JPH09507991A - 情報通信方法および端末 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ＣＡＴＶ分配ネットワーク（１０）の中央基地局（２４）は分配情報とオーバーヘッド情報を含むＴＤＭフレームを下流方向へ顧客端末（２６）へ送信し、対応の上流方向ＴＤＭＡフレームは、各下流方向フレームのオーバーヘッド情報に含まれた上流方向フレームアイデンティティによって決定される。各端末は上流方向へ送信される非同期情報をバッファし、各々に割り当てられた上流方向フレームアイデンティティを記憶する。このフレームアイデンティティを下流方向オーバーヘッド情報中で検出する際に、端末はバッファ待ち行列サイズを対応の上流方向フレームの割り当てられたタイムスロットで送信する。中央基地局は、端末アドレスを下流方向オーバーヘッド情報に含めることによって、端末からの待ち行列サイズを使用して端末に上流方向フレームのタイムスロットを割り当て、バッファされた非同期情報が送信される。中央基地局は、また、同期情報を送信するために端末へタイムスロットを割り当てる。

Description

【発明の詳細な説明】発明の名称 情報通信方法および端末技術分野 本発明は分配ネットワーク通信に関するものであり、より詳細には、中央ある いは分配基地局が複数の端末を用いて通信を行う分配ネットワークにおける双方 向通信に関するものである。特に本発明が適用されるネットワークの例として、 ケーブルネットワークが挙げられ、ケーブルネットワークではテレビ信号がテレ ビ端末に分配されるだけでなく、他の信号、例えば、データ、音声、制御信号な ども、端末、中央基地局間で双方向通信が行われる。背景技術 ＣＡＴＶ分配ネットワークは一般に知られているが、このようなネットワーク ではアナログテレビ信号が顧客の端末（テレビ受信機）に中央基地局あるいはヘ ッドエンドより、ブリッジアンプ、ライン拡張器、顧客タップ等を含む分岐同軸 ケーブルを通じて供給される。各テレビ信号は、約５０ＭＨｚから４５０ＭＨｚ およびそれ以上の周波数で６ＭＨｚのチャネルを占める。最大周波数はブリッジ アンプおよびライン拡張器の帯域と同軸ケーブルの減衰によって制限され、周波 数の増加とともに最大周波数が増加することは良く知られている。 ＣＡＴＶ分配ネットワークにより他の信号の通信をおこなう様々な方法が提案 されている。その一つとして特に、光ファイバを用いてこのような信号を同軸ケ ーブルシステムの適当な地点に供給し、顧客の家庭内へドロップケーブルと称さ れる同軸ケーブルを通じてその信号を配送することが挙げられるが、それは既に 顧客タップから顧客の家庭内の範囲で存在している。また、顧客の家庭から中央 基地局の方向である上流方向においても信号が取り込まれるようにすることが望 ましく、それによってネットワークを用いて任意の種類の信号を双方向に通信す ることができる。このような信号として、例えば、テレビ番組の選択や制御をお こなう信号や、度数信号、音声信号、データ信号などがある。 中央基地局から端末への下流方向では、ＣＡＴＶ分配ネットワークは一点から 複数の点へひろがるネットワークを構成し、信号送信は比較的容易である。端末 から中央基地局への上流方向では、このネットワークは複数の点から一点へ集中 するネットワークを構成し、信号送信は極めて困難である。 困難である理由のひとつには、異なる端末間で信号を同時に中央基地局へ送信 しようとするときに競合がおこる問題が挙げられる。一般に複数点から一点への への通信ネットワークに対する様々な衝突検出方法が提案されているが、これら は、特にケーブル分配ネットワークに用いるために提案されたものではなく、特 にこのネットワークのように端末数が多い場合は適さない。端末間の競合は各端 末を順番にポーリングすることで避けられるが、その結果、中央基地局から信号 をポーリングするための下流方向帯域に不必要なロスが生じるばかりでなく、中 央基地局から各端末への距離が異なるために異なる端末からの応答に可変遅延が 生じたり、このような遅延や端末数の多さにより各基地局の継続ポーリング間隔 が長くなる。 加えて、特定時間において信号を上流方向へ送信する際に、各端末に求められ る帯域に大きなばらつきが見られることがある。例えば、これら信号は音声、度 数信号、画像信号のような同期信号（一定ビットレート）であったり、さらに／ あるいは、コンピュータデータ信号、キーボード操作、テレビ押しボタン式制御 信号のような非同期信号（可変ビットレート）であったりする。これら様々な信 号を多数の端末から効率的に送信を行うことは困難である。 さらに、各端末に必要な装置を比較的小型で比較的安価に供給することを常に 考慮しなくてはならない。 従って、本発明の目的は中央基地局と複数の端末間の分配ネットワークにおい てよりよい情報通信方法を提供することにある。発明の概要 本発明は、分配ネットワーク中央基地局から複数のネットワーク端末の下流方 向ではＴＤＭ（時分割多重化）フレームで、複数の端末から中央基地局の上流方 向ではＴＤＭＡ（時分割多元接続）フレームで情報通信を行う方法を広く提供す る。各端末は端末アイデンティティを有し、下流方向フレームでは分配情報およ びオーバーヘッド情報が送信され、オーバーヘッド情報は複数の端末を上流方向 フレームに同期させる同期情報と選択された端末にそれぞれが上流方向フレーム で送信を行うことを認可する認可情報を含み、各端末は認可情報および端末に記 憶された情報に応答し、上流方向フレームのそれぞれのタイムスロットで情報が 送信される。 下流方向フレームの認可情報には、各上流方向フレームのフレームアイデンテ ィティ、上流方向フレームのアイデンティティを含む各端末に記憶された情報、 および端末がそのフレームで情報送信を行うタイムスロットを識別する情報が含 まれる。