無線の場合は異なる周波数帯を用いることができる。この場合は、下り制御チャネルに続き下りデータチャネルを入れ、連続的に従装置に向けて信号を流す。また、上り方向に関しては、上り制御チャネルに続き、上りのバーストデータチャネルを従装置は送信することになる。
次に、この発明の第１４の実施の形態について説明する。
この第１４の実施の形態は、第１３の実施の形態でサービスするベストエフォート形サービスに加えて、回線交換系のギャランティ形サービスを加えるものである。
図８１は、この第１４の実施の形態で採用される伝送伝送フレームを示す図である。
図８１において、下り制御チャネルと上り制御チャネル、およびデータチャネルに大別される部分は、第１３の実施の形態と同一である。しかし、下り制御チャネルにはギャランティ形サービスで用いる下り制御チャネルが追加され、上り制御チャネルにもギャランティ形サービスの制御チャネルが追加される。
このギャランティ形サービスで用いる下り制御チャネルは、データチャネルを確保するための回線制御に用いられる。すなわち、このチャネルを用いて、従装置１０からの回線要求信号とそれに対する主装置２０からのＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号や、回線切断要求やそれに対するＡＣＫACK信号などのやり取りを行う。
ギャランティ形サービスの実際のデータチャネルは、下り制御チャネルのタイムスロット制御部分で行われる。ｎ個のタイムスロットで区切られたデータチャネルを、上り下りの情報を含めて指示する。この部分は、第１３の実施の形態と同一である。
図８２は、この第１４の実施の形態で採用される従装置１０の構成を示したものである。ここで、ベストエフォート形サービスに関する部分は第１３の実施の形態と同じである。
ギャランティ形サービスに関しては、まず、端末装置からのギャランティサービス入力データを入力インタフェース部７１１にて終端する。入力インタフェース部７１１では、端末装置からの回線設定要求に従って、回線制御部７１２に回線設定要求を知らせる。回線制御部７１２では、回線設定要求を検出して、ギャランティ形サービスの出力インタフェース７１１を介して、端末装置に要求中である旨の信号を戻す。さらに、入力インタフェース部７１１では、回線設定要求を回線制御部７１２に出力し、回線制御部７１２は、回線設定要求をＴＤＭＡ伝送フレーム生成部７０３に対して行う。
ＴＤＭＡ伝送フレーム生成部７０３では、伝送フレームの上り制御チャネルギャランティ形サービスの該当する自局ＩＤ番号タイムスロットに回線設定要求を書き込み、主装置に伝送する。
一方、ＴＤＭＡ伝送フレーム分離部７０７では、下り制御チャネルのギャランティ形サービスの自局ＩＤ番号タイムスロットにて主装置２０からのＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号をドロップするとともにそれを回線制御部７１２に出力する。
ＡＣＫが戻った場合には、チャネル設定要求信号を回線制御部７１２が出力する。ＮＡＣＫが戻った場合は、ビジー信号を回線制御部７１２が出力インタフェース分７１９に向けて出力する。
ＡＣＫが戻り、チャネル設定要求信号を主装置２０に出力した後、主装置２０から回線設定確認通知とともに、下り制御チャネルの中のタイムスロット制御部分に、ギャランティ形サービスの上り信号フラグと該当するタイムスロット番号に自局ＩＤが書かれてくる。
従装置１０では、そのフラグとＩＤに従って、ギャランティ形サービスの入力インタフェース７１１からの情報データが伝送される。ギャランティ形サービスの下り信号に関しては、この下り制御チャネルのタイムスロット制御により、サービス種別、上り下りの違いを識別する。この識別は、アドレスフィルタ/サービス分離部７０８によって行われる。ギャランティ形サービスの場合は、ギャランティ形サービスの出力インタフェース部７１９に振り分けられる。
回線切断手順に関しては、上記回線設定と同様、制御チャネルを用いて行われる。さらに、主装置２０からの回線設定手順が存在する。これは、バックボーンネットワークからのシグナリングによる回線設定手順である。主装置２０からは下り制御チャネルのギャランティ形サービス領域中の自局ＩＤタイムスロットに回線設定信号が流れてくる。この信号を受信した回線制御部７１２では、出力インタフェース７１９を介して、接続要求を端末装置に出力する。この信号を受けた端末装置は、通常は応答信号を返すがこの応答信号は、入力インタフェース７１１を介して、回線制御部７１２に戻ってくる。
