JPH0918435A - 無線ａｔｍシステム - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】ＡＴＭのサポートに適応したＴＤＭＡにおける
媒体アクセス制御に必要な要求を満たす。 【解決手段】複数のＰＣＳセル１２は、ネットワーク１
４で連結され、各セルに種々のユニット１６，２０，２
２が配置される。本システムでは、ＭＡＣプロトコルが
ＣＢＲ，ＶＢＲ，ＡＢＲサービスを含むＡＴＭサービス
統合のため、無線ＡＴＭ装置に適用される。サブフレー
ムの容量に応じたダイナミック割り当て、所望の待ち行
列規則の基づくＡＢＲスロットの割り当て、ＡＴＭトラ
フィック整形パラメータに基づくＶＢＲスロットの割り
当て、およびバンド幅要求の基づくＣＢＲスロットの割
り当てに必要なメカニズムが設けられる。
媒体アクセス制御に必要な要求を満たす。 【解決手段】複数のＰＣＳセル１２は、ネットワーク１
４で連結され、各セルに種々のユニット１６，２０，２
２が配置される。本システムでは、ＭＡＣプロトコルが
ＣＢＲ，ＶＢＲ，ＡＢＲサービスを含むＡＴＭサービス
統合のため、無線ＡＴＭ装置に適用される。サブフレー
ムの容量に応じたダイナミック割り当て、所望の待ち行
列規則の基づくＡＢＲスロットの割り当て、ＡＴＭトラ
フィック整形パラメータに基づくＶＢＲスロットの割り
当て、およびバンド幅要求の基づくＣＢＲスロットの割
り当てに必要なメカニズムが設けられる。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】発明の分野
本発明は無線ＡＴＭシステムに関し、特に不変のビット
レイト（ＣＢＲ）、可変ビットレイト（ＶＢＲ）、及び
アベーラブルビットレイト（ＡＢＲ）サービスを含むＡ
ＴＭサービスを統合的にサポートするために、このよう
なシステムで使用される媒体アクセス制御（ＭＡＣ）層
プロトコルに関する。ＭＡＣプロトコルは、コネクショ
ンレス型パケットとコネクション型仮想回線モードの両
方を適当なサービスパラメーターとサービスの質（Ｑｏ
Ｓ）の選択によってサポートする。 【０００２】発明の背景 次世代の無線パーソナル通信ネットワークでは光学ファ
イバーを基本にした広帯域の通信ネットワークとの共存
が要求され、それは近い将来いたるところに現れるよう
になることは疑いのないところである。これらの広帯域
の装置（例えば、Ｂ−ＩＳＤＮ／ＡＴＭ、ＡＴＭ ＬＡ
Ｎ）は、音声、データ、ビデオ、およびマルチメディア
への適用をサポートするように設計されている不変のビ
ットレイト（ＣＢＲ）、可変ビットレイト（ＶＢＲ）、
アベーラブルビットレイト（ＡＢＲ）サービスでパケッ
ト転送サービスを提供するであろう。将来の有線と無線
のネットワークの間におこる深刻なミスマッチを避ける
ために、同様なサービスの可能性を有する広帯域の無線
システムを考慮することが必要である。将来におけるマ
ルチメディア適用のために描かれるシナリオ中のパーソ
ナル通信ネットワークは、例えば、高速送信、順応性の
ある広帯域割り当て、ＶＢＲ／ＣＢＲ／パケットモー
ド、サービスの質（ＱｏＳ）の選択など、新しいサービ
スの特徴を与える必要がある。 【０００３】本発明の全体的な技術のアプローチが、Ａ
ＴＭは、これからの数年間に開発されるべきである広域
あるいは局部的な場所の広帯域ネットワークのための優
れたスイッチと転送技術であると最近注目されてきたこ
との認識に基づく。これは、次世代のパーソナル通信ネ
ットワークにおいて、無線媒体を使って可能な限り、同
様のＡＴＭ型のサービスを提供できることが望まれるこ
とを意味している。ビットレイトあるいはサービスの質
に関する必然的な量的限界が無線ネットワークに受容さ
れなければならないが、量的に均等なサービスの種類を
シームレス的に提供することは、ネットワークのオペレ
ーター、サービス提供者、端末設計者に対して一様に重
要な利益をもたらすであろう。 【０００４】ここで、ＡＴＭベースの広帯域無線ネット
ワークの開発のためにアドレス指定されるべき基本的な
問題点がいくつかあり、それは以下の点を含んでいる: １．将来の端末のサービス要求に合致する高速無線転
送。典型的な画像およびマルチディアサービスには１〜
１０Ｍｂｐｓの転送ビットレートが必要であり、チャン
ネル速度は初期の無線システムで考えられたものより遥
かに速いものになっている。 【０００５】２．本質的に共有される無線媒体上におい
て、ＡＴＭと同属で、相対的にトランスペアレントなマ
ルチサービスの可能性を提供する媒体アクセス制御（Ｍ
ＡＣ）方法。サポートされるべきサービスの種類は、不
変のビットレイト（ＣＢＲ），可変ビットレイト（ＶＢ
Ｒ）およびパケットデータを含んでおり、それぞれ妥当
なサービスの質のパラメーターを伴っている。 【０００６】３．最小限のプロトコル変更により、相対
的に信頼性の低い高速無線リンクを固定された広帯域
（ＡＴＭ）ネットワークとインターフェースするための
無線データリンクプロトコル。 【０００７】４．無線ネットワークにおける可動性およ
び新しいパーソナル通信サービスをサポートするために
必要な信号および転送プロトコルの修正。 【０００８】本発明は、上記２項に関する無線ＡＴＭ媒
体アクセス制御方法の解決を提供する。 【０００９】ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｎ Ｓｅｌ
ｅｃｔｅｄ Ａｒｅａｓ ｉｎ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔ
ｉｏｎ， ｖｏｌ．１２， ｎｏ．８， Ｏｃｔｏｂｅ
ｒ１９９４， ｐａｇｅ １４０１から１４１４に掲載
されている”ＡＴＭ−ｂａｓｅｄ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ
Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ｆｏｒ Ｍｕｌｔｉｓｅ
ｒｖｉｃｅｓ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｅｒｓｏｎａｌ
Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ”とい
う題名のＤ． Ｒａｙｃｈａｕｄｈｕｒｉｅｔ ａｌ．
による論文において、無線ＡＴＭシステムの基本装置レ
ベルの記載がある。本発明は、Ｒａｙｃｈａｕｄｈｕｒ
ｉ ｅｔ ａｌ．の論文に記載されているような装置で
使用できる媒体アクセス制御の新しい実施例に関する。
特に、本発明は、無線チャンネルにおけるＡＴＭ転送サ
ービスの提供のためのダイナミックＴＤＭＡ（時分割多
重アクセス）／ＴＤＤ（時分割二重）方法について記載
している。 【００１０】米国特許第４，４９１，９７４号では、時
分割多重アクセス状況を切り替えすることができるマル
チビーム衛星において、集積回路の切り替えおよびパケ
ットの切り替えをダイナミックに行うスケジューリング
方法に関する記載がある。ここでは、スケジューリング
は制御装置の指令の下にスケジューラーによって衛星上
で実行される。それぞれのタイムスロットに対して、も
っとも少ないコスト割り当てが適用される。 【００１１】米国特許第４，６４１，３０４号では、時
間フレームをデータパケットの再送信のための小さなス
ロットを含む通信スロットに分割する特殊な方法が記載
されている。 【００１２】米国特許第４，８９７，８３４号では、ネ
ットワークの各ノードがラウンドロビン式でタイムスロ
ットに同時通信する、ビット指向の通信ネットワークが
記載されている。 【００１３】米国特許第４，９３７，８２２号では、通
信装置のノード間で異なった周波数を維持する、適応型
時分割多重アクセス通信装置が記載されている。送信が
なされている時の周波数は信号の品質によって変化す
る。使用されているＴＤＭＡ装置の周波数／タイムスロ
ットは、その他の装置における周波数／タイムスロット
とは関係がない。 【００１４】米国特許第５，０１２，４６９号では、適
応型なハイブリッド多重アクセスプロトコルが、チャン
ネルのトラフィックを関数として、輻輳（ＡＬＯＨ
Ａ）、予約および固定された割り当て（ＴＤＭＡ）の際
に動的に切り替えられる。 【００１５】米国特許第５，０６５，３９８号には、Ｔ
ＤＭＡ衛星通信配置が記載されている。送信されるデー
タはサブパケットに分割され、そしてサブパケットが所
定のタイムスロットに送信される。 【００１６】米国特許第５，１７２，３７５号におい
て、固定割り当てと、ランダム要求アクセス方法との組
み合わせが衛星通信装置において使用されている。この
発明では、データはＴＤＭＡアクセス方法によって送信
される。 【００１７】上記の特許は広い技術背景を提供してい
る。これらの特許のうちのいくつかは、例えば、衛星装
置に関している。一般的にこれらの特許はＡＴＭネット
ワークや、マルチメディアへの適用、あるいは微小セル
ラーの無線ＡＴＭシステムに関しては言及していない。 【００１８】米国特許第５，３８４，７７７号では、Ｌ
ＡＮ上の基地局への複数の端末局の無線アクセスのため
の媒体アクセス制御（ＭＡＣ）プロトコルが記載されて
いる。 【００１９】本発明は、パケットＡＢＲ、ＵＰＣベース
のＶＢＲ、あるいは等時性のＣＢＲを含むマルチサービ
ス／サービスの品質を有し、かつＡＴＭの互換性を有す
ることによって、上記の特許に見られる教示を越えた進
歩した技術を提供する。 【００２０】発明の要約 本発明の教示に従って、将来の広帯域のＩＳＤＮ／ＡＴ
Ｍとの高度な互換性を維持しながら音声、ビデオ、デー
タおよびマルチメディアサービス用のマルチサービス統
合フレームワークを備えた無線ＡＴＭシステムが開示さ
れている。 【００２１】ここでは、このようなマルチサービス無線
ネットワークのためのＡＴＭセル転送の使用を促す以下
のようないくつかの技術的要因がある。サービスの範囲
の順応性のあるバンド幅割り当て；バーストデータ／マ
ルチメディア資源からの通信量の十分な多重化；有用な
ＡＴＭ切り替え技術の適用；遠隔通信の背景を形成する
有線Ｂ−ＩＳＤＮ装置とのインターフェースの容易さな
どを含んでいる。本装置は、ＡＴＭと互換性があり、か
つ固定された長さのセル中継フォーマットを採用してい
る。 【００２２】従って、４８バイトＡＴＭセルは無線ネッ
トワークにおけるデータの基本単位である。効率のため
に、ある一定の分野では圧縮が適用されるかもしれない
が、ＡＴＭヘッダーそれ自体は、無線セグメント内でネ
ットワーク及びより高度なサービスにおいて維持されて
いる。無線チャンネルの特殊なプロトコル層（例えば、
データリンク層と媒体アクセス制御（ＭＡＣ）層）が要
求されたようにＡＴＭセルに加えられ、固定されたネッ
トワークに入る前に標準ＡＴＭヘッダーによって置き換
えられる。全体的なアプローチは基地局での伝送符号化
の複雑さを最小限にし、装置を通じて均一なＡＴＭサー
ビスを提供するように意図されている。 【００２３】装置の最初の考察は、無線プロトコル層の
無線物理層、ＭＡＣ層およびデータリンク層に準拠する
無線ＡＴＭネットワークインターフェースユニット（Ｗ