これは、ポーリング情報および端末からの同期情報を上流方向へ送信す る際に特に都合がよい。また、同期情報送信の様々なレートが供給するために、 好ましくは、各端末に記憶された情報はマスキングフィールドを含み、端末内で 端末に記憶された上流方向フレームアイデンティティと認可情報の各フレームア イデンティティとを比較する際に、その一部がマスキングされる。 また、さらに好ましくは、下流方向フレームの認可情報には、上流方向フレー ムで送信を行うよう認可を受けた各端末の端末アイデンティティと、各端末が送 信を行う上流方向フレームのタイムスロットを識別する表示が含まれ、各端末に 記憶された情報にはそれぞれの端末アイデンティティが含まれている。これは、 端末から非同期情報を上流方向へ送信するのに特に都合がよい。各端末が送信を 行う上流方向フレームのタイムスロットを識別する表示は、下流方向フレームの 端末アイデンティティの相対位置によって都合良く構成される。 本発明の他の見地によれば、分配ネットワークで中央基地局と複数の端末間で 情報通信を行う方法は、以下のステップを含む。中央基地局内は、分配情報およ びオーバーヘッド情報を中央基地局から複数の端末に送信するために下流方向の ＴＤＭフレームを決定し、端末から中央基地局へそれぞれのタイムスロットに情 報を送信するために上流方向のＴＤＭＡフレームを決定し、各上流方向フレーム はフレームアイデンティティを有し、そのフレームアイデンティティは対応する 下流方向フレームのオーバーヘッド情報中に含まれる。各端末内は、上流方向に 送信する非同期情報をバッファし、端末に割り当てられた上流方向フレームアイ デンティティとタイムスロットアイデンティティを記憶し、記憶された上流方向 フレームアイデンティティに対する下流方向フレーム中のオーバーヘッド情報を モニタし、さらに、記憶された上流方向フレームアイデンティティが下流方向フ レームのオーバーヘッド情報に検出されると、対応の上流方向フレームの割り当 てられたタイムスロットへバッファされた非同期情報の待ち行列サイズを示す情 報を送信する。中央基地局は、端末からの待ち行列サイズの表示に従い上流方向 フレームのタイムスロットを端末に割り当て、対応の下流方向フレームのオーバ ーヘッド情報にこのタイムスロットに割り当てられた各端末およびこれら端末に 割り当てられたタイムスロットを示す情報が含まれるようにし；さらに、バッフ ァされた非同期情報を含む各端末内で、下流方向フレームでオーバーヘッド情報 をモニタして端末を表示し、下流方向フレームのオーバーヘッド情報に端末が表 示されたことが検出されると、対応の上流方向フレームの割り当てられたタイム スロットへバッファされた非同期情報を送信する。 好ましくは、下流方向、上流方向フレームは同じフレーム周期を有し、さらに 本方法は、端末を上流方向フレームに同期させるために、下流方向フレーム中の 同期情報をオーバーヘッド情報に含ませるステップを含む。さらに端末で上流方 向フレームのタイミングを遅らせるために、本方法は整列遅延を各端末に記憶さ せるステップを含む。整列遅延は、中央基地局から端末までの距離に逆比例する 。 バッファされた非同期情報を送信するために割り当てられた上流方向フレーム 中のタイムスロットは、好ましくは、バッファされた非同期情報の待ち行列サイ ズ表示を含む情報を送信するために端末に割り当てられたタイムスロットよりも 大きい。バッファされた非同期情報を送信するために割り当てられた上流方向フ レーム中のｍ個のタイムスロットは、バッファされた非同期情報の待ち行列サイ ズを表示する情報送信のために端末に割り当てられたｎ個のタイムスロットと同 じ大きさであれば都合がよい。ここで、ｍ、ｎは整数でありｎ＞ｍであり、例え ば、ｍは１である。 さらに本方法には、少なくとも一つの端末から、それぞれの上流方向フレーム のタイムスロットに、バッファされた非同期情報の待ち行列サイズを表示する情 報の一部として、同期情報を送信するステップが含まれる。従って端末からの同 期情報を、同じタイムスロットの端末からのポーリング情報を付加することが可 能となる。 また、さらに、本方法にはさらに以下のステップが含まれる。上流方向へ送信 される同期情報を有する少なくとも一つの端末において、同期情報を送信するた めに、中央基地局から端末に割り当てられる上流方向フレームアイデンティティ およびタイムスロットアイデンティティが記憶され、この記憶された上流方向フ レームアイデンティティに対する下流方向フレーム中でオーバーヘッド情報がモ ニタされ、この記憶された上流方向フレームアイデンティティが下流方向フレー ムのオーバーヘッド情報に検出されると、対応の上流方向フレームの割り当てら れたタイムスロットへ同期情報が送信される。従って、端末からの同期情報を、 端末からのポーリング情報から独立して割り当てられたタイムスロットとするこ とができる。 本方法は、さらに好ましくは、上記の少なくとも一つの端末にマスキングフィ ールドを記憶させるステップを含み、記憶された上流方向フレームアイデンティ ティが端末で検出されるとき、その一部がマスキングされ、下流方向フレームの オーバーヘッド情報で同期情報が送信される。このマスキングフィールドを用い ることで、異なる端末に異なる同期情報レートを容易に供給することができる。 本発明の他の見地によれば、本発明は分配情報およびオーバーヘッド情報がＴ ＤＭフレームで中央基地局から端末へ下流方向へ送信される分配ネットワークで 、端末に上流方向送信容量を割り当てる方法を提供する。この方法は、端末から 中央基地局へ送信を行うために、少なくとも２つの異なる大きさのタイムスロッ トが存在する上流方向ＴＤＭＡフレームを供給し、対応の下流方向フレーム中の オーバーヘッド情報のフレームアイデンティティによって各上流方向フレームを 識別して、端末が各上流方向フレームに対するタイムスロットを決定するステッ プを含む。