回線制御部７１２では、これをＡＣＫ信号として上り制御チャネルのギャランティ形サービス領域の該当する自局ＩＤのタイムスロットにＡＣＫ信号を出力する。端末装置からの応答が無い場合は、回線制御部７１２にてＮＡＣＫ信号を出力する。
次に、主装置２０から、下り制御チャネルのタイムスロット制御領域によりギャランティ形サービスであることを示すフラグおよび信号データの上り下りを示すフラグが示される。
データチャネルのタイムスロット番号は、空いているタイムスロット番号の小さい順に下り信号が主装置２０にて割当てられる。上り信号は、その次のタイムスロット番号に割当てられる。従装置１０は、上りに割当てられたタイムスロット番号に従って、上り情報データを主装置に出力する。回線切断の手順は、制御チャネルを用いて行われる。
図８３は、この第１４の実施の形態で採用される主装置の構成を示す。ここでも、ベストエフォート形サービスについては、第１３の実施の形態において既に説明したので、ギャランティ形サービスについて説明する。
ギャランティ形サービスで、接続されるバックボーンネットワーク側装置は、主には交換機である。
交換機からのデータは、ギャランティ形サービスの入力インタフェース部８１１に入力される。接続先情報であるシグナリング情報は、入力インタフェース部８１１で分離され、回線制御部８１２に入力される。
回線制御部８１２では、下り制御チャネルのギャランティ形サービス領域の該当する従装置ＩＤのタイムスロットを用いて、従装置１０に向けて回線設定信号を、ＴＤＭＡ伝送フレーム生成部８０３を介して出力する。
この信号に対応して、該当従装置１０から、上り制御チャネルのギャランティ形サービス領域の該当従装置ＩＤにタイムスロットによりＡＣＫ／ＮＡＣＫが返ってくる。ＮＡＣＫが戻ってきた場合は、回線制御部８１２から、出力インタフェース８１９を介してビジー信号を交換機に戻す。
一方、ＡＣＫが戻ってきた場合は、回線設定完了信号とともに、下り制御チャネルのタイムスロット制御領域の使われていないタイムスロット番号の小さい順に、ギャランティ形サービス種別を識別するフラグと従装置ＩＤと下り信号フラグを書き込んで、ＴＤＭＡ伝送フレーム生成部８０３に出力する。また、同時に、上記で示したデータチャネルのタイムスロット番号の領域に情報データを書き込み、従装置１０に向けて出力する。
かつ、同時に、回線制御部８１２では、下り情報データチャネルの次のタイムスロットに上りのデータチャネルを割当てる。割当てられた従装置１０は、制御チャネルのタイムスロット制御領域の上り送信許可信号に従って、情報データを送出する。
この情報データは、タイムスロット割当て演算部８０４からの信号に従って、ユーザ情報再構築部８０８により、分離され、出力インタフェース部８１９を介して交換機へ出力される。この場合、予め設定された交換機インタフェースの多重フォーマットに従った多重がなされる。
以上のシーケンスは、一つの従装置１０に対する、バックボーン側からの回線設定手順である。この手順は、同時に複数の従装置に対して設定する。この設定は、制御チャネルに関して、異なるタイムスロットが割当てられているため、問題はない。
回線制御部８１２では、回線設定の時間が早い順に、データチャネルのタイムスロット番号の若い番号が割当てられる。回線の開放に従って、回線制御部８１２では、若いタイムスロット番号を検索して割当てる。また、特定の時間、回線の開放によりタイムスロットに空きができると、タイムスロット割当て演算部８０４により、ベストエフォート形サービスの領域に組み入れる。しかし、ギャランティ形サービスの回線設定が優先するため、回線制御部８１２では、ベストエフォート形サービスに使用されているタイムスロット番号については、空き回線と同一の扱いを行う。
