JPH04122144A - 時分割多重通信方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、例えば各加入者宅に配置された複数の端末機
器を端末制御装置を介し中央装置と接続してなる通信シ
ステムに適用される時分割多重通信方式に関する。

（従来の技術） 各加入者宅に配置された電話機等の複数の端末機器を、
センタに配置された交換機に接続してネットワークを構
成する場合、各端末機器と交換機とをそれぞれ直線的に
配線接続することは多大な労力を要し、またその設備経
費が多大に掛かる。

そこで、例えば第３図に示すように、各加入者宅毎に端
末制御装置１を設け、これらの端末制御装置１と交換機
２に接続された中央装置３とを、上り用の第１の伝送路
４と下り用の第２の伝送路５とを有する信号ケーブル６
を介して接続し、時分割多重方式により通信を行うよう
にする。そして、各加入者宅内の複数の端末機器７と端
末制御装置１との間を例えば宅内バス８で接続すること
によって、端末装置７を端末制御装置１を介して中央装
置３と接続することが考えられている。

このようなシステム構成においては、第１の伝送路４及
び第２の伝送路５を複数の端末制御装置１が共有できる
ため、基幹となる中央装置３と端末制御装置１との間の
信号ケーブル６の布設工事が容易となる。

また、一方において、このような通信システムは、近年
各地域で構築が盛んなＣＡＴＶ網に適用が可能である。

即ち、上記第１及び第２の伝送路４．５としてＣＡＴＶ
網に使用される周波数多重されたケーブル回線の所定の
周波数チャネルを用いるのである。これにより、このよ
うな通信システムが既存のテレビ放送サービスと１つの
ネットワークを共有することができることになる。ただ
し、ＣＡＴＶ網は、双方向通信が可能であることが前提
となる。

ところで、このような通信システムでは、各端末制御装
置１は、伝送路上の異なる位置にそれぞれ接続される。

このため、各端末制御装置１と中央装置３との間の伝送
路長か各端末制御装置１毎に異なる。この結果、各端末
制御装置ｌと中央装置３との間で伝送される信号の伝送
遅延時間に差異を生じる。それ故、伝送遅延時間の差異
を考慮することなく信号伝送を行う場合には、信号伝送
が時分割多重方式で行われていることから、各端末制御
装置１が中央装置３へ向けて送出するタイムスロット信
号の間隔を十分にあけておかなければ第１の伝送路４上
でタイムスロット信号が互いに衝突するという不具合が
発生する。一方、こうした衝突を避けるため、タイムス
ロット信号の間隔を十分にあけた場合には、同一伝送路
上で同時に伝送できるタイムスロット信号の数が減少し
、通信効率が低下するという問題を生じる。

こうした課題を解決するため、特開昭６１−１４５９９
５号公報に記載された発明では、以下に示す方式を提唱
している。即ち、中央装置３と端末制御装置１との間の
往復伝播遅延時間を専用タイムスロットを用いて計測す
る。そして、その計測結果に基づいて端末制御装置１が
伝送路にタイムスロット信号を送出するタイミングを制
御するのである。

これにより、タイムスロット信号の間隔は最小化し、同
一の伝送路上で同時に伝送できるタイムスロット信号の
数は最大化すると同時に、伝送遅延時間の差に起因する
タイムスロット信号どうしの衝突は防止される。

また、このような方式を改良した発明として、中央袋１
ｆ３により往復伝播遅延時間を計測する方式が特開昭６
２−２４１４５１号公報にて提案されている。

しかしながら、これらの方式では、往復伝播遅延時間を
計測する場合に、端末制御装置１が送出する専用タイム
スロット（以下、Ｒ８Ｐと呼ぶ。

また、中央装置３が送出する専用タイムスロットをＡＳ
Ｇと呼ぶ。）において確実に受信するためには、中央装
置３から最も遠くに配置された端末制御装置１との間の
往復伝播遅延時間に相当する長さの制御用ウィンドウを
常に設ける必要がある。

このため、中央装置３と端末制御装置１との間の距離が
大きくなれば、それに従い中央装置３がフレーム中に設
ける制御用ウィンドウの長さが長くなる。その結果、ｌ
フレーム中に設けられる通信用タイムスロットの数が減
少し通信効果が低下するという不具合を生じる。