ＡＴＭ ＮＩＵ）にネットワーク機能を分離することで
ある。ＷＡＴＭ ＮＩＵは、要求された高い可動性を有
すると共に、通常のＡＴＭ機能をも備えた端末局あるい
は基地局のいずれかに接続されている。端末局は、通常
のサービスの種類とパラメータを提供しながら、端末局
におけるユーザー処理に対して標準ＡＴＭインターフェ
ースを与えている。有線ＡＴＭにおいて現在稼動してい
る適用装置は、紛れもなく無線システムにおいても作動
し続けるであろう。 【００２４】本発明は、不変のビットレイト（ＣＢ
Ｒ）、可変ビットレイト（ＶＢＲ）、そしてアベーラブ
ルビットレイト（ＡＢＲ）を含むＡＴＭサービスを統合
的にサポートする無線ＡＴＭシステムで使用される新規
な媒体アクセス制御（ＭＡＣ）層プロトコルにある。Ｍ
ＡＣプロトコルは、コネクションレス型パケットとコネ
クション型の仮想回線モードの両方を適当なサービスパ
ラメーターを用いて処理する。 【００２５】無線ＡＴＭシステムで使用されるＭＡＣプ
ロトコルは新規なダイナミック時分割、多重アクセス／
時分割多重送信（ＴＤＭＡ／ＴＤＭ）の手法に基づいて
おり、その中で、サービスの種類即ちクラスは統合的な
手法により収容されている。 【００２６】本発明の第一の目的は、ＡＴＭをサポート
するために適応した時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）に
おける媒体アクセス制御に必要な要求を達成することで
ある。 【００２７】本発明のもう一つの目的は、時分割多重／
時分割多重アクセス（ＴＤＭ／ＴＤＭＡ）（ＴＤＤ）Ｍ
ＡＣ用のフレーム構成とＡＴＭセルの送信に適したバー
ストフォーマットを提供することである。 【００２８】本発明の更なる目的は、ＡＢＲセルのバー
ストごとの割り当てと、ＶＢＲとＣＢＲのバンド幅パラ
メーターの各呼ごとの割り当てを提供し、かつ、ＡＴＭ
ＡＢＲ／ＶＢＲ／ＣＢＲ仮想回線（ＶＣｓ）を統合す
る管理ＭＡＣ処理手順を提供することである。これは、
サブフレーム容量即ち稼働境界をダイナミックに割り当
てることを、所望の待ち行列規則に基づいてＡＢＲスロ
ットを割り当てることを（例えば、ＦＣＦＳ）、ＡＴＭ
トラフィック整形パラメータに基づいてＶＢＲスロット
の割り当て、およびバンド幅要求の基づくＣＢＲスロッ
トの割り当てることなどのための機構を含んでいる。 【００２９】本発明の更なる目的は、ＶＢＲおよびＣＢ
Ｒバンド幅を微細に割り当てるのに必要なスーパーフレ
ーム構造を提供することである。 【００３０】更に本発明のもう一つの目的は、ＡＢＲ、
ＶＢＲおよびＣＢＲ動作をサポートするためのアップリ
ンクおよびダウンリンク制御方法を提供することであ
る。 【００３１】本発明のその他の目的は、以下の記述を図
面と関連して読むことにより明らかになるであろう。 【００３２】発明の詳細な説明 システム構造 図面、特に図１を参照すると、マルチサービス無線ネッ
トワーク１０の全体の概略図が示されている。複数のパ
ーソナル通信装置（ＰＣＳ）のセル１２がＰＣＳ相互関
連ネットワーク１４によって相互連結されている。無線
ＡＴＭ装置は、将来のＩＳＤＮ／ＡＴＮとの高度な互換
性を維持しながら、音声、ビデオ、データ、マルチメデ
ィアサービスのためのマルチサービスの統合されたフレ
ームワークを提供するように意図されている。 【００３３】ネットワークは異なる形式のデータ／マル
チメディア源からのトラフィックを処理する。これを図
示するために、携帯電話２０とハンドヘルドのデジタル
補助機器２２の両方がＰＣＳセル２４に示されている一
方、マルチメディア用携帯ＰＣ１６がＰＣＳセル１８に
示されている。当業者には明らかなように、種々のユニ
ットがネットワークの同じあるいは異なったセルに配置
され、付加的な種類の音声、ビデオ、データ、遠隔通
信、および／またはマルチメディア源等がネットワーク
中に検出できる。 【００３４】マルチサービス用無線ＡＴＭネットワーク
におけるＡＴＭのセル転送の使用は、例えば、図２に示
すようにＡＴＭと互換性のある固定された長さのセル中
継フォーマットの適用につながる。４８バイトの無線Ａ
ＴＭセル３０は、無線ネットワーク内のデータの基本単
位である。効率のためにある分野（例えば、ＶＰＩ／Ｖ
ＣＩ）では圧縮が加えられるかもしれないが、ＡＴＭヘ
ッダーそれ自体は、無線セグメント内で、ネットワーク
およびより高度なサービスのために維持される。無線チ
ャンネルの特殊なプロトコル層（例えば、データリンク
および媒体アクセス制御層）が、要求通りにＡＴＭセル
に付加され、固定されたネットワークに入る前に標準Ａ
ＴＭヘッダーによって置き換えられる。この手法は基地
局における伝送コードの複雑さを最小限にすること、お
よび、システム全体にわたってＡＴＭサービスを提供す
るために企図されている。 【００３５】無線ＡＴＭネットワークにおいて、無線ネ
ットワークインターフェースユニット（Ｗ−ＮＩＵ）３
４を含む移動端末３２は無線ＡＴＭセル３０を基地局３
８に含まれている対応するＷ−ＮＩＵ３６に送信する。
データは標準４８バイトのＡＴＭセル４０に変換され、
ＡＴＭ−ＮＩＵから、さらなる分配のためにＡＴＭ用ス
ィッチングネットワーク４４に送信される。 【００３６】プロトコル構造は下記表１に示すように、
無線用特定機能を標準ＡＴＭプロトコル群と調和させる
ことを基準としている。 【００３７】 【表１】 提案されている無線ＡＴＭネットワークは、標準ＡＴＭ
のそれと調和したプロトコル層にしたがっている。ここ
で採用された手法は、新しい特殊な物理無線チャンネル
層、媒体アクセス制御（ＭＡＣ）層、データリンク制御
（ＤＬＣ）層、及び無線ネットワーク制御層を上記のＡ
ＴＭプロトコル群に組み込むことである。これは、規則
的ＡＴＭネットワーク層、と制御サービス、例えば、
Ｅ．１６４即ち、ＡＴＭ上におけるＩＰアドレス指定、
ＶＣ多重化、セルの優先化（ＣＬＰ）、明白な輻輳通知
（ＥＣＮ）、呼の確立のためのＱ．２９３１信号送信な
どが、稼働サービスにも続けて使用できることを意味し
ている。勿論、ＡＴＭネットワーク及び制御層に対して
限ぎられた数の拡張を移すことが、局部管理、無干渉、
ＱｏＳの特定化／再調整、などといった付加的な機能を
サポートするために要求されるであろう。付加的なＡＴ
Ｍ適用層（ＡＡＬ）が、無線適用装置に応じたサポート
用に任意に選択されても良い。 【００３８】無線ＡＴＭネットワークは図３に示された
の装置によって実現できる。ここにおける一般的な手法
は、無線物理層、ＭＡＣ層およびデータリンク層用の無
線ＡＴＭネットワークインターフェースユニット（ＷＡ
ＴＭ ＮＩＵ）に対してネットワーク機能を分離するこ
とである。ＷＡＴＭ ＮＩＵ４８と４８´は、要求され
た高い移動性を共に通常のＡＴＭ機能を有する端末局あ
るいは基地局のいずれかに接続されている。端末局５０
は、通常のサービスの種類（クラス）とパラメータを備
えると共に、端末局でのユーザー処理のための標準ＡＴ
Ｍ ＡＰＩ５２を含んでいる。有線ＡＴＭによって現在
稼働している適用装置は、無線システムにおいても続け
て作動するであろう。 【００３９】端末局５０は、相互連結ネットワーク６０
を介してＷＡＴＭ ＮＩＵに接続されているＣＰＵ５４
と、メモリー５６、ディスプレイ５８をさらに含んでい
る。ＡＴＭ ＡＰＩ（アプリケーションプログラミング
インターフェース）５２に加えて、ＡＰ（アプリケーシ
ョンプログラム）６２、ＡＡＬ（ＡＴＭアダプテーショ
ン層）６４、及びＳＡＲ（区分化および再区分化）６６
はＣＰＵ５４に接続されている。本発明の主題であるＭ
ＡＣ機能はＷＡＴＭ ＮＩＵ４８で実行される。 【００４０】無線ＡＴＭセルはマルチアクセス無線リン
クを介して端末局５０のアンテナ６８から基地局４６の
アンテナ７０に送信される。アンテナ７０に接続されて
いるＷＡＴＭ ＮＩＵ４８は、ＡＴＭセルを受信し、相
互連結ネットワーク７２を介して当該セルをＷＡＴＭ資
源割り当てユニット７４、ＷＡＴＭ／ＡＴＭヘッダー変
換ユニット７６、ＡＴＭ信号化および稼働ユニット７
８，およびＡＴＭネットワークインターフェース８０に
与える。ＡＴＭネットワークインターフェースは、ＡＴ
Ｍ Ｍｕｘ／Ｓｗｉｔｃｈ（マックス／スイッチ）８２
に統合されており、このＡＴＭマックス／スイッチ８２
は、ＡＴＭ信号化および稼働性拡張信号に対応してその
他の基地局（図示せず）にセルを与えるための制御ＣＰ
Ｕ８４によって制御される。 【００４１】無線ネットワークインターフェースユニッ
ト 無線ネットワークインターフェースユニット（ＷＮＩ
Ｕ）における典型的なソフトウェア／ファームウェアの
実行動作は、以下の主なモジュール、即ち、物理レベル
の送信器（ＰＨＹＴＸ）、物理レベル受信機（ＰＨＹＲ
Ｘ）、同期モジュール（ＳＹＮＣ）、媒体アクセス制御
（ＭＡＣ）およびデータリンク制御（ＤＬＣ）モジュー
ルによって実現できる。無線ＡＴＭでは、多重仮想回線
（ＶＣ）の同時動作が可能であるので、単一ＰＨＹおよ
びＭＡＣのプロセッサーはチャンネルにおける各現用Ｖ
Ｃに対応する多重ＤＬＣプロセッサーに接続されてい
る。 【００４２】図４は、基地局制御ＭＡＣ構造を示してい
る。基地局管理ＭＡＣ１０１を含む基地局ＭＡＣ１００
は、ＡＴＭ層とＭＡＣ層の間の中間層として機能するデ
ータリンク制御１０３（１）・・（ｋ）からのチャンネ
ル要求を受信する。データリンク制御１０３（１）・・
（ｋ）は、チャンネルに対する要求を管理ＭＡＣ１０１
に送り、管理ＭＡＣ１０１は、順にチャンネルを時間的
に調整して制御メッセージをコアＭＡＣプロセッサー１
０２に送る。ＤＬＣ１０３とコアＭＡＣプロセッサー１
０２は、データとＡＣＫ信号を互いに交換する。ＤＬＣ
１０３とコアＭＡＣプロセッサー１０２はまた、端末局
と結合している物理レベルの端末受信機ＰＨＹ ＲＸ１
１１に信号を送信する物理レベル送信器ＰＨＹ ＴＸ１
０８を制御する。受信機ＰＨＹ ＲＸ１０９は、端末局
と結合しているＰＨＹ ＴＸ送信器１１０から受信した
信号をコアＭＡＣプロセッサー１０２に送信する。 【００４３】端末局ＭＡＣ１０４は端末局管理ＭＡＣプ
ロセッサー１０５とコアＭＡＣプロセッサー１０６を含
んでいる。端末局ＭＡＣプロセッサー１０４に接続され
ている一組のＤＬＣ１０７（１）・・（Ｋ）は端末局管
理ＭＡＣプロセッサー１０５にチャンネル要求を送る。
端末局管理ＭＡＣプロセッサー１０５とコアＭＡＣプロ
セッサー１０６は制御メッセージとチャンネルスケジュ
ールを交換する。ＤＬＣ１０７（１）・・（ｋ）と、コ
アＭＡＣプロセッサー１０６はデータとＡＣＫ信号を交
換する。ＰＨＹ ＴＸ送信器１１０はコアＭＡＣプロセ
ッサー１０６によって制御される。ＰＨＹ ＲＸ受信機
１１１は、受信信号をコアＭＡＣプロセッサー１０６に
与える。 【００４４】端末ＭＡＣ１０４に接続されているＰＨＹ
ＴＸ 送信器１１０は、無線チャンネルを介して基地
局ＭＡＣ１１０に接続されているＰＨＹ ＲＸ受信機１
０９に信号を送信する。同様に、基地局ＭＡＣ１００に
接続されているＰＨＹ ＴＸ送信器１０８は、無線チャ
ンネルを介して端末局ＭＡＣ１０４に接続されているＰ
ＨＹ ＲＸ受信機１１１に信号を送る。 【００４５】物理層 本発明の無線ＡＴＭ装置は、ビットレートとバースト獲