次に、従装置１０からの回線設定に関しては、上り制御チャネルのギャランティ形サービス領域内に回線設定要求が挿入されてくる。主装置２０では、この要求をＴＤＭＡ伝送フレーム分離部８０７を介して回線制御部８１２に入力する。 回線制御部８１２では、データチャネルのタイムスロットすべてがギャランティ形サービスで使われていないかを確認して、ＡＣＫあるいはＮＡＣＫを、下り制御チャネルのギャランティ形領域を用いて、従装置１０に戻す。
ＡＣＫを戻した場合、従装置１０からチャネル設定要求信号が上がってくる。この時、主装置２０は、回線制御部８１２と出力インタフェース８１９を介して、バックボーン側交換機に接続要求を行う。交換機側から、入力インタフェース８１１を介して接続完了の通知がなされた場合、回線制御部８１２では、下り制御チャネルのギャランティ形サービス領域を用いて回線設定確認通知信号を従装置１０に返す。
それと同時に、下り制御チャネルのタイムスロット制御領域の、空きタイムスロット番号に、該当する従装置のＩＤ番号、上り下りの識別フラグ、ギャランティ型サービスであることを示すフラグを書き込む。この時、タイムスロット番号は、空きタイムスロット番号の中で小さい順から使用する。また、同時に、その次のタイムスロット番号を、上り情報データのためのタイムスロット番号に指定する。また、同時に、ＴＤＭＡ伝送フレーム生成部８０３に、下り情報データを書き込んで、従装置１０に向けて出力する。
ここで、情報データのタイムスロットを割当てる際に、ベストエフォート形サービスは空きタイムスロットと同一に扱う。回線切断の手順についても、上り下りの制御チャネルを用いて実施される。
ところで、この第１４の実施の形態では、データチャネルのタイムスロットは上りと下りが混在している場合に付いて記した。主装置２０から複数の従装置１０までの距離にばらつきがある場合は、その距離のばらつきの大きさに該当する往復の遅延時間だけのガードタイムが最低必要になる。よって、上り情報信号と下り情報信号のタイムスロットを予め分離し、その間にガードタイムを設定しても良い。その場合、主装置２０と従装置１０間の伝播遅延時間の絶対値に関しては、遅延時間補償がなされる。
この実現方法としては、システムの初期設定において、主装置２０から従装置１０への往復伝播時間計測を行った上で、適切な遅延を主装置２０から各従装置１０に指示することなどが考えられる。
さらに、上りと下りの多重を時間的に行うＴＤＤ方式ではなく、異なる伝送路すなわち有線の場合は、異なる線路や光波長多重など無線の場合は異なる周波数帯を用いることができる。この場合は、下り制御チャネルに続き下りデータチャネルを入れ、連続的に従装置に向けて信号を流す。また、上り方向に関しては、上り制御チャネルに続き、上りのバーストデータチャネルを従装置は送信することになる。
このように、第１３の実施の形態によれば、主装置２０は従装置１０から申告された情報量に従って従装置１０に情報信号の送信を許可するので、システムで決まる情報伝送容量を有効利用でき従装置１０間の上り信号の公平性も確保できる。さらに、従装置から主装置への上りデータ平均転送時間に関して最悪転送遅延時間を保証することができる。
また、第１４の実施の形態によれば、回線交換などのギャランティ形サービスをデマンドアサイン型ＴＤＭＡで実現しつつ、ベストエフォート形サービスの通信も実現でき、さらに、ベストエフォート形サービスは、第１３の実施の形態の効果を併せ持つことが可能となる。
次に、この発明の第１５の実施の形態について説明する、
この発明の第１５の実施の形態によるポイント・マルチポイント通信システムは、可変長のパケットを柔軟にかつ効率よく伝送することができるようにしたものである。
すなわち、第１５の実施の形態によるポイント・マルチポイント通信システムにおいては、主装置２０では、入力された端末宛のパケットを分割し、ヘッダを付加することにより固定長のセルを生成する。各ヘッダには、入力されたパケットに含まれる端末のアドレスを元に検索したポイント・マルチポイント通信システム内で使用する従装置１０−１〜１０−ｍのアドレスが含まれる。従装置１０−１〜１０−ｍは、上記のヘッダに含まれたアドレスが自装置のアドレスと一致するときにのみデータを取り出す動作を行うため、下り方向において各従装置１０−１〜１０−ｍに対する伝送容量の変更は主装置のみで簡単に行うことが可能となる。