そこで、特開昭６２−２４１４５１号公報では、トラヒ
ックに応じて制御用ウィンドウの長さを可変とする方式
が提唱されている。この方式では、通常時には第４図に
示すように、中央装置３から最も遠くに配置された端末
制御装置１との間の最大往復伝播遅延時間分の長さの制
御ウィンドウが上り信号上に設けられている。そして、
トラヒックが増加し、通常時のフレーム中に設けられた
通信用タイムスロットの数では足りなくなった場合には
、端末制御装置１は、通信用タイムスロットばかりでな
く、ＲＳＰの送出タイミングも同時に制御する。即ち、
全ての端末制御装置１は、ＲＳＰが中央装置３に対し予
め定めた一定のタイミングで到達するように、ＲＳＰの
送出タイミングを制御することで、第５図に示すように
、制御用ウィンドウの長さを最小化し、通信用タイムス
ロットの数を最大化することが可能となる。

しかしながら、この方式では、以下に示す２つの不都合
を生じる。尚、ここで以下の説明のため、上述した全て
の端末制御装置１がＲＳＰの送出タイミングを制御する
状態を高トラヒツクモードと呼び、通常時を低トラヒツ
クモードと呼ぶこととする。

第１に、高トラヒツクモード時には、往復伝播遅延時間
計測の終了していない端末制御装置１は、送出タイミン
グ制御ができないため、信号を送出できない。

第２に、高トラヒツクモードから低トラヒツクモードに
戻るためには、低トラヒツクモードでは使用しない通信
用タイムスロットが全て解放されることが条件となる。

このため、トラヒックが減少しても、低トラヒツクモー
ドで使用しない通信用タイムスロットを使用する呼が１
つでも残っていれば、低トラヒツクモードへは戻れない
。

そこで、通信中のタイムスロット信号の位置を低トラヒ
ツクモード時に使用するタイムス口、ノドに移動するこ
とてこのような不都合を回避することが考えられるが、
そのためには中央装置３と端末制御装置１の間にまた新
たなプロトコルが必要となり、システムが複雑化すると
いう問題が生じる。

（発明が解決しようとする課題） このように、特開昭６２−２４１４５１号公報にて提唱
されている方式では、低トラヒツクモードと高トラヒツ
クモードとを設け、状況に応じて各モードを使用するこ
とで、制御用ウィンドウの有効利用を図ることができる
。しかし、高トラヒツクモード時に往復伝播遅延計測の
終了していない端末制御装置１が通信できないという問
題や低トラヒツクモードから高トラヒツクモードへの移
行が困難であるという問題があった。

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、そ
の目的とするところは、前述した時分割多重通信方式の
利点を生かしつつ、制御用ウィンドウの実用的な有効利
用を図り、通信効率の高い時分割多重通信方式を提供す
ることにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、第１の伝送路を介して複数の端末制御装置か
ら中央装置へ時分割で信号伝送を行うとともに、第２の
伝送路を介して前記中央装置から前記複数の端末制御装
置へ時分割で信号伝送を行うに際し、制御用タイムスロ
ット信号を用いて前記第１及び第２の伝送路上での信号
伝送の遅延時間を計測し、この計測結果に基づき前記各
端末制御装置からの通信用タイムスロット信号の送出タ
イミングを制御してなる時分割多重通信方式において、
前記通信用タイムスロット信号の送出タイミングの制御
が確立している間、前記制御用タイムスロット信号の送
出タイミングを、該通信用タイムスロット信号の送出タ
イミングと同様に制御するとともに、該制御用タイムス
ロット信号のデータ長を長大化可能としたものである。

（作　用） 本発明では、信号の送出タイミングの制御が確立した端
末制御装置が送出する制御用タイムスロット信号のデー
タ長を長くすることによって、端末制御装置と中央装置
との間で多量の制御情報を通信することが可能となる。

更に、制御用タイムスロット信号のデータ長を長くした
際にも、基準タイミングからのずれを計測することによ
り、遅延制御の微調整が可能である。また、他の端末制
御装置による往復伝播遅延時間の計測は妨げられること
はない。即ち、制御用タイムスロット信号は、各端末制
御装置毎に独立に制御されるため、計測を行う必要があ
る端末制御装置の制御用タイムスロット信号のデータ長
を短くすればよいからである。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明方式の実施例につき説明す
る。

本方式が適用される通信システムは、第３図に示したよ
うに、交換機２に接続された中央装置３と各加入者宅内
に配置された複数の端末制御装置１とを、上り用の第１
の伝送路４と下り用の第２の伝送路５とを有する単一の
信号ケーブル６により接続して構成される。

尚、本方式をツリー状に構成される例えば双方向ＣＡＴ
Ｖ網に適用する場合には、ＣＡＴＶ網に使用される周波
数多重されたケーブル回線の所定の周波数チャネルを、
第１及び第２の伝送路４゜５として使用すればよい。