また、端末から上流方向へ送信されるバッファされた非同期情報に対 する上流方向待ち行列サイズ情報を送信するために、少なくともいくつかの端末 に第１の大きさのタイムスロットを割り当て、各端末は、割り当てられたタイム スロットのアイデンティティと待ち行列サイズ情報を送信するための上流方向フ レームアイデンティティを記憶し、下流方向フレーム中のオーバーヘッド情報を モ ニタして割り当てられたフレームアイデンティティを検出し、対応の上流方向フ レーム中に割り当てられたタイムスロットへ待ち行列サイズ情報を送信するステ ップを含む。さらに、そのタイムスロットに割り当てられた各端末およびこれら の各端末に割り当てられたタイムスロットを表示する情報を中央基地局から下流 方向フレーム中のオーバーヘッド情報で送信することによって、待ち行列サイズ 情報に応じて第２の大きさのタイムスロットを端末に割り当て、送信されるバッ ファされた非同期情報を有する各端末は下流方向フレーム中のオーバーヘッド情 報をモニタして端末表示を検出し、対応の上流方向フレームの割り当てられたタ イムスロットへバッファされた非同期情報を送信するステップを含む。 さらに、本発明の他の見地によれば、本発明は分配ネットワークの中央基地局 からネットワークの複数の端末へ向かう下流方向ではＴＤＭフレームで、複数の 端末から中央基地局へ向かう上流方向ではＴＤＭＡフレームで情報が送信される 通信システムの端末を提供する。この端末は、下流方向フレームで同期情報およ び認可情報を検出する手段と；端末アイデンティティを含む端末に割り当てられ た情報および中央基地局から端末の距離に逆比例する遅延情報を記憶する記憶装 置と；下流方向フレームの認可情報および端末に割り当てられた情報に応答し、 同期情報と記憶された遅延情報に依存する時間に、端末から中央基地局へ上流方 向フレームで選択的に情報通信を行う制御手段とを含む。図面の簡単な説明 本発明を図面を参照し、以下に詳しく説明する。 図１は本発明の実施例による双方向通信を行うＣＡＴＶ分配ネットワークの概 略図である。 図２、図３は図１のネットワーク中のそれぞれ異なる点における下流方向、上 流方向信号の周波数スペクトルを示す図である。 図４は下流方向信号のＴＤＭフレーム構造を示す図である。 図５は下流方向信号のＡＴＭセルのヘッダを示す図である。 図６〜図８は上流方向信号の様々なＴＤＭＡフレーム構造を示す図である。 図９は上流方向信号を整列するための距離一時間図である。 図１０はネットワークのタップボックスを示すブロック図である。 図１１はネットワーク端末を示すブロック図である。 図１２は端末内でのマスキングされたフレームアイデンティティ比較の構成を 示す図である。発明の詳細な説明 図１は従来のＣＡＴＶの分配構造の一部を示すもので、双方向送信能力がさら に追加的に補完されている。ここでは本発明の記述に必要な部分のみが示されて いる。 図１に示すように、同軸ケーブル１０はブリッジアンプ１２、ライン拡張器１ ４、顧客タップボックス１６、同軸ドロップケーブル１８を介して顧客の家庭へ テレビ信号を供給する。図１の破線は、本構成が多数の要素１４〜１８を含み、 既知の方法で多数の顧客の家庭にテレビ信号が供給されることを示す。 双方向送信能力を追加するため、図１では、ディジタル光ファイバ終端ユニッ ト（ＤＦＴＵ）２０が双方向光ファイバ２２を介して中央基地局２４に接続され ている。ＤＦＴＵ２０はブリッジアンプ１２あるいはライン拡張器１４に続いて 同軸ケーブル１０のパスに挿入され、ディジタル信号を下流方向へ（中央基地局 ２４から顧客の家庭へ）同軸ケーブル１０に供給する。その際、周波数は以下に 詳述するように、ケーブル１０によってすでに運ばれているアナログテレビ信号 の周波数を上回っている。ＤＦＴＵ２０はまた、上流方向、すなわち顧客の家庭 の端末（Ｔ）２６から受けたディジタル信号を同軸ケーブル１０を介して中央基 地局２４へ送信する。顧客家庭内の端末２６は同軸ドロップケーブル１８に接続 され、テレビ受信機、画像記録装置、音声および／またはデータ端末、コンピュ ータ端末、度数装置など任意の種類の端末装置がそれに含まれる。 図２は、ＤＴＦＵ２０と顧客タップボックス１６間の同軸ケーブル１０上の信 号スペクトルを示す。従来の６ＭＨｚテレビチャネル信号およびＦＭラジオ信号 はＤＴＦＵ２０にブリッジアンプ１２およびライン拡張器１４を介して供給され 、下流方向では周波数５０ＭＨｚから約４５０ＭＨｚで送信される。５５０ＭＨ ｚ〜９５０ＭＨｚの周波数では、ＱＡＭ（直交振幅変調）ディジタル信号チャネ ル がＤＴＦＵ２０から下流方向へ送信される。一例として、図２では、各々が５０ ＭＨｚの帯域を持つこのようなチャネルが８つ示されている。このような各チャ ネルは、それぞれのＳＯＮＥＴ ＳＴＳ−３信号から１５５．５２Ｍｂ／ｓのビ ットレートで中央基地局２４によって発生され、ＴＤＭ（時分割多重化）フレー ム・フォーマットの信号に変換される。そして以下に詳述するように、ファイバ ２２を介しＤＴＦＵ２０へ光信号として、同軸ケーブル１０を介しＤＦＴＵ２０ から顧客タップボックス１６へＱＡＭ信号として、さらに顧客タップボックス１ ６から同軸ドロップケーブル１８を介し端末２６へＢＰＳＫ信号として送信され る。 図２は、また、例えば、顧客タップボックス１６からＤＦＴＵ２０への上流方 向送信を１１００〜１１５０、１２００〜１２５０ＭＨｚの周波数で行うＢＰＳ Ｋ（２値位相シフトキー）デジタル信号チャネルを示す。顧客タップボックス１ ６およびＤＴＦＵ２０内でこれらチャネルの切り替えが行われ、よりよいチャネ ルが選択される。