また、各ヘッダに使用する従装置１０−１〜１０−ｍのアドレスはポイント・マルチポイント通信システム内でのみ有効となるアドレスであるため、ビット長が短く、伝送容量を有効利用することが可能となる。
さらに、ポイント・マルチポイント通信システムで使用するアドレスの体系を階層化し、従装置１０−１〜１０−ｍはサブネットを使用し、ポイント・マルチポイント通信システム全体で一つのネットワークとするようにアドレスを設定する。
これにより、端末のアドレスのうち、サブネットを識別するためのアドレス部分を、従装置１０−１〜１０−ｍのアドレスとしてそのまま使用することができるため、より簡便な構成で主装置を構成することが可能となる。
なお、この第１５の実施の形態のポイント・マルチポイント通信システムは、図１に示したシステム構成と同一の構成を採用することができる。
図８４は、この第１５の実施の形態のポイント・マルチポイント通信システムで採用される従装置１０（１０−１〜１０−ｍ）の構成を示したものである。
図８４において、この従装置１０は、入力ポートに接続される入力部１１、出力ポートに接続される出力部１２、送信ポートに接続される送信部１３、受信ポートに接続される受信部１４、受信部１４からの情報信号を一時蓄積するバッファメモリ１５−２、バッファメモリ１５−２に蓄積された情報信号をパケットに再構築する受信制御部１８−２、入力部１１で入力した入力ポートからの情報信号を一時的に蓄積するバッファメモリ１５−１、主装置２０からの上り送信スロットの割り当てに応じて送信バッファメモリに蓄積されたパケットを分割する等の制御を行なう送信制御部１８−１を具備して構成される。
図８５は、この第１５の実施の形態で採用される主装置２０の詳細構成をブロック図で示したものである。
図８５において、この主装置２０は、入力ポートに接続される入力部２１、出力ポートに接続される出力部２２、送信ポートに接続される送信部２３、受信ポートに接続される受信部２４、受信部２４からの情報信号を一時的に蓄積するバッファメモリ２５−２、バッファメモリ２５−２に蓄積された情報信号をパケットに再構築する受信制御部２８−２、入力部２１で入力した入力ポートからの情報信号を一時的に蓄積するバッファメモリ２５−１、入力部２１で入力した入力ポートからのパケットの宛先アドレスから宛先とする従装置１０のアドレスを検索するアドレス検出部２９、バッファメモリ２５−１に蓄積されたパケットを分割しアドレス検出部２９で検出された従装置１０のアドレスを付加する等の制御を行なう送信制御部２８−１を具備して構成される。
この第１５の実施の形態の伝送路における上りおよび下りの伝送フレームは、図４に示したように構成される。ここでは説明の都合上、伝送速度、セル長、フレームフォーマットはＩＴＵ−Ｔ ＳＧ１５におけるＧ．９８３ドラフト勧告に従っている。ただし、Ｇ．９８３ドラフト勧告では、伝送するセルはＡＴＭセルそのものであるが、この第１５の実施の形態においては、入力されるパケットを後述する方法で分割したセルである。また、光伝送路の伝送容量を主装置２０から従装置１０−１〜１０−ｍへの下り方向、従装置１０−１〜１０−ｍから主装置２０への上り方向ともに１５５．５２Ｍビット／秒とする。
下りの１フレームは５６スロットからなり、上りの１フレームは５３スロットからなり、これらの伝送フレームに基づいて、主装置２０から従装置１０−１〜１０−ｍへの下りがＴＤＭ（Time Division Multiplex）、従装置１０−１〜１０−ｍから主装置２０への上りがＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access）の多重方式により、下り５３バイト、上り５６バイトのセルがそれぞれ送受信される。
なお、上りのセルには３バイトのバースト伝送用のオーバヘッドが含まれており、下り伝送フレームには、２８セルに１セルの割合で１フレームに２つのＰＬＯＡＭセルが含まれるとする。最初のＰＬＯＡＭセルＰＬＯＡＭ１には従装置１０−１〜１０−ｍからの上りセル送信を許可するグラントが２７個、二番目のＰＬＯＡＭセルＰＬＯＡＭ２にはグラントが２６個あり、合計５３個のグラントが含まれている。ＰＬＯＡＭセルのグラントと上り伝送フレームのスロットとの対応は図５に示した通りである。