さて、端末制御装置１は、例えばｌ５ＤＮのＩインタフ
ェースを持ち、各加入者宅内の宅内バス８を介して端末
装置７と接続される。

また、中央装置３と各端末制御装置１との間で行われる
データの通信は、第４図に示したフレーム構成中の通信
用タイムスロットを用いて時分割多重方式によって行わ
れる。

尚、中央装置３と端末制御装置１との間の通信に用いら
れる通信用タイムスロットの割当ては、例えば呼の発生
時に初めて割当てるデマンドアサイン方式を用いる。こ
れらの呼制御は、例えば、交換機２側で処理され、端末
制御装置１との間で呼制御情報をやりとりするために、
Ａ　Ｓ　Ｇ／ＲＳＰまたは通信用タイムスロットのうち
のいくつかが呼制御専用に割当てられる。

そして、まず各端末制御装置１の通信用タイムスロット
の送出タイミングを制御するために、特開昭６２−２４
１４５１号公報にて示されるように、ＡＳＧ及びＲＳＰ
を用いた中央装置３と端末制御装置１との間の往復伝播
遅延時間の計測を行う。即ち、中央装置３は、第４図に
示したように、所定のアドレスを有するＡＳＧを含むフ
レームを第２の伝送路５により各端末制御装置１に送出
する。このフレームを受信した端末制御装置１のうち前
記アドレスに該当する端末制御装置１は、該アドレスを
有するＲＳＰを含むフレームを第１の伝送路４により中
央装置３に送出する。このフレームを受信した中央装置
３は、ＡＳＧ送信タイミングとＲ８Ｐ受信タイミングと
の差異を検出することで、端末制御装置１の行う通信用
タイムスロットの送出タイミングを決定する。そして、
このタイミングに関するデータを端末制御装置１に知ら
せる。

これにより、端末制御装置１の行う通信用タイムスロッ
トの送出タイミング制御が確立される。

このとき、端末制御装置１は、ＲＳＰの送出タイミング
も同様に制御するとともに、第１図に示すようにＲＳＰ
の長さを制御用ウィンドウ長と同一の長さとする。また
、中央装置３も同様にＡＳＧの長さを長大化し制御用ウ
ィンドウ長と同一の長さとする。

そして、ＡＳＧ及びＲＳＰの長くなった部分を中央装置
３と端末制御装置１との間での制御データの通信に用い
る。尚、ＲＳＰの長さを最大化した場合にも、基準タイ
ミングからのずれを計測することにより、遅延制御の微
調整が可能である。

また、ＲＳＰの長さは端末制御装置１毎に制御するため
、他の端末制御装置１による往復伝播遅延時間の計測に
影響を与えることはない。

従って、本実施例では、中央装置３と端末制御装置１と
の間で、他の端末制御装置１による往復伝播遅延時間の
計測を妨げることなく、制御データの通信を効率よく行
うことができる。

ところで、双方向ＣＡＴＶ網を利用して本方式による通
信システムを構築する場合には、中央装置３から各加入
者宅内の端末制御装置１に信号を伝送する下り用の第２
伝送路５は、放送型の特徴を持っているため、スター型
の加入者網と比較すると盗聴されやすいという欠点があ
る。このため、中央装置３と各端末制御装置１との間で
通信されるデータの暗号化を行うことが考えられる。こ
の暗号化は、例えば中央装置３と各端末制御装置１にＨ
／Ｗによるスクランブル／デスクランブル回路を設け、
中央装置３と端末制御装置１が例えば６４ビツト長の鍵
データを共有し、中央装置３がその鍵データを鍵として
スクランブル回路によって通信データの暗号化を行い、
端末制御装置１がその鍵データを鍵としてデスクランブ
ル回路によって暗号化され送られてきた通信データの複
号化をすることによって実現される。尚、このとき、鍵
データを知らなければ、他の端末制御装置１では複号化
ができない。

ところが、上述した鍵データはデータ長が非常に長いの
で、中央装置３と各端末制御装置１の間での鍵データの
交換のために、大きな通信領域が必要とされる。

そこで、上述の如＜ＡＳＧ及びＲＳＰの長くなった部分
をこのような鍵データの交換のための通信領域として利
用する。

以下、その適用例を第２図に示すフローチャートに基づ
き説明する。尚、この例では、鍵データの共有は、ディ
フィーヘルマン（Ｄ　Ｈ）型公開鍵配送法を用いる。

まず第１に、中央装置３及び端末制御装置１は、それぞ
れ独自に５１２ビツト長の秘密鍵データＸＡ。

ＸＢを例えばランダムに生成する（ステップａ。

ａ　／　）。

中央装置３及び端末制御装置１は、それぞれ予めシステ
ムで定められている　５１２ビツト長の素数ｐ及びｐの
原始根αをもとにして、 ＹＡ−ａＸＡｓｏｄ　ｐ ＹＢ−ａＸＢ　　ｌ０ｄｐ の式により公開鍵データＹ＾、ＹＢを計算する（ステッ
プｂ、ｂ’）。