如何なる時でも、これらのチャネルのうち使用されるのはひと つである。 図３は、同軸ドロップケーブル１８上の信号スペクトルを示す。約４５０ＭＨ ｚまでのスペクトルは図２に示す同軸ケーブル１０上のスペクトルと同じである 。下流方向、上流方向双方のディジタル信号チャネルにとって、ビットレートは ＤＦＴＵ２０からの下流方向の同軸ケーブル１０上で必要となるものよりも少な くでき、反面、ノイズに対する対策が必要となる。従って、ＢＰＳＫ信号は双方 向送信のために供給される。下流方向ディジタル信号チャネルは周波数レンジが ５５０〜７００ＭＨｚのＢＰＳＫチャネルとして図示されている。上流方向ディ ジタル信号チャネルは周波数レンジが８００〜８５０ＭＨｚのＢＰＳＫチャネル として図示されている。 図２、図３に図示されたスペクトルは以下の記述に従って、下流方向、上流方 向信号を送信するための一例として挙げられたものである。これら信号を送信す るために他に可能な構成がいくつも考えられ、また、本発明もこの点に限定され るものではない。ここでは詳述を省略するが、異なる波形あるいは多くの他の形 式でも光ファイバ２２上の異なる信号として使用することができる。 図４は中央基地局２４から端末２６への各下流方向信号チャネルのＴＤＭフレ ームフォーマットの一例を図示するものである。図４に示されるように、フレー ムは１２５μｓのフレーム周期中で２４３０バイト（１バイトは８ビット）を有 し、ビットレートは１５５．５２Ｍｂ／ｓであり、これはＳＯＮＥＴ ＳＴＳ− ３のビットレートと同じである。フレームは２３８５バイトのペイロードと４５ バイトのオーバーヘッド情報に分割され、この例でペイロードは各々５３バイト からなる４５個のＡＴＭ（非同期転送モード）セル（ＡＴＭ１〜ＡＴＭ４５）を 送信する。ペイロードは４４．１５個のＡＴＭセルがあり、これはＳＴＳ−３信 号で平均的に運ばれるセルであり、フレームフォーマット中の４５番目のセルは 約６フレーム毎にのみ用いられる。他のフレームでは、この４５番目のＡＴＭセ ルは下流方向の制御、および／または、３６０Ｋｂ／ｓのビットレートの信号チ ャネルに用いられる。これは、例えば、以下に記述するように、上流方向同期ト ラフィックに対してフレームアイデンティティおよびタイムスロットを端末に割 り当てるために用いることができる。 図４のフレームフォーマット中の４５バイトのオーバーヘッド情報は、４バイ トの同期語（ＳＹＮＣ）、１バイトのフレームインジケータＦ、２バイトからな る１５の非同期許可（ＡＧ１〜ＡＧ１５）と１０の信号（ＳＩＧ．）バイトから なる。簡単に説明すると、ＳＹＮＣ語は上流方向に送信を行う際に端末２６を同 期させるために用いられる。フレームインジケータＦは特定の上流方向フレーム あるいはフレームタイプを識別するのに用いられる。ＡＧは上流方向フレームで 上流方向ＡＴＭセルを送信する認可をうけた端末２６を識別するために用いられ 、以下に記述するように各端末２６は別々の端末アイデンティティあるいはアド レスを有する。信号バイトＳＩＧ．は以下に記述するように新しいモデム信号と 高度の制御構成の場合に用いられる。 各顧客タップボックス１６はそれぞれ１０ビットのボックスアイデンティティ （ＢＯＸ ＩＤ．）がアドレス用に割り当てられ、一つの１０ビットアドレスが 全てのタップボックスに放送を行うためのアドレスとして割り当てられる。従っ て、分配ネットワークは全部で２¹⁰−１＝１０２３個の顧客タップボックス１６ を収容できる。さらに、特定のタップボックス１６に接続される各端末２６には それぞれ６ビットの端末アイデンティティ（Ｔ．ＩＤ．）が割り当てられる。１ つの６ビットのアドレスがそのタップボックス１６に接続された全ての端末に放 送を行うためのアドレスとして割り当てられ、他の６ビットアドレスがそのタッ プボックス１６用のアドレスとして割り当てられ、各タップボックスに最大２⁶ −２＝６２個の端末が接続される。従って、分配ネットワークは全体として多く の端末２６を収容でき、各端末は１０＋６＝１６ビットすなわち２バイトのアド レスによって識別される。 上述したように、図４に示される下流方向信号フレームのペイロードはＡＴＭ セルを含み、各ＡＴＭセルは特定の端末２６にアドレスされる。これらＡＴＭセ ルには圧縮したディジタルテレビ信号や音声および／またはデータ信号、制御信 号、その他下流方向送信に望ましい任意の形式の信号が含まれる。周知のように 、各ＡＴＭセルは５３バイトからなり、そのうちヘッダが５バイト（４０ビット ）、ペイロードが４８バイト（３８４ビット）である。 図５は、図４に示された各フレームの各ＡＴＭセル、ＡＴＭセル１〜ＡＴＭセ ル４５のヘッダの内容を、従来の方法で図示したものである。ヘッダは４ビット の一般フロー制御（ＧＦＣ）フィールド、３ビットのペイロードタイプ識別（Ｐ ＴＩ）フィールド、セル損失優先（Ｐ）ビット、８ビットのヘッダエラー制御（ ＨＥＣ）フィールドを含み、ＡＴＭセルヘッダはこのＨＥＣによって識別される 。これらのヘッダにおける機能および位置は従来知られている通りである。ヘッ ダの残りの２４ビットは、従来は８ビットの仮想パス識別子（ＶＰＩ）と１６ビ ットのＡＴＭセルの仮想パス識別子（ＶＣＩ）によって構成されているが、本発 明では、以下のように再構成されている。 オクテット１の４ビット、オクテット２の６ビットが１０ビットのＢＯＸ Ｉ Ｄ．を構成し、他のオクテット２の２ビットおよびオクテット３の４ビットが６ ビットのＴ．ＩＤを構成し、他のオクテット３の４ビットおよびオクテット４の ４ビットが８ビットのチャネルアイデンティティ（ＣＨ．ＩＤ．）を構成し、最 大６４個までの論理チャネルを特定の端末に対して識別するものである。 