主装置２０は図５に示したＰＬＯＡＭセルのグラントに、従装置１０−１〜１０−ｍのＩＤ番号等の識別子を書き込むことで、上り伝送フレーム内のどのスロットに、どの従装置１０−１〜１０−ｍがセルを送信できるかを指示することができる。
従装置１０−１〜１０−ｍは、ＰＬＯＡＭセルに該従装置１０−１〜１０−ｍの識別子が書き込まれていた場合、グラントに対応する上り伝送フレームのスロットにセルを送信することができ、この方法により光伝送路上でセルが衝突することを回避できる。
なお、この第１５の実施の形態においては、上りの送信の指示方法について制限を加えるものではなく、上り送信の方法としては以下のような方法を使用しても差し支えない。
例えば、下りスロットと上りスロットが１対１に対応したフレーム構成において、各下りスロットに対応する上りスロットに該下りスロットを使用する従装置１０−１〜１０−ｍのＩＤ番号とサービスクラスを指定する識別子を付加することにより上りの送信をサービスクラス別に指示する方法がある。
また、下りスロットで特定の従装置１０−１〜１０−ｍの特定サービスクラスに対して連続して送信できるスロット数を通知することにより上りの送信を指示することも可能である。
入力されたパケットがＩＰパケットであった場合のパケットの分割、組立を図８６に示す。図８６において、まず、入力されたパケットにＰＡＤとLengthを付加して分割データ単位ＣＳ−ＰＤＵを生成する。パケットを固定長のセルに分割する際に余りが生じるためＰＡＤをつけて、分割データ単位がセルのデータ長の整数倍になるようにする。
また、LengthはＰＡＤにより拡張されたデータ領域のうち、実際に使用されているデータ長を示すことにより受信側でデータを分離するために付加する。
次に、分割データ単位を固定長のセルに分割し、ヘッダを付加する。ここではヘッダとセルに収容するデータ双方ともに固定長の場合を示している。場合によっては、ヘッダを可変長とし、各セルに収容するデータの長さをヘッダの長さに応じて加減して、セル全体として固定長を保つこともできる。
ヘッダの構成を図８７に示す。ここでは、主装置２０に接続される従装置１０−１〜１０−ｍの数を６４台とした場合のヘッダを示している。従装置１０−１〜１０−ｍの台数が多い場合にはヘッダ長は一般により長くなる。
ヘッダは上りヘッダのみに必要なバースト伝送用のパッシブオプティカルネットワークオーバヘッドＰＯＮ−ＯＨと、上り下りヘッダに必要でペイロードのヘッダであるＰＤＵ−ＯＨに分けることができる。これは、下りセルの場合には、主装置から連続してセルを送信することができるので、後述するガードタイム、プリアンブル、デリミタが不要となるからである。
パッシブオプティカルネットワークオーバヘッドＰＯＮ−ＯＨはセルとセルの衝突を防止するガードタイム、クロック信号を抽出するためのプリアンブル、プリアンブルと後続するセルの分離とバイト同期をとるためのデリミタから構成される。また、ペイロードのヘッダであるＰＤＵ−ＯＨは従装置１０−１〜１０−ｍのアドレス、セル内容の情報識別子、セルの連続状態の識別子を含む１バイトから構成される。
従装置１０−１〜１０−ｍのアドレスは最低でも従装置１０−１〜１０−ｍの台数に等しい数が必要で、ここでは６ビットを割り当てている。セル内容の識別子は、セルに含まれているデータが有意なデータであるか、あるいは無効なデータであるかを示す。無効なデータは、主装置２０から従装置１０−１〜１０−ｍが送信を指示されたときに、バッファメモリ１５−１に送信すべきデータがないときに送信する。セルの連続状態の識別子は、分割したセルが元のパケットの最終データである場合や、受信したパケットを分割せずに単一のセルに収容できたことを示す識別子である。
パケットの再生は、上述のパケット分割、組立の手順の逆順で行う。すなわち、自装置あてのセルは、バッファメモリ１５−２または２５−２に一旦蓄積される。主装置２０の場合、バッファメモリ２５−２には、セルを送出した従装置１０−１〜１０−ｍ毎に蓄積される。連続状態の識別子により、受信したセルが元のパケットの最終データや単一のセルであることが検出できた場合は、もとのパケットをすべて受信したことになるため、パケットを再構成する。その際に、最終セルの末端に付加されたLengthによりもとのパケットの情報長がわかり、後部に付加したＰＡＤを削除して、パケットとして出力部１２または２２より出力する。