得性能によって変化する異なる物理レベルにおける操作
が可能である。 【００４６】無線ＡＴＭネットワークに対する基本的な
要求は、適度に高いビットレート（一般に、１０ｍｂｐ
ｓ以上）で、かつ、相対的に短い獲得プリアンブル（１
６バイト以下）を持つバースト変復調装置である。この
システムにおける要求は、上記性能の目標を完全には達
成しないバースト変復調装置の使用を可能にし、この場
合には、ある程度のサービスの品質とチャネル効率の限
界を生ずる。 【００４７】中間アクセス制御（ＭＡＣ）プロトコル ＭＡＣ層プロトコルは、不変ビットレイト（ＣＢＲ）、
可変ビットレート（ＶＢＲ）、およびアベーラブルビッ
トレート（ＡＢＲ）を含むＡＴＭサービスを統合的にサ
ポートすることができる。ＭＡＣプロトコルは、適切な
サービスパラメータでもって、コネクションレス型パケ
ットとコネクション型仮想回線モードとの両方を処理す
る。本発明において想定されるサービスの種類と一般的
なサービスパラメータは、下記表２のとおり： 【００４８】 【表２】本発明の無線ＡＴＭシステムに用いられるＭＡＣプロト
コルは、ダイナミックＴＤＭＡ／ＴＤＭ／ＴＤＤフレー
ム構成に基づいており、ここでは、上記サービスの種類
は、ある統合的な手法により収容されている。このアク
セス制御方法は、チャンネルをＴｆミリ秒単位にフレー
ム化し、これらのフレームを更に、Ｂｍバイトスロット
にさらに細分割するという手法に基づいている。アップ
リンク伝送とダウンリンク伝送とは、時分割二重化の手
法により同じフレーム（図５に示されている）が用いら
れている。ダウンリンク伝送は基地局から遠隔局への単
一のバースト中にＴＤＭ多重化することによって行わ
れ、一方、アップリンク伝送には、ダイナミックＴＤＭ
Ａ法が用いられる。このダイナミックＴＤＭＡアクセス
プロトコルは、アップリンクサブフレームの最初の部分
に、ランダムアクセス（スロット化されたＡＬＯＨＡ）
制御メッセージを送信することを各遠隔局に要求し、衝
突時に適当な後退を伴った再送信を行う。受け付けられ
たアップリンク要求は、送信用ＴＤＭＡスロットの割り
当てと共に、次フレーム中のＴＤＭ制御領域にて認識さ
れる（適当なチャネル資源が利用できない時には、閉塞
信号が返送されてもよい）。このＤ−ＴＤＭＡ ＭＡＣ
フレーム構成を、図５に示す。 【００４９】スロット割り当ての種類は、サービスのタ
イプに依存している、即ち、ＡＢＲのためのサービスタ
イプでは、そのフレームに対してｋＴＤＭＡスロットの
一回割り当てが適用され、一方、ＣＢＲのためのサービ
スタイプでは遠隔局からの切断要求が受信されるまでの
間、特殊なｊスロットの系列がｍフレーム毎に割り当て
られる。ＶＢＲのためのサービスタイプでも接続基準に
基づいてスロットが割り当てられるものの、与えられる
フレームで利用できる特定番号は、使用パラメータ制御
（ＵＰＣ）カウンタ値とチャネル輻輳に依存して変化す
る。ここで注意すべきことは、Ｋフレームから成る“ス
ーパーフレーム”の概念が、ＣＢＲおよびＶＢＲのバン
ド幅の割り当てを相対的に細分化するために導入されて
いることである。例えば、Ｔｆ＝２ｍ秒、チャネル速度
＝８Ｍｂｐｓの時、３フレーム毎の１ＡＴＭセル（即
ち、Ｋ＝１２フレーム毎に４セル）は６４ＫｂｐｓのＣ
ＢＲバンド幅割り当てに相当する。 【００５０】ＭＡＣ層は、スーパーフレームを（ＡＴ
Ｍ）データセルを運ぶフレーム及びスロット、制御メッ
セージ、ならびにＡＣＫメッセージを有するチャンネル
フォーマットに基づいている。１つのスーパーフレーム
は、一連の番号によって識別されるＫ（Ｋ＞１）フレー
ムから成っている。さらに、各フレームは、（１）同
期、フレームセットアップ、および（ＡＴＭ）データセ
ルを運搬するスロットを含むフレームヘッダ１２０と、
（２）基地局から遠隔局へ（Ｂ→Ｒ）の制御１２２と、
（３）基地局から遠隔局へ（Ｂ→Ｒ）のＡＣＫ１２４
と、（４）基地局から遠隔局へ（Ｂ→Ｒ）のデータ１２
６と、（５）遠隔局から基地局へ（Ｒ→Ｂ）の制御１２
８と、（６）遠隔局から基地局へ（Ｒ→Ｂ）のＡＣＫ１
３０と、（７）遠隔局から基地局へ（Ｒ→Ｂ）のデータ
とを含んでいる。名目上のフレームサイズは、２ｍ秒で
あり、かつ下記表３に示すフレームフォーマットを有し
ている。 【００５１】 【表３】上記仕様において、基本単位は、８バイトのスロットで
ある。好ましくは、プリアンブルのための２スロット
（１６バイト）および制御／ＡＣＫメッセージペイロー
ドのための１スロット（８バイト）、無線＋ＡＴＭヘッ
ダのための１スロット（８バイト）、ならびにＡＴＭペ
イロードのための６スロット（４８バイト）が必要であ
る。当業者であれば、変復調装置プリアンブルとヘッダ
の存続期間を減少させることによって、チャネル能率が
改善されることは明らかである。 【００５２】好ましい実施例は、下記表４のサブフレー
ム割り当てに基づいている。： 【００５３】 【表４】 上表に明示した各サブフレームにおいて用いられるパケ
ットフォーマットの好ましい詳細は、下記表５、表６、
表７、表８のとおり： 【００５４】 【表５】【００５５】 【表６】 【００５６】 【表７】【００５７】 【表８】 媒体アクセス制御実行 無線ＡＴＭ ＭＡＣプロトコル層は、図６、７、８、及
び９に示されているように２つの主なモジュール: コア
ＭＡＣプロセッサーと管理ＭＡＣプロセッサーによって
表すことができる。図６に示されているコアＭＡＣプロ
セッサーは、現用ＶＣテーブルを維持し、ＶＣをフレー
ム単位で割り当てられる特定制御あるいはサービススロ
ットにマッピングするためのものである。管理ＭＡＣ処
理は、コアＭＡＣ処理のテーブル入力を決定するのに必
要なより高度なスロット割り当て論理を実行ためのもの
である。その結果、遠隔局において、図７に示す管理処
理は制御メッセージのスロット化されたＡＬＯＨＡアク
セス制御論理、および基地局管理ＭＡＣ処理で受信され
た一定のアクセス制御メッセージの解釈を受け持つこと
になる。図８は、遠隔管理ＭＡＣのスケジュール処理を
示している。基地局においては、図９に示される管理処
理が、ＴＤＭダウンリンクとＴＤＭＡアップリンクの両
方における資源割り当て／待ち行列管理を受ける。すな
わち、基地局管理処理はＡＢＲ、ＶＢＲ、ＣＢＲ、制御
／ＡＣＫトラフィック間のチャンネル時間を分割し、各
サービスで共用される資源に対して特定の待ち行列管理
手法を維持しなければならない。（速い）コアＭＡＣ機
能と（遅い、より論理的に集中している）管理ＭＡＣ機
能とをこの型式で分けることによって、本発明における
ハードウェア／ソフトウェアの区分に対して合理的な根
拠が与えられる。 【００５８】コアＭＡＣプロトコル機能の概略図が図６
に示されている。ＭＡＣプロセッサーは基地局および遠
隔局の両方に共通している。 【００５９】図６において、管理ＭＡＣプロセッサーか
らのデータはフレームスケジュールテーブル１３４に与
えられる。テーブル１３４からのデータと同期信号は制
御装置１３６に与えられる。制御装置は、テーブル１３
４から受信したデータに従って、Ｉ／Ｏの型式およびス
ロット番号同様に、各ＶＣに対するＩ／Ｏ命令を与え
る。制御装置は、ＰＨＹ ＲＸ受信機からのスロット＃
ｒに関するセル／パケットを受信するために、受信ユニ
ット１３８に信号を送信する。受信ユニット１３８は、
制御装置１３６からの信号の送信機１４０による受信の
際に受信されたセル／パケットをＶＣ＃ｋのＤＬＣに送
信する送信機１４０に送信する。 【００６０】受信機１４２は、制御装置１３６からの信
号の受信時にＶＣ＃ｊのＤＬＣからセル／パケットを受
信する。受信されたセル／パケットは、制御装置１３６
からの信号が送信機１４０によって受信された割り当て
られたスロット＃ｓに関する次の送信のための送信機１
４４に送られる。送信されたセルは無線チャンネルによ
ってもう一つの局に送信するためのＰＨＹ ＴＸ送信機
に与えられる。 【００６１】図７は遠隔ＭＡＣ管理プロセッサーの主な
機能を示している。メッセージを送信するＣＢＲ／ＶＢ
ＲあるいはＶＣ（ｉ）のためのＡＢＲ ＤＬＣからの割
り込みを受信した時（１６２）、要求サービスに対する
制御パケットは作成される（１６４）。制御メッセージ
ｔｘのためのＡＬＯＨＡスロットはランダムに１６６で
選択される。コアＭＡＣプロセッサーには、制御スロッ
ト番号が通知される（１６８）。制御パケットは送信の
ためのコアＭＡＣに送られる（１７０）。そしてパケッ
トはスロット割り当てを待つ（１７２）。ＶＣ（ｉ）に
対するスロット割り当てが受信された時、パケットは既
に送信される状態になっている（１７４）。コアＭＡＣ
のＶＣ←→スロットテーブルは、１７８で更新され、プ
ロセッサーは不動作状態１８０に戻る。 【００６２】もし、スロット割り当てが受信される前に
タイムアウトが起こった場合、タイムスロットの番号が
所定の番号（Ｎ）より大きいかどうか決定される（１８
２）。もし大きいならば、信号送信あるいはＤＬＣ入力
に対して欠陥レポートが作成され、プロセッサーは不動
作状態１８０に戻る。もしＮ以上でない状態で、タイム
アウトが起こると、新しいＡＬＯＨＡスロットがランダ
ムに選択され（１６６）、処理は上述した形式で続行す
る。 【００６３】不動作状態１８０にある一方で、割り込み
が受信されると（１６２）、新しいスロット割り当てが
要求されているかどうかの第１の決定がなされる（１８
４）。もし要求されていなければ、処理は不動作状態に
戻る（１８０）。もしされていれば、制御パケットが作
成され（１６４）、上述した処理が継続される。 【００６４】次に、ＶＣ←→スロットテーブルが更新を
要求しているかどうかの決定がなされる（１８６）。も
し要求されていなければ、プロセッサーは不動作状態１
８０を再開する。もし要求されていれば、コアＭＡＣテ
ーブルが更新され（１７８）、その後、この処理は不動
作状態１８０に戻る。 【００６５】図８には、遠隔管理ＭＡＣプロセッサーの
ためのスケジュール処理のフローチャートが示されてい
る。コアＭＡＣプロセッサーからフレームヘッダー到来
の指示を受信した時（２８２）、ヘッダーは受信され、
ＣＲＣはチェックが行われる（２８４）。もし、ＣＲＣ
でエラーが生じた場合（２８６）、処理は待機状態２８
８に戻る。もし、フレームヘッダーが正しければ、ａｌ
ｏｈａスケジュールのオフセットがセットされ（２９
０）、そして適当な信号２９２がａｌｏｈａスケジュー
ルに送られる。 【００６６】指数ｉは加算され（２９４）、処理は、コ
アＭＡＣプロセッサーからの基地局−遠隔局制御パケッ
トの受信指示があるまで（２９８）待機状態に入る（２
９６）。それから、基地局−遠隔局制御メッセージが読
み取られる（３００）。ＣＲＣは３０２でチェックされ
る。もし、ＣＲＣチェックが失敗した場合、処理はステ
ップ２９４に戻る。ＣＲＣチェックが正しければ、局部
ＶＣの有無が決定される（３０４）。もし、なければ、
処理はステップ２９４に戻る。もし、局部ＶＣが送られ
るのであれば、ＡＢＲスケジュールがあるかどうかの決
定がなされる（３０６）。もし、なければ、メッセージ
の型式に従って、その他のメッセージプロセッサーに送