端末２６から中央基地局２４へ上流方向信号を送信するには、同じく１２５μ ｓのフレーム周期を有するＴＤＭＡフレームによって行われる。従って、下流方 向フレームと上流方向フレームの間には１対１の相関関係がある。各端末２６で は、以下に述べるように、上流方向フレームのタイミングはＳＹＮＣ語によって 下流方向フレームで同期される。上流方向のビットレートは下流方向のビットレ ートよりも小さくなり、それは一般に上流方向へ送信される情報が少ないためで ある（例えば、ディジタルテレビ信号は下流方向へ送信され一般に上流方向へ送 信されることはない）。より詳細には、上流方向ビットレートは５１．８４Ｍｂ ／ｓになるように選択され、ＳＯＮＥＴ ＳＴＳ−１信号のビットレートに対応 するようにする。結果として、各上流方向フレームには８１０バイト存在する。 各上流方向フレームは、いくつかのフレームアイデンティティのうちいずれの 一つかを有し、各上流方向フレームの特定のアイデンティティは対応する下流方 向フレームのフレームインジケータバイトＦによって決定される。バイトＦは２ ５６の値のうちいずれか一つの値を有し、２５６の異なる上流方向フレームアイ デンティティが存在する。図６、図７、図８はそれぞれ、以下に述べるように、 可能なフレームアイデンティティを示す。 冒頭で述べたように、端末２６から中央基地局２４へ送信される上流方向情報 は同期信号、非同期信号の両者が含まれ、これらは特定の端末に対して、ある端 末２６から他の端末へ、また、ある時間から他の時間へと動的に変化する。また 、全ての端末をポーリングしなくてはならない。従って、上流方向帯域を最適で 効果的な方法で、しかも余分なトラフィック遅延なしに、端末に割り当てるには 重大な問題がある。ここに述べるように、上流方向帯域は短いセル、長いセルと 称される形式で端末に割り当てられる。短いセルは専ら上流方向に中央基地局へ ポーリング情報を送信するために、各端末によって同期的に使用される。その他 の上流方向トラフィックは長いセルで送信され、静止的に同期トラフィック、あ るいは、動的に非同期トラフィックのいずれかに割り当てられる。しかし、本発 明はここに述べる短いセル、長いセルに限られるものでない。逆に、その他の大 きさのセル、例えば、中位の大きさのセルを一つあるいは多数を特に供給して音 声信号のような同期上流方向トラフィックを送信することも可能である。あるい は、短いセルを上流方向同期トラフィックを含むように長くすることも可能であ る。これら例や他の例は、以下の記述より明らかになる。 図６は、短いセルＳＣのみが含まれる第１の型の上流方向ＴＤＭＡフレームを 示す。各短いセルは８バイトからなり、８１０バイトのフレームは１０１個の短 いセル、すなわちＳＣ１〜ＳＣ１０１を含み、図６のフレームの右端の空欄で示 すようにフレームの終わりに２バイトが残される。セルＳＣ５に示されるように 、各短いセルには３バイトのプリアンブル、２バイトの端末アドレスＴ．ＡＤ． 、待ち行列サイズバイトＱ、２バイトのポストアンブルが含まれる。プリアンブ ルはＴＤＦＵ２０の受信モデムが短いセルのタイミングに同期するように供給さ れる。端末アドレスＴ．ＡＤ．はセルを送信する端末２６のＢＯＸ ＩＤ．とＴ ．ＩＤ．が含む。バイトＱは、端末が上流方向に送信される非同期トラフィック に対して保持するサイズＱの大きさを供給するものであり、この大きさは非同期 情報がない場合はゼロとなる。さらに、バイトＱはセルの型を表示する。例えば 、バイトＱの上位２つのビットによってセルの型が表示され（４つのセル型を表 示できる）、残りの６ビットは非同期トラフィック待ち行列サイズを表示する。 ポストアンブルは、短いセル送信の急停止によってネットワーク内にもたらされ るノイズや介入を減らすための後続シーケンス、および／または以下に述べるよ うに、整列プロセスで起こりうる不正確さを収容する保護空間を供給する。 図７は長いセルのみが含まれる第２の型のＴＤＭＡフレームを示す。各長いセ ルは６２バイトからなり、８１０バイトのフレームが１３個の長いセル、すなわ ちＬＣ１〜ＬＣ１３を含み、図７のフレームの右端の空欄で示すようにフレーム の終わりに４バイトが残される。セルＬＣ１０に示されるように、各長いセルに は、短いセルと同じく３バイトのプリアンブル、２バイトの端末アドレスＴ．Ａ Ｄ．、待ち行列サイズバイトＱが含まれ、その後に５３バイトのＡＴＭセルと３ バイトのポストアンブルが含まれる。ＡＴＭセルは上流方向ＡＴＭヘッダと上流 方向同期または非同期トラフィックが最大４８バイトまで含むペイロードを含み 、このペイロードは結果的には端末の非同期トラフィック待ち行列サイズを減ら すものである。 図８は短いセルＳＣ、長いセルＬＣの双方を含む第３の型の上流方向ＴＤＭＡ フレームを示す。３１個の短いセルが４個の長いセルと同数のバイトを占めるた めに、端末２６で短いセル、長いセルでフレームをさらに分割することは容易で ある。従って、図８に示される上流方向フレームで、はじめの２４８バイトが、 上に述べたように各８バイトの３１個の短いセルＳＣ１〜ＳＣ３１で構成され、 次の２４８バイトが、上に述べたように各６２バイトの４個の長いセルＬＣ１〜 ＬＣ４で構成され、さらに次の３１０バイトが他の５個の長いセルＬＣ５〜ＬＣ ９で構成され、フレームの終わりに４バイトが残される。 上流方向フレームをさらに分割する方法は他にいくつもあることが理解される 。例えば、図８のフレームを変更するには、２４８バイトまたはフレームの残り に対して、長いセルＬＣ４に続いてまたは、長いセルＬＣ８に続いて短いセルを 供給する。このような追加的セルの大きさによって、さらにフレームは他にいく つにも分割できる。 端末への上流方向信号の帯域割り当てをさらに述べる前に、図９を参照して上 流方向信号の整列について述べる。