そして、中央装置３と端末制御装置１との間で、ＡＳＧ
及びＲＳＰのデータ長を長くした領域を用いて、５１２
ビツト長の公開鍵データＹＡ、ＹＢを交換する（ステッ
プｃ、ｃ’）。

この後、中央装置３及び端末制御装置１は、それぞれ交
換された公開鍵データＹＢ、ＹＡからＡ Ｋ−ＹＢ　　　　　　　　ｍｏｄｐ Ｂ Ｋ　■　ＹＡ　　　　　　　　麿ｏｄ　　ｐの式によっ
て共有鍵データを計算する（ステップｄ、ｄ’）。

以上の手順で共有された共有鍵データＫを用いて、中央
装置３及び端末制御装置１は、暗号化及び複号化を行う
。

また、ＡＳＧとＲＳＰによる通信は定期的に（例えば数
秒毎に）行われるため、上記鍵交換を頻繁に、例えば数
秒毎に行うことによって、更に暗号強度を強めることも
てきる。

尚、本発明は、上述した実施例に限定されるものではな
い。

例えば、ＡＳＧ及びＲＳＰのデータ長を長くした領域を
用いて通信される制御データは、鍵共有のための公開鍵
データの交換に限らず、端末制御装置１の様々な状態を
表すデータを伝える場合や呼接続制御のための情報を送
る場合にも使用できる。また、鍵共有の方法もＤＨ法に
限られず、例えばＲ８Ａ法を用いることもできる。また
、鍵変更のためのデータ交換やＣＡＴＶ網における他の
サービスの制御情報の交換等にも利用することができる
。

更に、本発明方式はＣＡＴＶ網とは異なる他の通信網に
も適用できるし、独立に通信網を構築し本発明方式を適
用させても勿論構わない。しかもその場合、網の形態は
ツリー状でなく他の形状であっても勿論よい。

［発明の効果コ 以上説明したように本発明の時分割多重通信方式によれ
ば、基幹となる中央装置と端末制御装置との間の信号ケ
ーブルの布設工事が容易であり、しかも通信効率が非常
によい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るフレームの特徴的構成
を示す図、第２図は本発明方式を鍵データ交換に適用し
た例を説明するためのフローチャート、第３図は本発明
方式が適用される通信システムの構成を示す図、第４図
は信号伝送の遅延時間を計測する際に使用されるフレー
ムの構成を示す図、第５図は従来のフレームの特徴的構
成を示す図である。 １・・・端末制御装置、２・・・交換機、３・・・中央
装置、４・・・第１の伝送路、５・・・第２の伝送路、
６・・・信号ケーブル、７・・・端末装置、８・・・宅
内バス。 埴ずｔ４Ｉタイ＾スロット 第１ 図 中央装置 負島オ（外りｐテ装置 第２ＦＩ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１の伝送路を介して複数の端末制御装置から中
   央装置へ時分割で信号伝送を行うとともに、第２の伝送
   路を介して前記中央装置から前記複数の端末制御装置へ
   時分割で信号伝送を行うに際し、制御用タイムスロット
   信号を用いて前記第１及び第２の伝送路上での信号伝送
   の遅延時間を計測し、この計測結果に基づき前記各端末
   制御装置からの通信用タイムスロット信号の送出タイミ
   ングを制御してなる時分割多重通信方式において、 前記通信用タイムスロット信号の送出タイミングの制御
   が確立している間、前記制御用タイムスロット信号の送
   出タイミングを、該通信用タイムスロット信号の送出タ
   イミングと同様に制御するとともに、該制御用タイムス
   ロット信号のデータ長を長大化可能としたことを特徴と
   する時分割多重通信方式。
2. （２）中央装置と端末制御装置との間で暗号化されたデ
   ータを通信する通信システムに適用された請求項１記載
   の時分割多重通信方式において、前記長大化された制御
   用タイムスロット信号が、前記データを暗号化または複
   号化するための鍵共有のためのデータの通信に使用され
   ることを特徴とする時分割多重方式。