信される（３０８）。その後処理はステップ２９４に戻
る。もしＡＢＲスケジュールがあるならば、ＣＢＲスケ
ジュールおよびＡｌｏｈａスケジュールはフレームスケ
ジュールテーブルを作成するために受信ＡＢＲスケジュ
ールと合体される（３１０）。Ａｌｏｈａスケジュール
３１２とＣＢＲスケジュール３１４は合体ステップ（３
１０）で受信される。以後処理はステップ２９４に戻
る。現在のスケジュールテーブル信号は３１６で示すよ
うに送信される。ステップ２９４の出力から、指数ｉが
第ｉ番目のＢ→Ｒ制御パケット（全体の数はｎ）を示す
ために与えられる。それから処理は、次のフレームヘッ
ダーの到着まで待機状態２８８に戻る。実行されるべき
信号３２０がコアＭＡＣプロセッサーに送信される。基
地局のＭＡＣ管理プロセッサーはＴＤＭダウンリンクと
ＴＤＭＡアップリンクの両方における資源割り当て／待
ち行列管理を受け持つ。処理はＡＢＲ、ＶＢＲ、ＣＢＲ
に間のチャンネル時間を区分し、特定サービス規則に従
って、それぞれのサービス種類の対する待ち行列の管理
を行なう。 【００６７】図９では、基地局管理ＭＡＣプロセッサー
１８８の主な機能が示されている。Ａｌｏｈａチャンネ
ル、ＡＢＲ、およびＡＣＫスケジュールマネージャー１
９０は、ＤＬＣからのＡＢＲ ＴｘＲｘ要求、ＤＬＣか
らのＣＢＲ／ＶＢＲ ＲｅＴｘ要求、ＤＬＣからの遠隔
局から基地局のＡＣＫ要求、および、ＤＬＣからの基地
局から遠隔局のＡＣＫ要求を入力として受信する。これ
らの入力のそれぞれは、それぞれの信号に対する要求の
待ち行列１９２ａ、１９２ｂ、１９２ｃ、１９２ｄに入
力される。１９２の要求の待ち行列の出力はＡＢＲおよ
びＡＣＫスケジュール１９４に与えられる。マネージャ
ー１９０の適当な出力がＣＢＲ／ＶＢＲスケジュールマ
ネージャー１９６に与えられる。ＣＢＲ／ＶＢＲスケジ
ュールマネージャー１９６はまた、ＣＢＲ／ＶＢＲセッ
トアップあるいは離脱信号を受信する。マネージャー１
９６の出力は第１の入力としてフレームスケジューラー
１９８に与えられる。フレームスケジューラー１９８に
対する他の入力はマネージャー１９０のＡＢＲおよびＡ
ＣＫスケジューラー１９４からの出力である。フレーム
スケジューラー１９８の出力は、管理ＭＡＣプロセッサ
ーからコアＭＡＣプロセッサーへのフレームスケジュー
ル信号である。 【００６８】スケジュールマネージャー１９０のもう一
つの出力は、第１のＡＣＫスケジュール入力として、基
地局から遠隔局ＡＣＫメッセージ形成手段２００に与え
られる。基地局から遠隔局のＡＣＫメッセージ形成手段
２００へのもう一つの入力は、ＡＣＫスケジュールに従
ったＤＬＣからの基地から遠隔ＡＣＫメッセージであ
る。基地局から遠隔局ＡＣＫメッセージ形成手段の出力
は、コアＭＡＣプロセッサーへの基地局から遠隔局の制
御およびＡＣＫパケットである。 【００６９】管理ＭＡＣプロセッサー１８８には、遠隔
局に位置しているコアＭＡＣプロセッサーからの遠隔局
ＡＢＲ Ｔｘ要求を入力として受信する遠隔局ＡＢＲ要
求モジュール２０２が含まれている。モジュール２０２
の出力は、ＤＬＣへの遠隔ＡＢＲ到着指示信号である。 【００７０】基地管理ＭＡＣプロセッサーに含まれてい
る他のモジュールについて説明する。図１０はＡｌｏｈ
ａチャンネル、ＡＢＲおよびＡＣＫスケジュールマネー
ジャー１９０の動作を示すフローチャートである。スタ
ート２２０で開始されると、ＡＢＲ要求待ち行列１９２
ａ、ＣＢＲ／ＶＢＲ ＲｅＴｘ要求待ち行列１９２ｂ
（また、ＶＢＲの付加的なＴｘ要求はこの待ち行列に送
信されてもよい）、基地局から遠隔局のＡＣＫ要求待ち
行列１９２ｄおよび遠隔局から基地局のＡＣＫ要求待ち
行列１９２ｃは読み取られ、スケジュール順序はステッ
プ２２２において所定の優先別に基づいて決定される。 【００７１】もし基地局から遠隔局ＡＣＫ要求があれ
ば、利用可能な基地局から遠隔局の制御スロットがある
かどうかの決定がなされる（２２４）。もしスロットが
あれば、基地局から遠隔局ＡＣＫには基地局から遠隔局
の制御チャンネル中で時間割り当てが決められ（２２
６）、マネージャーは読み取り、決定のためにステップ
２２２に戻る。もし利用可能なスロットがなければ、す
べての基地局から遠隔局の制御パケットがステップ２２
８でフレームスケジュールを部分的に形成するために格
納される。その後、処理はステップ２３０で終了する。 【００７２】もし、データあるいは遠隔局から基地局の
ＡＣＫ要求があれば、セルは、もしダウンリンクＴｘ送
信があればＡＢＲチャンネルの初めに時間が割り当てら
れるか、即ちスケジュールされるか、あるいは、もしア
ップリンクＴｘ送信とＡｌｏｈａチャンネルのための空
きがあればセルはＡＢＲチャンネルの終りからステップ
２３２で受信される。 【００７３】基地局から遠隔局の制御有用スロットがあ
るかどうかの決定がなされる（ステップ２３４）。も
し、制御有用スロットがあれば、スケジュールされた少
なくとも１つのセルあるいはパケットがあるかどうかの
決定がなされる（２３６）。もしそうであれば、スケジ
ュールは確認され、基地局から遠隔局の制御チャンネル
のスロットは予約され、そして基地局から遠隔局の割り
当てパケットはステップ２３８で生成され、システムの
動作はステップ２２２に戻る。 【００７４】もし基地局から遠隔局への制御利用可能な
スロットがなければ、スケジュールはステップ２４０で
削除され、処理はステップ２２８に移行する。 【００７５】もし、ステップ２３６において、セルある
いはパケットがスケジュールされていなければ、そのス
ケジュールは消去され、データセルのスケジュール動作
はステップ２４２で停止される。次に、遠隔局から基地
局のＡＣＫ要求であるかどうかの決定がなされる（２４
４）。もし、そうでなければ、処理はステップ２２２に
戻る。もし、それが遠隔局から基地局のＡＣＫ要求であ
れば、遠隔局から基地局のＡＣＫ信号スケジュール動作
は停止され（２４６）、処理はステップ２２２に戻る。 【００７６】図１１には基地から遠隔のメッセージ形成
手段２００のフローチャート２００が示されている。ス
タート２５０の後、マネージャー１９０からの基地局か
ら遠隔局のＡＣＫスケジュールは読み取られる（２５
２）。ＡＣＫ情報はＤＬＣから収集される（２５４）。
ＡＣＫパケットが形成される（２５６）。基地局から遠
隔局の制御パケットは送信のためにコアＭＡＣプロセッ
サーに送られ（２５８）、そして処理は終了する（２５
０）。 【００７７】図１２では、ＣＢＥ／ＶＢＲスケジュール
マネージャー１９６のフローチャートが示されている。
信号送信あるいは無線制御によりＣＢＲ／ＶＢＲチャン
ネル要求信号２６２を受信した際、ステップ２６４にお
いてＡｌｏｈａチャンネルスケジュールおよびＱｏＳ要
求を乱すことなくＣＢＲ／ＶＢＲバンド幅に合うような
利用可能なスロットを見付ける試みが行なわれる。好ま
しい実施例において、ＶＢＲ呼は、ＣＢＲに対するのと
同じ様にピークのビットレートで割り当てられる。ＣＢ
Ｒ／ＶＢＲ信号を受信することが可能かどうかの決定が
なされる（２６６）。もし可能ならば、チャンネル割り
当てがステップ２６８で開始され、信号は信号送信、即
ち、無線制御に送られる（２７０）。処理は待機状態に
戻る。 【００７８】もし、基地局がＣＢＲ／ＶＢＲ信号を受信
できなければ、要求２６２はステップ２７２で拒否さ
れ、適当な信号２７４が送信される。処理は待機状態２
７１に戻る。 【００７９】ＣＢＲ／ＶＢＲ離脱、すなわち終止指示信
号２７６が受信されると、ＣＢＲ／ＶＢＲスケジュール
を入れ直すという要求がなされ（２７８）、適当な信号
２８０が送信される。処理は待機状態２７１に戻る。 【００８０】基地局ＭＡＣ管理プロセッサーは、ＡＢ
Ｒ，ＶＢＲおよびＣＢＲに関する一定範囲のトラフィッ
ク制御規則を実施し、結果として、輻輳制御およびサー
ビスの品質を保証する。使用される特定の待ち行列管理
アルゴリズムは、シナリオ化されたサービスに適した性
能対複雑化との間のトレードオフ関係に依存して定めら
れる。使用される特定のアルゴリズムは、操作全体のＭ
ＡＣ／データリンクに影響を与えないので、これらはソ
フトウェアーと共にユーザーの選択に任される。 【００８１】好ましい無線ＡＴＭ装置、特にこのような
装置で使用する媒体アクセス制御についてこれまで記載
され説明されてきたが、ここに添付されている請求項の
範囲によって限定されるであろう本発明の広い精神およ
び原理から逸脱することなく変化および修正が可能であ
るということは当業者には明らかであろう。
レイト（ＣＢＲ）、可変ビットレイト（ＶＢＲ）、及び
アベーラブルビットレイト（ＡＢＲ）サービスを含むＡ
ＴＭサービスを統合的にサポートするために、このよう
なシステムで使用される媒体アクセス制御（ＭＡＣ）層
プロトコルに関する。ＭＡＣプロトコルは、コネクショ
ンレス型パケットとコネクション型仮想回線モードの両
方を適当なサービスパラメーターとサービスの質（Ｑｏ
Ｓ）の選択によってサポートする。 【０００２】発明の背景 次世代の無線パーソナル通信ネットワークでは光学ファ
イバーを基本にした広帯域の通信ネットワークとの共存
が要求され、それは近い将来いたるところに現れるよう
になることは疑いのないところである。これらの広帯域
の装置（例えば、Ｂ−ＩＳＤＮ／ＡＴＭ、ＡＴＭ ＬＡ
Ｎ）は、音声、データ、ビデオ、およびマルチメディア
への適用をサポートするように設計されている不変のビ
ットレイト（ＣＢＲ）、可変ビットレイト（ＶＢＲ）、
アベーラブルビットレイト（ＡＢＲ）サービスでパケッ
ト転送サービスを提供するであろう。将来の有線と無線
のネットワークの間におこる深刻なミスマッチを避ける
ために、同様なサービスの可能性を有する広帯域の無線
システムを考慮することが必要である。将来におけるマ
ルチメディア適用のために描かれるシナリオ中のパーソ
ナル通信ネットワークは、例えば、高速送信、順応性の
ある広帯域割り当て、ＶＢＲ／ＣＢＲ／パケットモー
ド、サービスの質（ＱｏＳ）の選択など、新しいサービ
スの特徴を与える必要がある。 【０００３】本発明の全体的な技術のアプローチが、Ａ
ＴＭは、これからの数年間に開発されるべきである広域
あるいは局部的な場所の広帯域ネットワークのための優
れたスイッチと転送技術であると最近注目されてきたこ
との認識に基づく。これは、次世代のパーソナル通信ネ
ットワークにおいて、無線媒体を使って可能な限り、同
様のＡＴＭ型のサービスを提供できることが望まれるこ
とを意味している。ビットレイトあるいはサービスの質
に関する必然的な量的限界が無線ネットワークに受容さ
れなければならないが、量的に均等なサービスの種類を
シームレス的に提供することは、ネットワークのオペレ
ーター、サービス提供者、端末設計者に対して一様に重
要な利益をもたらすであろう。 【０００４】ここで、ＡＴＭベースの広帯域無線ネット
ワークの開発のためにアドレス指定されるべき基本的な
問題点がいくつかあり、それは以下の点を含んでいる: １．将来の端末のサービス要求に合致する高速無線転
送。典型的な画像およびマルチディアサービスには１〜
１０Ｍｂｐｓの転送ビットレートが必要であり、チャン
ネル速度は初期の無線システムで考えられたものより遥