整列とは、異なる端末２６からの上流方向信 号がＤＦＴＵ２０で正しい順序で受信されるように保証することである。 図９は、それぞれがＤＦＴＵ２０からケーブルネットワークに沿った距離を有 するＤ１、Ｄ２、Ｄｍで示される３つの無関係な端末２８、３０、３２を距離− 時間の座標軸上に示したものである。距離ＤｍはＤＦＴＵから端末への最大の距 離を示す。下流方向ＴＤＭフレームは時問ｔｏから始まってＤＦＴＵから送信さ れ、端末２８、３０、３２にそれぞれ時間ｔ１、ｔ２、ｔ３に届けられる。各端 末には整列遅延が割り当てられ、それはＤＦＴＵから最も遠くの端末までの遅延 （すなわち、図９のｔ３−ｔ０）とＤＦＴＵから特定の端末までの遅延の差の２ 倍に等しい。例えば、端末２８において、整列遅延は２｛（ｔ３−ｔ０）−（ｔ １−ｔ０）｝であり、これは２（ｔ３−ｔ１）に等しい。端末３０において、整 列遅延は２（ｔ３−ｔ２）であり、距離Ｄｍが最大の端末３２においては、整列 遅延はゼロである。 各端末において、各下流方向ＴＤＭＡフレームの開始を端末が受ける時にその 整列遅延が加えられ、その端末に対応する上流方向ＴＤＭＡフレームの開始を決 定する。結果として、端末３２、３０、２８はそれぞれｔ３、ｔ５、ｔ７におい て同じ上流方向フレームに対する開始時間を決定する。上流方向フレーム内の連 続するタイムスロット中のセルを送信するために、セル送信前に、端末はタイム スロット遅延を加える。例えば、図９に示されるように、端末２８は上流方向フ レームの第１タイムスロットに割り当てられ、そのタイムスロットはゼロとなり 時間ｔ７でセル送信が開始される。端末３２は上流方向フレームの第２タイムス ロットに割り当てられ、時間ｔ４でセル送信が開始される。これは、時間ｔ３よ りもセル一つ分のタイムスロット遅延だけ遅れている。実際の遅延は上流方向フ レームアイデンティティによって決定され、従って、上流方向フレームでのセル サイズ（短いセル、長いセル）も決定される。端末３０は上流方向フレームの第 ３タイムスロットに割り当てられ、時間ｔ６でセル送信が開始される。これは、 時間ｔ５よりもセル一つ分のタイムスロット遅延だけ遅れている。結果として、 異なる端末からのセルは、時間ｔ８に開始され、ＤＦＴＵで正しい順序で受け取 られる。 上記より明らかなように、各下流方向フレームに含まれるフレームアイデンテ ィティバイトＦによって、中央基地局２４は対応の上流方向フレームの性質を決 定できるようになる。このフレームアイデンティティバイトＦは、例えば、図６ 〜図８のフォーマットで示される。すなわち、中央基地局２４は上流方向フレー ムフォーマットを制御し、上流方向フレームに対して所望の上位フレーム構造を 定義できる。以下にいくつか例を挙げる。 中央基地局２４はポーリングリストを有し、このポーリングリストは、ネット ワークの各端末についてその端末アドレスＴ．ＡＤ．に従って、上記のように短 い同期セルの送信のために端末に割り当てられる上流方向フレームアイデンティ ティとタイムスロット数、長いセルで同期トラフィックを送信するために端末に 割り当てられる上流方向フレームアイデンティティとタイムスロット数、および 端末により送信される非同期トラフィックの待ち行列サイズを含んでいる。非同 期トラフィックの長いセルタイムスロットを割り当てるには、中央基地局２４が 繰り返し待ち行列サイズのリストをスキャンして、最大（≠０）待ち行列サイズ を有する端末に長いセルタイムスロットを割り当てる。リストの待ち行列サイズ は、上記のように、上流方向の短いセルおよび長いセルに含まれる端末のＱバイ トから更新される。 この点における中央基地局２４の動作は、以下の例を用いることで最もよく説 明される。以下の例は説明のため簡略化されている。この例では、簡略化のため に、中央基地局２４は、１６の上流方向を含む上位フレームを構成する上流方向 の上位フレームフォーマットを形成するものと仮定する。１６フレームには、フ レームアイデンティティバイトＦおよび図６、７、８に示されるフォーマットが 以下の例のように割り当てられる。 この割り当てに示されるように、各上位フレームの奇数上流方向フレームは、 １６〜２３までの連続する値を有する対応の下流方向フレームのフレームアイデ ンティティバイトＦによって識別される。これらフレームはすべて、図７に示す フレームフォーマットを有し、長いセルのみが含まれ、以下に述べるように端末 からの同期および／または非同期トラフィックに使用される。各上位フレームの フレーム２および１０は、それぞれ値が３２、３３である対応の下流方向フレー ムのフレームアイデンティティバイトＦによって識別される。これらフレームは 、図６に示されるフレームフォーマットを有し、短いセルのみが含まれ、端末が 待ち行列サイズを同期してポーリングするために使用される。各上位フレームの 他の偶数フレームは、４８から５３までの連続する値を有する対応の下流方向フ レームのフレームアイデンティティバイトＦによって識別される。これらフレー ムはすべて、図８に示すフレームフォーマットを有し、端末が待ち行列サイズを 同期してポーリングするために使用される短いセルと、ここでは端末からの同期 および／または非同期トラフィックに使用されると仮定される長いセルの両者を 含む。なお、長いセルは端末からの同期トラフィックにも同じく使用することが できる。 以上の割り当てによって、各上位フレームには全体で（２×１０１）＋（６× ３１）＝３８８個の短いセルが供給される。各上位フレームにより多くの端末を より多くの短いセルとともに収容するには、例えば、より長い上位フレームを供 給したり、上位フレームのフレーム分配を変えたりすればよいことが明らかであ る。 各端末が制御および信号の目的で使用されているとき、各端末は中央基地局２ ４によって、下流方向フレームの４５番目のＡＴＭセル、さらに／または、下流 方向フレームの他のＡＴＭセルを使用して割り当てられる。