ここでは、図８７に示したように、上り下りともヘッダの構成を同一にしている。しかし、上り方向においては、従装置１０−１〜１０−ｍのアドレスは必ずしも必要なわけではない。たとえば、冗長構成などにより主装置２０が複数台存在する場合には、主装置２０を識別するため、上りヘッダのこの領域に主装置２０のアドレスを記入する。
ヘッダに付加する従装置１０−１〜１０−ｍのアドレスは、ポイント・マルチポイント通信システム内でのみ有効であるため、短いビット長で良い。宛先アドレスと従装置１０−１〜１０−ｍのアドレスの対応は、あらかじめ従装置１０−１〜１０−ｍに接続された端末のアドレスを従装置１０−１〜１０−ｍ毎にテーブルとして保有しておき、パケット入力毎にテーブルを検索して、従装置１０−１〜１０−ｍのアドレスをヘッダに割り当てることが可能である。
アドレスの割り当て方を工夫することにより、従装置１０−１〜１０−ｍのアドレスを発見する簡便な方法が実現できる。ここでその一例を示す。ここでは、パケットとしてＩＰパケットを用いて説明するが、この第１５の実施の形態は、他のプロトコルのパケットの使用を妨げるものではない。
３２ビットのＩＰアドレスは、通常、ネットワークアドレスとホストアドレスに分けることができ、それぞれの領域の長さによりクラスＡ、クラスＢ、クラスＣが主として使用されている。最近では、従来のクラス分けに依存せず、ネットワークアドレスの長さを指定する方法が利用されている。
この第１５の実施の形態でのＩＰアドレス割り当ての一例を図８８に示す。この第１５の実施の形態のポイント・マルチポイント通信システム全体のネットワークアドレスを、たとえば、<152.1.0.0/18>と設定する。ここで 、"．"で区切られた数字は、通常２進数で示される３２ビットのアドレスを８ビットずつに区切り、それぞれを１０進数で示した数字である。
また、"/18" はＩＰアドレスのうちＭＳＢの１８ビットをネットワークアドレスとして取り扱うことを示している。同様に各従装置１０−１〜１０−ｍに接続されるネットワークアドレスを<152.1.10/24>から<152.1.32.0/24>とする。
ここで、/24はＩＰアドレスの上位２４ビットをネットワークアドレスとして取り扱うことを示している。ここでは、従装置１０−１〜１０−ｍの数３２台、各従装置１０−１〜１０−ｍに接続されるサブネットワークの数を１つとしている。各従装置１０−１〜１０−ｍに複数のサブネットワークが必要な場合には、各従装置１０−１〜１０−ｍに割り当てられたＩＰアドレスをさらに小さな区分でサブネット化すれば良い。
このようにＩＰアドレスを割り振ると、各従装置１０−１〜１０−ｍに接続されるネットワーク５０−１〜５０−ｍは、一つの主装置２０に接続される複数のサブネットワークの取り扱いになる。
さらに、ネットワークアドレスの１８ビット目から２３ビット目までの６ビットがサブネットワーク５０−１〜５０−ｍを区別するアドレスとなっている。従装置１０−１〜１０−ｍ毎にサブネットワーク５０−１〜５０−ｍを割り当てているので、このサブネットワーク５０−１〜５０−ｍを区別するアドレスを従装置１０−１〜１０−ｍのアドレスとして使用することができる。
従って以上のようにアドレス階層的に割り振ることにより、主装置２０のアドレス検出部では、従装置１０−１〜１０−ｍへ伝送するＩＰパケットのネットワークアドレスの下位ビットを、そのまま従装置１０−１〜１０−ｍのアドレスして使用できる。このため、ＩＰアドレスから従装置アドレスを検索する検索テーブルを不要にし、簡便な構成で主装置２０を構成することが可能となる。

Claims (6)

  1. 主装置と従装置との間で通信を行う通信システムにおいて、
    前記従装置は、
    信号が入力される入力手段と、
    前記入力手段より入力された前記信号を当該信号に係る情報の種類に分けて蓄積する信号蓄積手段と、
    前記信号蓄積手段に蓄積された信号の蓄積量を前記主装置に申告する蓄積量申告手段と、
    前記主装置からの信号の送信指示に応じて、許可量に基づく信号を前記主装置に対し送信する送信手段を有し、
    前記主装置は、