かに速いものになっている。 【０００５】２．本質的に共有される無線媒体上におい
て、ＡＴＭと同属で、相対的にトランスペアレントなマ
ルチサービスの可能性を提供する媒体アクセス制御（Ｍ
ＡＣ）方法。サポートされるべきサービスの種類は、不
変のビットレイト（ＣＢＲ），可変ビットレイト（ＶＢ
Ｒ）およびパケットデータを含んでおり、それぞれ妥当
なサービスの質のパラメーターを伴っている。 【０００６】３．最小限のプロトコル変更により、相対
的に信頼性の低い高速無線リンクを固定された広帯域
（ＡＴＭ）ネットワークとインターフェースするための
無線データリンクプロトコル。 【０００７】４．無線ネットワークにおける可動性およ
び新しいパーソナル通信サービスをサポートするために
必要な信号および転送プロトコルの修正。 【０００８】本発明は、上記２項に関する無線ＡＴＭ媒
体アクセス制御方法の解決を提供する。 【０００９】ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｎ Ｓｅｌ
ｅｃｔｅｄ Ａｒｅａｓ ｉｎ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔ
ｉｏｎ， ｖｏｌ．１２， ｎｏ．８， Ｏｃｔｏｂｅ
ｒ１９９４， ｐａｇｅ １４０１から１４１４に掲載
されている”ＡＴＭ−ｂａｓｅｄ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ
Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ｆｏｒ Ｍｕｌｔｉｓｅ
ｒｖｉｃｅｓ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｅｒｓｏｎａｌ
Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ”とい
う題名のＤ． Ｒａｙｃｈａｕｄｈｕｒｉｅｔ ａｌ．
による論文において、無線ＡＴＭシステムの基本装置レ
ベルの記載がある。本発明は、Ｒａｙｃｈａｕｄｈｕｒ
ｉ ｅｔ ａｌ．の論文に記載されているような装置で
使用できる媒体アクセス制御の新しい実施例に関する。
特に、本発明は、無線チャンネルにおけるＡＴＭ転送サ
ービスの提供のためのダイナミックＴＤＭＡ（時分割多
重アクセス）／ＴＤＤ（時分割二重）方法について記載
している。 【００１０】米国特許第４，４９１，９７４号では、時
分割多重アクセス状況を切り替えすることができるマル
チビーム衛星において、集積回路の切り替えおよびパケ
ットの切り替えをダイナミックに行うスケジューリング
方法に関する記載がある。ここでは、スケジューリング
は制御装置の指令の下にスケジューラーによって衛星上
で実行される。それぞれのタイムスロットに対して、も
っとも少ないコスト割り当てが適用される。 【００１１】米国特許第４，６４１，３０４号では、時
間フレームをデータパケットの再送信のための小さなス
ロットを含む通信スロットに分割する特殊な方法が記載
されている。 【００１２】米国特許第４，８９７，８３４号では、ネ
ットワークの各ノードがラウンドロビン式でタイムスロ
ットに同時通信する、ビット指向の通信ネットワークが
記載されている。 【００１３】米国特許第４，９３７，８２２号では、通
信装置のノード間で異なった周波数を維持する、適応型
時分割多重アクセス通信装置が記載されている。送信が
なされている時の周波数は信号の品質によって変化す
る。使用されているＴＤＭＡ装置の周波数／タイムスロ
ットは、その他の装置における周波数／タイムスロット
とは関係がない。 【００１４】米国特許第５，０１２，４６９号では、適
応型なハイブリッド多重アクセスプロトコルが、チャン
ネルのトラフィックを関数として、輻輳（ＡＬＯＨ
Ａ）、予約および固定された割り当て（ＴＤＭＡ）の際
に動的に切り替えられる。 【００１５】米国特許第５，０６５，３９８号には、Ｔ
ＤＭＡ衛星通信配置が記載されている。送信されるデー
タはサブパケットに分割され、そしてサブパケットが所
定のタイムスロットに送信される。 【００１６】米国特許第５，１７２，３７５号におい
て、固定割り当てと、ランダム要求アクセス方法との組
み合わせが衛星通信装置において使用されている。この
発明では、データはＴＤＭＡアクセス方法によって送信
される。 【００１７】上記の特許は広い技術背景を提供してい
る。これらの特許のうちのいくつかは、例えば、衛星装
置に関している。一般的にこれらの特許はＡＴＭネット
ワークや、マルチメディアへの適用、あるいは微小セル
ラーの無線ＡＴＭシステムに関しては言及していない。 【００１８】米国特許第５，３８４，７７７号では、Ｌ
ＡＮ上の基地局への複数の端末局の無線アクセスのため
の媒体アクセス制御（ＭＡＣ）プロトコルが記載されて
いる。 【００１９】本発明は、パケットＡＢＲ、ＵＰＣベース
のＶＢＲ、あるいは等時性のＣＢＲを含むマルチサービ
ス／サービスの品質を有し、かつＡＴＭの互換性を有す
ることによって、上記の特許に見られる教示を越えた進
歩した技術を提供する。 【００２０】発明の要約 本発明の教示に従って、将来の広帯域のＩＳＤＮ／ＡＴ
Ｍとの高度な互換性を維持しながら音声、ビデオ、デー
タおよびマルチメディアサービス用のマルチサービス統
合フレームワークを備えた無線ＡＴＭシステムが開示さ
れている。 【００２１】ここでは、このようなマルチサービス無線
ネットワークのためのＡＴＭセル転送の使用を促す以下
のようないくつかの技術的要因がある。サービスの範囲
の順応性のあるバンド幅割り当て；バーストデータ／マ
ルチメディア資源からの通信量の十分な多重化；有用な
ＡＴＭ切り替え技術の適用；遠隔通信の背景を形成する
有線Ｂ−ＩＳＤＮ装置とのインターフェースの容易さな
どを含んでいる。本装置は、ＡＴＭと互換性があり、か
つ固定された長さのセル中継フォーマットを採用してい
る。 【００２２】従って、４８バイトＡＴＭセルは無線ネッ
トワークにおけるデータの基本単位である。効率のため
に、ある一定の分野では圧縮が適用されるかもしれない
が、ＡＴＭヘッダーそれ自体は、無線セグメント内でネ
ットワーク及びより高度なサービスにおいて維持されて
いる。無線チャンネルの特殊なプロトコル層（例えば、
データリンク層と媒体アクセス制御（ＭＡＣ）層）が要
求されたようにＡＴＭセルに加えられ、固定されたネッ
トワークに入る前に標準ＡＴＭヘッダーによって置き換
えられる。全体的なアプローチは基地局での伝送符号化
の複雑さを最小限にし、装置を通じて均一なＡＴＭサー
ビスを提供するように意図されている。 【００２３】装置の最初の考察は、無線プロトコル層の
無線物理層、ＭＡＣ層およびデータリンク層に準拠する
無線ＡＴＭネットワークインターフェースユニット（Ｗ
ＡＴＭ ＮＩＵ）にネットワーク機能を分離することで
ある。ＷＡＴＭ ＮＩＵは、要求された高い可動性を有
すると共に、通常のＡＴＭ機能をも備えた端末局あるい
は基地局のいずれかに接続されている。端末局は、通常
のサービスの種類とパラメータを提供しながら、端末局
におけるユーザー処理に対して標準ＡＴＭインターフェ
ースを与えている。有線ＡＴＭにおいて現在稼動してい
る適用装置は、紛れもなく無線システムにおいても作動
し続けるであろう。 【００２４】本発明は、不変のビットレイト（ＣＢ
Ｒ）、可変ビットレイト（ＶＢＲ）、そしてアベーラブ
ルビットレイト（ＡＢＲ）を含むＡＴＭサービスを統合
的にサポートする無線ＡＴＭシステムで使用される新規
な媒体アクセス制御（ＭＡＣ）層プロトコルにある。Ｍ
ＡＣプロトコルは、コネクションレス型パケットとコネ
クション型の仮想回線モードの両方を適当なサービスパ
ラメーターを用いて処理する。 【００２５】無線ＡＴＭシステムで使用されるＭＡＣプ
ロトコルは新規なダイナミック時分割、多重アクセス／
時分割多重送信（ＴＤＭＡ／ＴＤＭ）の手法に基づいて
おり、その中で、サービスの種類即ちクラスは統合的な
手法により収容されている。 【００２６】本発明の第一の目的は、ＡＴＭをサポート
するために適応した時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）に
おける媒体アクセス制御に必要な要求を達成することで
ある。 【００２７】本発明のもう一つの目的は、時分割多重／
時分割多重アクセス（ＴＤＭ／ＴＤＭＡ）（ＴＤＤ）Ｍ
ＡＣ用のフレーム構成とＡＴＭセルの送信に適したバー
ストフォーマットを提供することである。 【００２８】本発明の更なる目的は、ＡＢＲセルのバー
ストごとの割り当てと、ＶＢＲとＣＢＲのバンド幅パラ
メーターの各呼ごとの割り当てを提供し、かつ、ＡＴＭ
ＡＢＲ／ＶＢＲ／ＣＢＲ仮想回線（ＶＣｓ）を統合す
る管理ＭＡＣ処理手順を提供することである。これは、
サブフレーム容量即ち稼働境界をダイナミックに割り当
てることを、所望の待ち行列規則に基づいてＡＢＲスロ
ットを割り当てることを（例えば、ＦＣＦＳ）、ＡＴＭ
トラフィック整形パラメータに基づいてＶＢＲスロット
の割り当て、およびバンド幅要求の基づくＣＢＲスロッ
トの割り当てることなどのための機構を含んでいる。 【００２９】本発明の更なる目的は、ＶＢＲおよびＣＢ
Ｒバンド幅を微細に割り当てるのに必要なスーパーフレ
ーム構造を提供することである。 【００３０】更に本発明のもう一つの目的は、ＡＢＲ、
ＶＢＲおよびＣＢＲ動作をサポートするためのアップリ
ンクおよびダウンリンク制御方法を提供することであ
る。 【００３１】本発明のその他の目的は、以下の記述を図
面と関連して読むことにより明らかになるであろう。 【００３２】発明の詳細な説明 システム構造 図面、特に図１を参照すると、マルチサービス無線ネッ
トワーク１０の全体の概略図が示されている。複数のパ
ーソナル通信装置（ＰＣＳ）のセル１２がＰＣＳ相互関
連ネットワーク１４によって相互連結されている。無線
ＡＴＭ装置は、将来のＩＳＤＮ／ＡＴＮとの高度な互換
性を維持しながら、音声、ビデオ、データ、マルチメデ
ィアサービスのためのマルチサービスの統合されたフレ
ームワークを提供するように意図されている。 【００３３】ネットワークは異なる形式のデータ／マル
チメディア源からのトラフィックを処理する。これを図
示するために、携帯電話２０とハンドヘルドのデジタル
補助機器２２の両方がＰＣＳセル２４に示されている一
方、マルチメディア用携帯ＰＣ１６がＰＣＳセル１８に
示されている。当業者には明らかなように、種々のユニ
ットがネットワークの同じあるいは異なったセルに配置
され、付加的な種類の音声、ビデオ、データ、遠隔通
信、および／またはマルチメディア源等がネットワーク
中に検出できる。 【００３４】マルチサービス用無線ＡＴＭネットワーク
におけるＡＴＭのセル転送の使用は、例えば、図２に示
すようにＡＴＭと互換性のある固定された長さのセル中
継フォーマットの適用につながる。４８バイトの無線Ａ
ＴＭセル３０は、無線ネットワーク内のデータの基本単
位である。効率のためにある分野（例えば、ＶＰＩ／Ｖ
ＣＩ）では圧縮が加えられるかもしれないが、ＡＴＭヘ
ッダーそれ自体は、無線セグメント内で、ネットワーク