また、同様に、各上 流方向の上位フレームにおいては、各端末は、短いセルを送信するためのフレー ムアイデンティティおよび短いセルタイムスロット数を用いて割り当てられる。 例えば、任意の端末にフレームアイデンティティ３３およびその短いセルに対す るタイムスロット数１９が割り当てられる。端末はこの情報を記憶し、図４に示 すように下流方向信号フレームをモニタする。各下流方向フレームの初めの４バ イトのＳＹＮＣ語を検出するにあたり、端末は次のバイトＦをチェックし、それ が割り当てられた値である３３に一致するかを確かめる。もし一致していれば（ 上記より明らかなように、毎１６フレーム中１０番目毎に起こる）、図６に示す ように（端末に記憶され以下の方法で決定される）その端末の整列遅延と、図９ に示すように上流方向フレームの初めの１８個の短いセルタイムスロット遅延の 合計に等しい遅延の後、端末は短いセルを送信する。従って、端末が送信する短 いセルは、各上流方向の上位フレームの１０番目のフレームでセルＳＣ１９とし てＤＦＴＵ２０に供給される。 なお、タイムスロット数を上記のように割り当てるのでなく、そのセルを送信 する実際のタイムスロット遅延を、中央基地局２４から各端末に割り当てられる 。 同様に、ネットワークのすべての端末が、各上流方向の上位フレーム中で一つ の短いセルを送信することができる。これは、各下流方向フレームの割り当てら れた短いセルおよび一つのフレームアイデンティティバイトＦの領域を通じて、 端末をポーリングするために下流方向で必要となる情報をほとんど用いずに達成 される。どの端末も短いセルをより頻繁に送信することができ、また、長いセル の同期トラフィックについても以下に述べるように、同様であり、より長い上位 セルあるいは上流方向フレームに対する上位−上位セルを用いてより少ない頻度 でセルを送信する。長いセル中の同期セルは同様の方法で取り込まれる。上記の 割り当てによって、同期トラフィックが各上流方向の上位フレームの奇数フレー ムの長いセルに含まれる（図７に示すようにフレームにつき１３）。しかし、同 期トラフィックについては、異なる端末には異なるビットレートが必要となる。 上位フレーム当たり一つの長いセルが、同期トラフィック用のあらゆる端末に 割り当てられ、最大１９２ｋｂ／ｓ（この例では）までのペイロードビットレー トが供給される。より長い上流方向の上位フレームではこのビットレートの細分 性が小さくなる。例えば、４８フレームの上流方向の上位フレームでは、６４ｋ ｂ／ｓの細分性が供給される。同じ方法で中央基地局２４により上位フレームに つきひとつの長いセルが端末に供給される。従って、端末にはフレームアイデン ティティ値、例えば１７、タイムスロット数、例えば６が割り当てられ、これに 従って端末は、１７に等しいフレームアイデンティティバイトＦを有する下流方 向フレームをチェックし、この検出の際に、端末の整列遅延と上流方向フレーム のはじめの５つの長いセルのタイムスロット遅延の後に長いセルを送信する。 高次のビットレートの同期トラフィックに対しては、各上流方向の上位フレー ムの多重の長いセルが端末に割り当てられる。これは、端末にフレームおよびタ イムスロット数を多重に割り当てることで達成されるが、端末設計が不必要に複 雑になる。あるいは、各上位フレームで同じフレームアイデンティティを一回以 上供給することによっても達成できるが、フレームアイデンティティの反復によ って作動した端末すべてについて、その同期トラフィック送信レートが同様に増 加するために複雑になる。好ましくは、高次のビットレートの同期トラフィック は、フレームアイデンティティおよびタイムスロット数と並んで中央基地局から 各端末に供給され、中央基地局に記憶されたマスキングフィールドを通じて供給 される。 例えば、上流方向フレーム２つにつき一つの長いセルのレートに対応する、１ ．５３６Ｍｂ／ｓの同期トラフィックビットレートが端末に必要であるとすると 、上記の割り当てに従って１６〜３２のうちのいずれかの値に等しいフレームア イデンティティ値を、マスキングフィールドとともに、端末に割り当てることが できる。マスキングフィールドは、端末に対して、端末が送信を行う上流方向フ レームを識別するためにフレームアイデンティティバイトＦの比較を行う際に下 位３ビットを無視するように表示する。従って、例えば、フレームアイデンティ テ ィ値０００１０ＸＸＸ（Ｘは無視できるビットを示す）、マスキングフィールド ０００００１１１が端末に割り当てられる。ここで２進法の０は比較されるビッ ト、２進法の１は比較されないビットを示す。図１２を参照して以下に述べるよ うに、端末は割り当てられた値とフレームアイデンティティバイトＦについて、 各下流方向フレームでマスキングフィールドに関連して比較を行う。これによっ て（この例では）、各奇数上流方向フレームに対して一致が成り立つ。端末はこ のような各上流方向フレームの割り当てられたタイムスロットに長いセルを送信 し、所望の同期トラフィックビットレートが達成される。 ネットフークの細分性（上位フレーム当たりの１つの長いセル）が多くの任意 のビットレートに対しても同様の手順が行われる。上記のように、必要ならば、 端末に短いセルが割り当てられるためにもこの手順を用いても良い。また、同期 トラフィックのために供給される中間サイズのセルについても等しく適用される 。 残りの各上流方向の上位フレームの長いセル、すなわち同期トラフィックに使 用されない奇数フレームの長いセル、および図８に示すフォーマットを有するフ レーム中の長いセルは非同期トラフィックに利用される。