    前記従装置から申告された前記信号の蓄積量に基づき、前記従装置に対し送信を許可する信号の許可量を前記信号に係る情報の種類毎に決定する決定手段と、
    前記信号のうち遅延許容時間の短い種類の信号を一定時間内に送信するよう送信許可を与えるように送信待ち時間を決定する送信待ち時間決定手段と、
    前記遅延許容時間が短い種類の信号については、前記決定手段で決定した許可量に基づく信号の送信を前記送信待ち時間決定によって決定された送信待ち時間に基づき周期的に前記従装置に対し指示し、前記遅延許容時間が短い種類の信号に比べて前記遅延許容時間が長い種類の信号については、前記決定手段で決定した許可量に基づく信号の送信を前記遅延許容時間が短い種類の情報信号の送信の指示をした後の残りの伝送容量で指示する送信指示手段と、
    を有することを特徴とする通信システム。
  2. 前記信号のうち遅延許容時間が短い種類の信号は、音声信号であって、前記信号のうち前記遅延許容時間の短い種類の信号に比べて前記遅延許容時間が長い種類の信号は、映像信号またはデータ信号であることを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
  3. 従装置から申告された信号の当該信号に係る情報の種類毎の蓄積量に基づき、前記従装置に対し送信を許可する信号の許可量を決定し、前記信号のうち遅延許容時間の短い種類の信号を一定時間内に送信するよう送信許可を与えるように送信待ち時間を決定し、前記遅延許容時間が短い種類の信号については、前記決定手段で決定した許可量に基づく信号の送信を前記送信待ち時間決定によって決定された送信待ち時間に基づき周期的に前記従装置に対し指示し、前記遅延許容時間が短い種類の信号に比べて前記遅延許容時間が長い種類の信号については、前記決定手段で決定した許可量に基づく信号の送信を前記遅延許容時間が短い種類の情報信号の送信の指示をした後の残りの伝送容量で指示する主装置との間で通信を行う、通信システムで利用される従装置であって、
    信号が入力される入力手段と、
    前記入力手段より入力された前記信号を当該信号に係る情報の種類毎に分けて蓄積する信号蓄積手段と、
    前記信号蓄積手段に蓄積された信号の蓄積量を前記主装置に申告する蓄積量申告手段と、
    前記主装置からの信号の送信指示に応じて、前記許可量に基づく信号を前記主装置に対し送信する送信手段とを有することを特徴とする従装置。
  4. 前記信号のうち遅延許容時間が短い種類の信号は、音声信号であって、前記信号のうち前記遅延許容時間の短い種類の信号に比べて前記遅延許容時間が長い種類の信号は、映像信号またはデータ信号であることを特徴とする請求項３に記載の従装置。
  5. 信号が入力されると、入力された前記信号を当該信号に係る情報の種類毎に分けて蓄積し、蓄積された信号の蓄積量を主装置に申告し、前記主装置からの信号の送信指示に応じて許可量に基づく信号を送信する従装置と通信を行う、通信システムで利用される主装置であって、
    前記従装置から申告された信号の蓄積量に基づき、前記従装置に対し送信を許可する信号の許可量を前記信号に係る情報の種類毎に決定する決定手段と、
    前記信号のうち遅延許容時間の短い種類の信号を一定時間内に送信するよう送信許可を与えるように送信待ち時間を決定する送信待ち時間決定手段と、
    前記遅延許容時間が短い種類の信号については、前記決定手段で決定した許可量に基づく信号の送信を前記送信待ち時間決定によって決定された送信待ち時間に基づき周期的に前記従装置に対し指示し、前記遅延許容時間が短い種類の信号に比べて前記遅延許容時間が長い種類の信号については、前記決定手段で決定した許可量に基づく信号の送信を前記遅延許容時間が短い種類の情報信号の送信の指示をした後の残りの伝送容量で指示する送信指示手段と、
    を有することを特徴とする主装置。
  6. 前記信号のうち遅延許容時間が短い種類の信号は、音声信号であって、前記信号のうち前記遅延許容時間の短い種類の信号に比べて前記遅延許容時間が長い種類の信号は、映像信号またはデータ信号であることを特徴とする請求項５に記載の主装置。
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