およびより高度なサービスのために維持される。無線チ
ャンネルの特殊なプロトコル層（例えば、データリンク
および媒体アクセス制御層）が、要求通りにＡＴＭセル
に付加され、固定されたネットワークに入る前に標準Ａ
ＴＭヘッダーによって置き換えられる。この手法は基地
局における伝送コードの複雑さを最小限にすること、お
よび、システム全体にわたってＡＴＭサービスを提供す
るために企図されている。 【００３５】無線ＡＴＭネットワークにおいて、無線ネ
ットワークインターフェースユニット（Ｗ−ＮＩＵ）３
４を含む移動端末３２は無線ＡＴＭセル３０を基地局３
８に含まれている対応するＷ−ＮＩＵ３６に送信する。
データは標準４８バイトのＡＴＭセル４０に変換され、
ＡＴＭ−ＮＩＵから、さらなる分配のためにＡＴＭ用ス
ィッチングネットワーク４４に送信される。 【００３６】プロトコル構造は下記表１に示すように、
無線用特定機能を標準ＡＴＭプロトコル群と調和させる
ことを基準としている。 【００３７】 【表１】 提案されている無線ＡＴＭネットワークは、標準ＡＴＭ
のそれと調和したプロトコル層にしたがっている。ここ
で採用された手法は、新しい特殊な物理無線チャンネル
層、媒体アクセス制御（ＭＡＣ）層、データリンク制御
（ＤＬＣ）層、及び無線ネットワーク制御層を上記のＡ
ＴＭプロトコル群に組み込むことである。これは、規則
的ＡＴＭネットワーク層、と制御サービス、例えば、
Ｅ．１６４即ち、ＡＴＭ上におけるＩＰアドレス指定、
ＶＣ多重化、セルの優先化（ＣＬＰ）、明白な輻輳通知
（ＥＣＮ）、呼の確立のためのＱ．２９３１信号送信な
どが、稼働サービスにも続けて使用できることを意味し
ている。勿論、ＡＴＭネットワーク及び制御層に対して
限ぎられた数の拡張を移すことが、局部管理、無干渉、
ＱｏＳの特定化／再調整、などといった付加的な機能を
サポートするために要求されるであろう。付加的なＡＴ
Ｍ適用層（ＡＡＬ）が、無線適用装置に応じたサポート
用に任意に選択されても良い。 【００３８】無線ＡＴＭネットワークは図３に示された
の装置によって実現できる。ここにおける一般的な手法
は、無線物理層、ＭＡＣ層およびデータリンク層用の無
線ＡＴＭネットワークインターフェースユニット（ＷＡ
ＴＭ ＮＩＵ）に対してネットワーク機能を分離するこ
とである。ＷＡＴＭ ＮＩＵ４８と４８´は、要求され
た高い移動性を共に通常のＡＴＭ機能を有する端末局あ
るいは基地局のいずれかに接続されている。端末局５０
は、通常のサービスの種類（クラス）とパラメータを備
えると共に、端末局でのユーザー処理のための標準ＡＴ
Ｍ ＡＰＩ５２を含んでいる。有線ＡＴＭによって現在
稼働している適用装置は、無線システムにおいても続け
て作動するであろう。 【００３９】端末局５０は、相互連結ネットワーク６０
を介してＷＡＴＭ ＮＩＵに接続されているＣＰＵ５４
と、メモリー５６、ディスプレイ５８をさらに含んでい
る。ＡＴＭ ＡＰＩ（アプリケーションプログラミング
インターフェース）５２に加えて、ＡＰ（アプリケーシ
ョンプログラム）６２、ＡＡＬ（ＡＴＭアダプテーショ
ン層）６４、及びＳＡＲ（区分化および再区分化）６６
はＣＰＵ５４に接続されている。本発明の主題であるＭ
ＡＣ機能はＷＡＴＭ ＮＩＵ４８で実行される。 【００４０】無線ＡＴＭセルはマルチアクセス無線リン
クを介して端末局５０のアンテナ６８から基地局４６の
アンテナ７０に送信される。アンテナ７０に接続されて
いるＷＡＴＭ ＮＩＵ４８は、ＡＴＭセルを受信し、相
互連結ネットワーク７２を介して当該セルをＷＡＴＭ資
源割り当てユニット７４、ＷＡＴＭ／ＡＴＭヘッダー変
換ユニット７６、ＡＴＭ信号化および稼働ユニット７
８，およびＡＴＭネットワークインターフェース８０に
与える。ＡＴＭネットワークインターフェースは、ＡＴ
Ｍ Ｍｕｘ／Ｓｗｉｔｃｈ（マックス／スイッチ）８２
に統合されており、このＡＴＭマックス／スイッチ８２
は、ＡＴＭ信号化および稼働性拡張信号に対応してその
他の基地局（図示せず）にセルを与えるための制御ＣＰ
Ｕ８４によって制御される。 【００４１】無線ネットワークインターフェースユニッ
ト 無線ネットワークインターフェースユニット（ＷＮＩ
Ｕ）における典型的なソフトウェア／ファームウェアの
実行動作は、以下の主なモジュール、即ち、物理レベル
の送信器（ＰＨＹＴＸ）、物理レベル受信機（ＰＨＹＲ
Ｘ）、同期モジュール（ＳＹＮＣ）、媒体アクセス制御
（ＭＡＣ）およびデータリンク制御（ＤＬＣ）モジュー
ルによって実現できる。無線ＡＴＭでは、多重仮想回線
（ＶＣ）の同時動作が可能であるので、単一ＰＨＹおよ
びＭＡＣのプロセッサーはチャンネルにおける各現用Ｖ
Ｃに対応する多重ＤＬＣプロセッサーに接続されてい
る。 【００４２】図４は、基地局制御ＭＡＣ構造を示してい
る。基地局管理ＭＡＣ１０１を含む基地局ＭＡＣ１００
は、ＡＴＭ層とＭＡＣ層の間の中間層として機能するデ
ータリンク制御１０３（１）・・（ｋ）からのチャンネ
ル要求を受信する。データリンク制御１０３（１）・・
（ｋ）は、チャンネルに対する要求を管理ＭＡＣ１０１
に送り、管理ＭＡＣ１０１は、順にチャンネルを時間的
に調整して制御メッセージをコアＭＡＣプロセッサー１
０２に送る。ＤＬＣ１０３とコアＭＡＣプロセッサー１
０２は、データとＡＣＫ信号を互いに交換する。ＤＬＣ
１０３とコアＭＡＣプロセッサー１０２はまた、端末局
と結合している物理レベルの端末受信機ＰＨＹ ＲＸ１
１１に信号を送信する物理レベル送信器ＰＨＹ ＴＸ１
０８を制御する。受信機ＰＨＹ ＲＸ１０９は、端末局
と結合しているＰＨＹ ＴＸ送信器１１０から受信した
信号をコアＭＡＣプロセッサー１０２に送信する。 【００４３】端末局ＭＡＣ１０４は端末局管理ＭＡＣプ
ロセッサー１０５とコアＭＡＣプロセッサー１０６を含
んでいる。端末局ＭＡＣプロセッサー１０４に接続され
ている一組のＤＬＣ１０７（１）・・（Ｋ）は端末局管
理ＭＡＣプロセッサー１０５にチャンネル要求を送る。
端末局管理ＭＡＣプロセッサー１０５とコアＭＡＣプロ
セッサー１０６は制御メッセージとチャンネルスケジュ
ールを交換する。ＤＬＣ１０７（１）・・（ｋ）と、コ
アＭＡＣプロセッサー１０６はデータとＡＣＫ信号を交
換する。ＰＨＹ ＴＸ送信器１１０はコアＭＡＣプロセ
ッサー１０６によって制御される。ＰＨＹ ＲＸ受信機
１１１は、受信信号をコアＭＡＣプロセッサー１０６に
与える。 【００４４】端末ＭＡＣ１０４に接続されているＰＨＹ
ＴＸ 送信器１１０は、無線チャンネルを介して基地
局ＭＡＣ１１０に接続されているＰＨＹ ＲＸ受信機１
０９に信号を送信する。同様に、基地局ＭＡＣ１００に
接続されているＰＨＹ ＴＸ送信器１０８は、無線チャ
ンネルを介して端末局ＭＡＣ１０４に接続されているＰ
ＨＹ ＲＸ受信機１１１に信号を送る。 【００４５】物理層 本発明の無線ＡＴＭ装置は、ビットレートとバースト獲
得性能によって変化する異なる物理レベルにおける操作
が可能である。 【００４６】無線ＡＴＭネットワークに対する基本的な
要求は、適度に高いビットレート（一般に、１０ｍｂｐ
ｓ以上）で、かつ、相対的に短い獲得プリアンブル（１
６バイト以下）を持つバースト変復調装置である。この
システムにおける要求は、上記性能の目標を完全には達
成しないバースト変復調装置の使用を可能にし、この場
合には、ある程度のサービスの品質とチャネル効率の限
界を生ずる。 【００４７】中間アクセス制御（ＭＡＣ）プロトコル ＭＡＣ層プロトコルは、不変ビットレイト（ＣＢＲ）、
可変ビットレート（ＶＢＲ）、およびアベーラブルビッ
トレート（ＡＢＲ）を含むＡＴＭサービスを統合的にサ
ポートすることができる。ＭＡＣプロトコルは、適切な
サービスパラメータでもって、コネクションレス型パケ
ットとコネクション型仮想回線モードとの両方を処理す
る。本発明において想定されるサービスの種類と一般的
なサービスパラメータは、下記表２のとおり： 【００４８】 【表２】本発明の無線ＡＴＭシステムに用いられるＭＡＣプロト
コルは、ダイナミックＴＤＭＡ／ＴＤＭ／ＴＤＤフレー
ム構成に基づいており、ここでは、上記サービスの種類
は、ある統合的な手法により収容されている。このアク
セス制御方法は、チャンネルをＴｆミリ秒単位にフレー
ム化し、これらのフレームを更に、Ｂｍバイトスロット
にさらに細分割するという手法に基づいている。アップ
リンク伝送とダウンリンク伝送とは、時分割二重化の手
法により同じフレーム（図５に示されている）が用いら
れている。ダウンリンク伝送は基地局から遠隔局への単
一のバースト中にＴＤＭ多重化することによって行わ
れ、一方、アップリンク伝送には、ダイナミックＴＤＭ
Ａ法が用いられる。このダイナミックＴＤＭＡアクセス
プロトコルは、アップリンクサブフレームの最初の部分
に、ランダムアクセス（スロット化されたＡＬＯＨＡ）
制御メッセージを送信することを各遠隔局に要求し、衝
突時に適当な後退を伴った再送信を行う。受け付けられ
たアップリンク要求は、送信用ＴＤＭＡスロットの割り
当てと共に、次フレーム中のＴＤＭ制御領域にて認識さ
れる（適当なチャネル資源が利用できない時には、閉塞
信号が返送されてもよい）。このＤ−ＴＤＭＡ ＭＡＣ
フレーム構成を、図５に示す。 【００４９】スロット割り当ての種類は、サービスのタ
イプに依存している、即ち、ＡＢＲのためのサービスタ
イプでは、そのフレームに対してｋＴＤＭＡスロットの
一回割り当てが適用され、一方、ＣＢＲのためのサービ
スタイプでは遠隔局からの切断要求が受信されるまでの
間、特殊なｊスロットの系列がｍフレーム毎に割り当て
られる。ＶＢＲのためのサービスタイプでも接続基準に
基づいてスロットが割り当てられるものの、与えられる
フレームで利用できる特定番号は、使用パラメータ制御
（ＵＰＣ）カウンタ値とチャネル輻輳に依存して変化す
る。ここで注意すべきことは、Ｋフレームから成る“ス
ーパーフレーム”の概念が、ＣＢＲおよびＶＢＲのバン
ド幅の割り当てを相対的に細分化するために導入されて
いることである。例えば、Ｔｆ＝２ｍ秒、チャネル速度
＝８Ｍｂｐｓの時、３フレーム毎の１ＡＴＭセル（即
ち、Ｋ＝１２フレーム毎に４セル）は６４ＫｂｐｓのＣ
ＢＲバンド幅割り当てに相当する。 【００５０】ＭＡＣ層は、スーパーフレームを（ＡＴ
Ｍ）データセルを運ぶフレーム及びスロット、制御メッ
セージ、ならびにＡＣＫメッセージを有するチャンネル
フォーマットに基づいている。１つのスーパーフレーム
は、一連の番号によって識別されるＫ（Ｋ＞１）フレー
ムから成っている。さらに、各フレームは、（１）同
期、フレームセットアップ、および（ＡＴＭ）データセ
ルを運搬するスロットを含むフレームヘッダ１２０と、
（２）基地局から遠隔局へ（Ｂ→Ｒ）の制御１２２と、
（３）基地局から遠隔局へ（Ｂ→Ｒ）のＡＣＫ１２４
と、（４）基地局から遠隔局へ（Ｂ→Ｒ）のデータ１２
６と、（５）遠隔局から基地局へ（Ｒ→Ｂ）の制御１２
８と、（６）遠隔局から基地局へ（Ｒ→Ｂ）のＡＣＫ１
３０と、（７）遠隔局から基地局へ（Ｒ→Ｂ）のデータ
とを含んでいる。名目上のフレームサイズは、２ｍ秒で
あり、かつ下記表３に示すフレームフォーマットを有し
ている。 【００５１】 【表３】上記仕様において、基本単位は、８バイトのスロットで
ある。好ましくは、プリアンブルのための２スロット
（１６バイト）および制御／ＡＣＫメッセージペイロー
ドのための１スロット（８バイト）、無線＋ＡＴＭヘッ
ダのための１スロット（８バイト）、ならびにＡＴＭペ
イロードのための６スロット（４８バイト）が必要であ
る。当業者であれば、変復調装置プリアンブルとヘッダ
の存続期間を減少させることによって、チャネル能率が
改善されることは明らかである。 【００５２】好ましい実施例は、下記表４のサブフレー
ム割り当てに基づいている。： 【００５３】 【表４】 上表に明示した各サブフレームにおいて用いられるパケ
ットフォーマットの好ましい詳細は、下記表５、表６、
表７、表８のとおり： 【００５４】 【表５】【００５５】 【表６】 【００５６】 【表７】【００５７】 【表８】 媒体アクセス制御実行 無線ＡＴＭ ＭＡＣプロトコル層は、図６、７、８、及
び９に示されているように２つの主なモジュール: コア
ＭＡＣプロセッサーと管理ＭＡＣプロセッサーによって
表すことができる。図６に示されているコアＭＡＣプロ
セッサーは、現用ＶＣテーブルを維持し、ＶＣをフレー
ム単位で割り当てられる特定制御あるいはサービススロ
ットにマッピングするためのものである。管理ＭＡＣ処
理は、コアＭＡＣ処理のテーブル入力を決定するのに必
要なより高度なスロット割り当て論理を実行ためのもの
である。その結果、遠隔局において、図７に示す管理処
理は制御メッセージのスロット化されたＡＬＯＨＡアク
セス制御論理、および基地局管理ＭＡＣ処理で受信され
た一定のアクセス制御メッセージの解釈を受け持つこと
になる。図８は、遠隔管理ＭＡＣのスケジュール処理を
示している。基地局においては、図９に示される管理処
理が、ＴＤＭダウンリンクとＴＤＭＡアップリンクの両
方における資源割り当て／待ち行列管理を受ける。すな
わち、基地局管理処理はＡＢＲ、ＶＢＲ、ＣＢＲ、制御
／ＡＣＫトラフィック間のチャンネル時間を分割し、各
サービスで共用される資源に対して特定の待ち行列管理
手法を維持しなければならない。（速い）コアＭＡＣ機
能と（遅い、より論理的に集中している）管理ＭＡＣ機
能とをこの型式で分けることによって、本発明における
ハードウェア／ソフトウェアの区分に対して合理的な根
拠が与えられる。 【００５８】コアＭＡＣプロトコル機能の概略図が図６
に示されている。ＭＡＣプロセッサーは基地局および遠
隔局の両方に共通している。 【００５９】図６において、管理ＭＡＣプロセッサーか
らのデータはフレームスケジュールテーブル１３４に与
えられる。テーブル１３４からのデータと同期信号は制
御装置１３６に与えられる。制御装置は、テーブル１３
４から受信したデータに従って、Ｉ／Ｏの型式およびス
ロット番号同様に、各ＶＣに対するＩ／Ｏ命令を与え
る。制御装置は、ＰＨＹ ＲＸ受信機からのスロット＃
ｒに関するセル／パケットを受信するために、受信ユニ
ット１３８に信号を送信する。受信ユニット１３８は、
制御装置１３６からの信号の送信機１４０による受信の
際に受信されたセル／パケットをＶＣ＃ｋのＤＬＣに送
信する送信機１４０に送信する。 【００６０】受信機１４２は、制御装置１３６からの信
号の受信時にＶＣ＃ｊのＤＬＣからセル／パケットを受
信する。受信されたセル／パケットは、制御装置１３６
からの信号が送信機１４０によって受信された割り当て
られたスロット＃ｓに関する次の送信のための送信機１
４４に送られる。送信されたセルは無線チャンネルによ
ってもう一つの局に送信するためのＰＨＹ ＴＸ送信機
に与えられる。 【００６１】図７は遠隔ＭＡＣ管理プロセッサーの主な
機能を示している。メッセージを送信するＣＢＲ／ＶＢ
ＲあるいはＶＣ（ｉ）のためのＡＢＲ ＤＬＣからの割
り込みを受信した時（１６２）、要求サービスに対する
制御パケットは作成される（１６４）。制御メッセージ
ｔｘのためのＡＬＯＨＡスロットはランダムに１６６で
選択される。コアＭＡＣプロセッサーには、制御スロッ
ト番号が通知される（１６８）。制御パケットは送信の
ためのコアＭＡＣに送られる（１７０）。そしてパケッ
トはスロット割り当てを待つ（１７２）。ＶＣ（ｉ）に
対するスロット割り当てが受信された時、パケットは既
に送信される状態になっている（１７４）。コアＭＡＣ
のＶＣ←→スロットテーブルは、１７８で更新され、プ
ロセッサーは不動作状態１８０に戻る。 【００６２】もし、スロット割り当てが受信される前に
タイムアウトが起こった場合、タイムスロットの番号が
所定の番号（Ｎ）より大きいかどうか決定される（１８
２）。もし大きいならば、信号送信あるいはＤＬＣ入力
に対して欠陥レポートが作成され、プロセッサーは不動
作状態１８０に戻る。もしＮ以上でない状態で、タイム
アウトが起こると、新しいＡＬＯＨＡスロットがランダ
ムに選択され（１６６）、処理は上述した形式で続行す
る。 【００６３】不動作状態１８０にある一方で、割り込み
が受信されると（１６２）、新しいスロット割り当てが
要求されているかどうかの第１の決定がなされる（１８
４）。もし要求されていなければ、処理は不動作状態に
戻る（１８０）。もしされていれば、制御パケットが作
成され（１６４）、上述した処理が継続される。 【００６４】次に、ＶＣ←→スロットテーブルが更新を
要求しているかどうかの決定がなされる（１８６）。も
し要求されていなければ、プロセッサーは不動作状態１
８０を再開する。もし要求されていれば、コアＭＡＣテ
ーブルが更新され（１７８）、その後、この処理は不動
作状態１８０に戻る。 【００６５】図８には、遠隔管理ＭＡＣプロセッサーの
ためのスケジュール処理のフローチャートが示されてい
る。コアＭＡＣプロセッサーからフレームヘッダー到来
の指示を受信した時（２８２）、ヘッダーは受信され、
ＣＲＣはチェックが行われる（２８４）。もし、ＣＲＣ
でエラーが生じた場合（２８６）、処理は待機状態２８
８に戻る。もし、フレームヘッダーが正しければ、ａｌ
ｏｈａスケジュールのオフセットがセットされ（２９
０）、そして適当な信号２９２がａｌｏｈａスケジュー
ルに送られる。 【００６６】指数ｉは加算され（２９４）、処理は、コ
アＭＡＣプロセッサーからの基地局−遠隔局制御パケッ
トの受信指示があるまで（２９８）待機状態に入る（２
９６）。それから、基地局−遠隔局制御メッセージが読
み取られる（３００）。ＣＲＣは３０２でチェックされ
る。もし、ＣＲＣチェックが失敗した場合、処理はステ
ップ２９４に戻る。ＣＲＣチェックが正しければ、局部
ＶＣの有無が決定される（３０４）。もし、なければ、
処理はステップ２９４に戻る。もし、局部ＶＣが送られ
るのであれば、ＡＢＲスケジュールがあるかどうかの決
定がなされる（３０６）。もし、なければ、メッセージ
の型式に従って、その他のメッセージプロセッサーに送
信される（３０８）。その後処理はステップ２９４に戻
る。もしＡＢＲスケジュールがあるならば、ＣＢＲスケ
ジュールおよびＡｌｏｈａスケジュールはフレームスケ
ジュールテーブルを作成するために受信ＡＢＲスケジュ
ールと合体される（３１０）。Ａｌｏｈａスケジュール
３１２とＣＢＲスケジュール３１４は合体ステップ（３
１０）で受信される。以後処理はステップ２９４に戻
る。現在のスケジュールテーブル信号は３１６で示すよ
うに送信される。ステップ２９４の出力から、指数ｉが
第ｉ番目のＢ→Ｒ制御パケット（全体の数はｎ）を示す
ために与えられる。それから処理は、次のフレームヘッ
ダーの到着まで待機状態２８８に戻る。実行されるべき
信号３２０がコアＭＡＣプロセッサーに送信される。基
地局のＭＡＣ管理プロセッサーはＴＤＭダウンリンクと
ＴＤＭＡアップリンクの両方における資源割り当て／待
ち行列管理を受け持つ。処理はＡＢＲ、ＶＢＲ、ＣＢＲ
に間のチャンネル時間を区分し、特定サービス規則に従
って、それぞれのサービス種類の対する待ち行列の管理
を行なう。 【００６７】図９では、基地局管理ＭＡＣプロセッサー
１８８の主な機能が示されている。Ａｌｏｈａチャンネ
ル、ＡＢＲ、およびＡＣＫスケジュールマネージャー１
９０は、ＤＬＣからのＡＢＲ ＴｘＲｘ要求、ＤＬＣか
らのＣＢＲ／ＶＢＲ ＲｅＴｘ要求、ＤＬＣからの遠隔
局から基地局のＡＣＫ要求、および、ＤＬＣからの基地
局から遠隔局のＡＣＫ要求を入力として受信する。これ
らの入力のそれぞれは、それぞれの信号に対する要求の
待ち行列１９２ａ、１９２ｂ、１９２ｃ、１９２ｄに入
力される。１９２の要求の待ち行列の出力はＡＢＲおよ
びＡＣＫスケジュール１９４に与えられる。マネージャ
ー１９０の適当な出力がＣＢＲ／ＶＢＲスケジュールマ
ネージャー１９６に与えられる。ＣＢＲ／ＶＢＲスケジ
ュールマネージャー１９６はまた、ＣＢＲ／ＶＢＲセッ
トアップあるいは離脱信号を受信する。マネージャー１
９６の出力は第１の入力としてフレームスケジューラー
１９８に与えられる。フレームスケジューラー１９８に
対する他の入力はマネージャー１９０のＡＢＲおよびＡ
ＣＫスケジューラー１９４からの出力である。フレーム
スケジューラー１９８の出力は、管理ＭＡＣプロセッサ
ーからコアＭＡＣプロセッサーへのフレームスケジュー
ル信号である。 【００６８】スケジュールマネージャー１９０のもう一
つの出力は、第１のＡＣＫスケジュール入力として、基
地局から遠隔局ＡＣＫメッセージ形成手段２００に与え
られる。基地局から遠隔局のＡＣＫメッセージ形成手段
２００へのもう一つの入力は、ＡＣＫスケジュールに従
ったＤＬＣからの基地から遠隔ＡＣＫメッセージであ
る。基地局から遠隔局ＡＣＫメッセージ形成手段の出力
は、コアＭＡＣプロセッサーへの基地局から遠隔局の制
御およびＡＣＫパケットである。 【００６９】管理ＭＡＣプロセッサー１８８には、遠隔
局に位置しているコアＭＡＣプロセッサーからの遠隔局
ＡＢＲ Ｔｘ要求を入力として受信する遠隔局ＡＢＲ要
求モジュール２０２が含まれている。モジュール２０２
の出力は、ＤＬＣへの遠隔ＡＢＲ到着指示信号である。 【００７０】基地管理ＭＡＣプロセッサーに含まれてい
る他のモジュールについて説明する。図１０はＡｌｏｈ
ａチャンネル、ＡＢＲおよびＡＣＫスケジュールマネー
ジャー１９０の動作を示すフローチャートである。スタ
ート２２０で開始されると、ＡＢＲ要求待ち行列１９２
ａ、ＣＢＲ／ＶＢＲ ＲｅＴｘ要求待ち行列１９２ｂ
（また、ＶＢＲの付加的なＴｘ要求はこの待ち行列に送
信されてもよい）、基地局から遠隔局のＡＣＫ要求待ち
行列１９２ｄおよび遠隔局から基地局のＡＣＫ要求待ち
行列１９２ｃは読み取られ、スケジュール順序はステッ
プ２２２において所定の優先別に基づいて決定される。 【００７１】もし基地局から遠隔局ＡＣＫ要求があれ
ば、利用可能な基地局から遠隔局の制御スロットがある
かどうかの決定がなされる（２２４）。もしスロットが
あれば、基地局から遠隔局ＡＣＫには基地局から遠隔局
の制御チャンネル中で時間割り当てが決められ（２２
６）、マネージャーは読み取り、決定のためにステップ
２２２に戻る。もし利用可能なスロットがなければ、す
べての基地局から遠隔局の制御パケットがステップ２２
８でフレームスケジュールを部分的に形成するために格
納される。その後、処理はステップ２３０で終了する。 【００７２】もし、データあるいは遠隔局から基地局の
ＡＣＫ要求があれば、セルは、もしダウンリンクＴｘ送
信があればＡＢＲチャンネルの初めに時間が割り当てら
れるか、即ちスケジュールされるか、あるいは、もしア
ップリンクＴｘ送信とＡｌｏｈａチャンネルのための空
きがあればセルはＡＢＲチャンネルの終りからステップ
２３２で受信される。 【００７３】基地局から遠隔局の制御有用スロットがあ
るかどうかの決定がなされる（ステップ２３４）。も
し、制御有用スロットがあれば、スケジュールされた少
なくとも１つのセルあるいはパケットがあるかどうかの
決定がなされる（２３６）。もしそうであれば、スケジ
ュールは確認され、基地局から遠隔局の制御チャンネル
のスロットは予約され、そして基地局から遠隔局の割り
当てパケットはステップ２３８で生成され、システムの
動作はステップ２２２に戻る。 【００７４】もし基地局から遠隔局への制御利用可能な
スロットがなければ、スケジュールはステップ２４０で
削除され、処理はステップ２２８に移行する。 【００７５】もし、ステップ２３６において、セルある
いはパケットがスケジュールされていなければ、そのス
ケジュールは消去され、データセルのスケジュール動作
はステップ２４２で停止される。次に、遠隔局から基地
局のＡＣＫ要求であるかどうかの決定がなされる（２４
４）。もし、そうでなければ、処理はステップ２２２に
戻る。もし、それが遠隔局から基地局のＡＣＫ要求であ
れば、遠隔局から基地局のＡＣＫ信号スケジュール動作
は停止され（２４６）、処理はステップ２２２に戻る。 【００７６】図１１には基地から遠隔のメッセージ形成
手段２００のフローチャート２００が示されている。ス
タート２５０の後、マネージャー１９０からの基地局か
ら遠隔局のＡＣＫスケジュールは読み取られる（２５
２）。ＡＣＫ情報はＤＬＣから収集される（２５４）。
ＡＣＫパケットが形成される（２５６）。基地局から遠
隔局の制御パケットは送信のためにコアＭＡＣプロセッ
サーに送られ（２５８）、そして処理は終了する（２５
０）。 【００７７】図１２では、ＣＢＥ／ＶＢＲスケジュール
マネージャー１９６のフローチャートが示されている。
信号送信あるいは無線制御によりＣＢＲ／ＶＢＲチャン
ネル要求信号２６２を受信した際、ステップ２６４にお
いてＡｌｏｈａチャンネルスケジュールおよびＱｏＳ要
求を乱すことなくＣＢＲ／ＶＢＲバンド幅に合うような
利用可能なスロットを見付ける試みが行なわれる。好ま
しい実施例において、ＶＢＲ呼は、ＣＢＲに対するのと
同じ様にピークのビットレートで割り当てられる。ＣＢ
Ｒ／ＶＢＲ信号を受信することが可能かどうかの決定が
なされる（２６６）。もし可能ならば、チャンネル割り
当てがステップ２６８で開始され、信号は信号送信、即
ち、無線制御に送られる（２７０）。処理は待機状態に
戻る。 【００７８】もし、基地局がＣＢＲ／ＶＢＲ信号を受信
できなければ、要求２６２はステップ２７２で拒否さ
れ、適当な信号２７４が送信される。処理は待機状態２
７１に戻る。 【００７９】ＣＢＲ／ＶＢＲ離脱、すなわち終止指示信
号２７６が受信されると、ＣＢＲ／ＶＢＲスケジュール
を入れ直すという要求がなされ（２７８）、適当な信号
２８０が送信される。処理は待機状態２７１に戻る。 【００８０】基地局ＭＡＣ管理プロセッサーは、ＡＢ
Ｒ，ＶＢＲおよびＣＢＲに関する一定範囲のトラフィッ
ク制御規則を実施し、結果として、輻輳制御およびサー
ビスの品質を保証する。使用される特定の待ち行列管理
アルゴリズムは、シナリオ化されたサービスに適した性
能対複雑化との間のトレードオフ関係に依存して定めら
れる。使用される特定のアルゴリズムは、操作全体のＭ
ＡＣ／データリンクに影響を与えないので、これらはソ
フトウェアーと共にユーザーの選択に任される。 【００８１】好ましい無線ＡＴＭ装置、特にこのような
装置で使用する媒体アクセス制御についてこれまで記載
され説明されてきたが、ここに添付されている請求項の
範囲によって限定されるであろう本発明の広い精神およ
び原理から逸脱することなく変化および修正が可能であ
るということは当業者には明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】マルチサービス無線ネットワークの概略図であ
る。 【図２】ＡＴＭの互換性のある無線ネットワークの概略
図である。 【図３】無線ＡＴＭネットワークの装置レベルでの実施
の概略図である。 【図４】基地局制御ＭＡＣ構造を示している。 【図５】ダイナミックＴＤＭＡ ＭＡＣフレームワーク
の概略図である。 【図６】コアＭＡＣプロトコル機能の概略図である。 【図７】遠隔ＭＡＣ管理プロセッサーの主な機能の概略
図である。 【図８】遠隔管理ＭＡＣプロセッサーのためのスケジュ
ール処理のフローチャートである。 【図９】基地局ＭＡＣ管理プロセッサーの主な機能の概
略図である。 【図１０】Ａｌｏｈａチャンネル、ＡＢＲおよびＡＣＫ
スケジュールマネージャーのフローチャートである。 【図１１】基地から遠隔のメッセージフォーマットのフ
ローチャートである。 【図１２】ＣＢＲスケジュールマネージャーのフローチ
ャートである。
る。 【図２】ＡＴＭの互換性のある無線ネットワークの概略
図である。 【図３】無線ＡＴＭネットワークの装置レベルでの実施
の概略図である。 【図４】基地局制御ＭＡＣ構造を示している。 【図５】ダイナミックＴＤＭＡ ＭＡＣフレームワーク
の概略図である。 【図６】コアＭＡＣプロトコル機能の概略図である。 【図７】遠隔ＭＡＣ管理プロセッサーの主な機能の概略
図である。 【図８】遠隔管理ＭＡＣプロセッサーのためのスケジュ
ール処理のフローチャートである。 【図９】基地局ＭＡＣ管理プロセッサーの主な機能の概
略図である。 【図１０】Ａｌｏｈａチャンネル、ＡＢＲおよびＡＣＫ
スケジュールマネージャーのフローチャートである。 【図１１】基地から遠隔のメッセージフォーマットのフ
ローチャートである。 【図１２】ＣＢＲスケジュールマネージャーのフローチ
ャートである。
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フロントページの続き
(72)発明者 ルーシー ユーアン
アメリカ合衆国，ニュージャージー
08536，プレインスボロ，フォックス ラ
ン ドライヴ 46−12
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 基地局と少なくとも一つの端末局を含
み、無線リンクによって基地局と端末局の間でデータパ
ケットを送信するための無線ＡＴＭ通信システムにおい
て、 基地局と、 端末局と、 無線リンクによって前記基地局と前記端末局に間におけ
るデータパケットの送信を制御するための媒体アクセス
制御手段を有し、その手段は、 チャンネルを、Ｂｍバイトのスロットに細分割できるよ
うなＴｆユニットにフレーム化し、前記基地局から前記
端末局へのダウンリンク送信は単一バーストでＴＤＭ多
重によって行われ、前記端末局から前記基地局へのアッ
プリンク送信はスロット割り当ての際、ダイナミックＴ
ＤＭＡ法を使って行うことを有する無線ＡＴＭ通信シス
テム。 【請求項１】 請求項１において、アベーラブルビット
レイトデータに対してはＴＤＭＡスロット割り当てが、
各フレームに対してｋ ＴＤＭＡスロット（ただし、ｋ
は整数）を１度に割り当てることを特徴とする無線ＡＴ
Ｍ通信システム。 【請求項３】 請求項１において、連続ビットレイトデ
ータに対する前記ＴＤＭＡスロット割り当ては、切断要
求が前記端末局から前記基地局によって受信されるま
で、全てのｍフレームに１度割り当てられた一連のｊス
ロット（但し、ｍ、ｊは整数）に対して行われることを
特徴とする無線ＡＴＭ通信システム。 【請求項４】 請求項１において、可変ビットレイトデ
ータに対する前記ＴＤＭＡスロット割り当ては接続関係
に基づいて行われ、使用パラメーター制御値とチャンネ
ル輻輳によることを特徴とする無線ＡＴＭ通信システ
ム。 【請求項５】 請求項１であって、更に連続ビットレイ
トデータと可変ビットレイトデータのスロット割り当て
のためのスーパーフレームを有している無線ＡＴＭ通信
システムにおいて、前記スーパーフレームは連続した数
によって規定されている複数ノフレームを有し、前記フ
レームのそれぞれはフレームヘッダー、フレーム設置お
よび統合管理情報、基地から端末への制御信号、基地か
ら端末へのＡＣＫ信号、基地から端末へのデータ、端末
から基地への制御信号、そして端末から基地へのデータ
を含むことを特徴とする無線ＡＴＭ通信システム。 【請求項６】 基地局と少なくとも一つの端末局を含
み、無線リンクによって基地局と端末局の間でデータパ
ケットを送信するための無線ＡＴＭ通信システムにおい
て、 基地局と、 端末局と、 現用仮想チャンネルテーブルを維持し、仮想チャンネル
をフレームごとに割り当てられた特定の制御スロットあ
るいはサービススロットにマッピングすることによっ
て、前記基地局と前記端末局の間の送信を制御するため
のコア媒体アクセス制御手段と、 前記コア媒体アクセス手段におけるテーブル入力を決定
するための管理媒体アクセス制御手段とを有することを
特徴とする無線通信システム。 【請求項７】 請求項６において、前記端末局における
前記管理媒体アクセス制御手段は制御メッセージをＡＬ
ＯＨＡアクセス制御論理に従って制御することを特徴と
する無線ＡＴＭ通信システム。 【請求項８】 請求項６において、前記基地局における
管理媒体アクセス制御手段は、基地局から端末局の時分
割多重ダウンリンク送信、及び端末局から基地局へのＴ
ＤＭＡアップリンク送信のための資源を割り当て、待機
させることを特徴とする無線ＡＴＭ通信システム。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/495164 | 1995-06-27 | ||
| US08/495,164 US5638371A (en) | 1995-06-27 | 1995-06-27 | Multiservices medium access control protocol for wireless ATM system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0918435A true JPH0918435A (ja) | 1997-01-17 |
Family
ID=23967526
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7042996A Pending JPH0918435A (ja) | 1995-06-27 | 1996-03-26 | 無線ａｔｍシステム |
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| JP (1) | JPH0918435A (ja) |
| AU (1) | AU701487B2 (ja) |
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