上記のように、中央基 地局２４は非同期トラフィック待ち行列サイズリストを維持し、各端末について 、端末からの各バイトＱに従ってこれを更新し、このリストに従って長いセルを 端末へ割り当てる。 このために、中央基地局２４が非同期トラフィック待ち行列サイズリストから 決定する各端末２６に対し、上流方向フレームで使用できる長いセルタイムスロ ットが割り当てられるため、中央基地局は、図４に示される１５個の非同期許可 ＡＧ１〜ＡＧ１５のうちの一つとして、対応する下流方向フレーム中にその端末 の２バイトのアドレスＴ．ＡＤ．を挿入する。ある中央基地局で使用される特定 の非同期許可の数は、端末が長いセルの上流方向送信を行うために使用する長い セルタイムスロットの数を示す。いずれの上流方向フレームにおいても、図７に 示される長いセルタイムスロットの数は、（これまで述べたように）最大１３で あるので、下流方向フレームの１５の非同期許可ＡＧのうち初めの１３だけで非 同期トラフィックのいかなる長いセルタイムスロットも識別できる。 例えば、中央基地局２４で上流方向の上位フレームの５番目のフレームの８番 目のタイムスロットが非同期トラフィックに対して用いられると決定されると、 上記の割り当てに従ってその値が１８のバイトＦを有する対応の下流方向フレー ムでは、中央基地局２４は、端末２６のアドレスＴ．ＡＤ．を非同期許可ＡＧ８ として、そのタイムスロットを割り当てようとするアドレスに挿入する。ゼロで ない非同期待ち行列サイズを有する各端末は、各下流方向フレームでその端末ア ドレスについて非同期許可ＡＧをモニタする。いかなる非同期許可、例えば、Ａ Ｇｎにおいて自己のアドレス検出するにあたり、端末は、その整列遅延とそれに 先行するｎ−１個の長いセルタイムスロット（および図８の上流方向フレームフ ォーマットの場合、先行する短いセルタイムスロット）のタイムスロット遅延に 従って、対応する上流方向フレームのｎ番目の長いセルタイムスロットの長いセ ルを送信する。 このようにすべての使用可能な長いセルタイムスロットは、それを必要とする 端末に動的に割り当てられ、それは中央基地局２４によって同じく動的に更新さ れる非同期タイムスロット待ち行列サイズリストから決定される。 上記のように、各端末２６にはその整列遅延が記憶され、セルが上流方向に送 信される時間が決定されなくてはならない。各端末は、また、その自己アドレス Ｔ．ＡＤ．を必要とする。端末とネットワークの初期接続において、これは以下 の方法によって達成される。 中央基地局２４はまず、接続される端末のシリアル番号、端末に割り当てられ るアドレスＴ．ＡＤ．、および使用可能な長いセルタイムスロットの連続する中 間に位置する非同期トラフィックに対する長いセルの割り当てを含む放送メッセ ージを下流方向へ送る。端末はそのシリアル番号を識別する。シリアル番号は例 えば、製造の際に端末に配線される。端末は、割り当てられた端末アドレスを記 憶し、割り当てられたタイムスロットで上流方向へ長いセルを送信することによ って応答する。中央基地局２４またはＤＦＴＵ２０は、ＤＦＴＵで受信された長 いセルのタイミングから、端末に必要な整列遅延を決定し、これを下流方向ＡＴ Ｍセルで端末に送る。 上記の発明に従って行われる通信は、格段な有利さがある。特にすべての端末 は、下流方向帯域に対し比較的小さな要求によって周期的な方法で、ポーリング 信号（端末アドレスと非同期待ち行列サイズ）を送信することができる。上流方 向フレーム中で端末からの同期トラフィックは、異なる端末に対して異なるデー タレートで簡単に取り込まれ、どの端末も中央基地局にアドレスされた非同期の 長いセルによって、同期トラフィックに対する長いセルタイムスロットを要求で きることがわかる。さらに、ほぼすべての上流方向の帯域容量を充満ことによっ て非同期トラフィックを収容し、異なる端末からの上流方向信号に対する衝突検 出を必要としない。これにより、中央基地局によって非同期の上流方向信号に対 する最大応答時間が保証され、例えば、所望の顧客テレビ番組選択信号に対する 応答にとって望ましいものとなる。 中央基地局２４は、ポーリングおよび上記の非同期待ち行列サイズが維持され る一つあるいは多数のコンピュータと、下流方向のＴＤＭフレームを生成し送信 するための従来のハードウエアとによって構成され、上記の上流方向ＴＤＭＡフ レームを受けて応答し、一般に端末２６と通信を行う。ＤＦＴＵ２０は下流方向 の光信号を受け、下流方向フレームを変調し、さらに、上流方向信号を受けてこ れを中央基地局へ光信号として送信する簡単な装置でよい。また、必要ならば、 中央基地局２４のいくつかあるいはすべての機能を、ＤＦＴＵ２０に持たせるこ とも可能である。 各タップボックス１６は、好ましくは、図１０に示される構造を有する。図１ ０によれば、タップボックスは方向性カプラ４０、保護ユニット４２および電源 ユニット４４を含む。信号は、方向性カプラ４０、保護ユニット４２を介して、 同軸ケーブル１０から従来の方法で送信される。また、タップボックスへの電源 は、同軸ケーブル１０から電源ユニット４４に既知の方法で供給される。上流方 向信号は、また、保護ユニット４２と方向性カプラ４０を介して同軸ケーブル１ ０に供給される。 ダイプレックスフィルタ４６は、下流方向６ＭＨｚテレビチャネルを破線で示 されるアンプ５０を含むオプションのパス４８に分流する。上記の下流方向ＱＡ Ｍ信号はダイプレックスフィルタ４６からＱＡＭ受信機（Ｒｘ）５２に方向性カ プラ５４を介して供給される。上流方向ＢＰＳＫ信号はＢＰＳＫ送信機（Ｔｘ） ５６から方向性カプラ５４を介してダイプレックスフィルタ４６へ供給される。 送信機５６には、このタップボックスに接続された端末から同軸ドロップケーブ ル１８、ダイプレックスフィルタ５８、ＢＰＳＫ受信機６０、制御ユニット６２ を介して、上流方向セルが供給される。制御ユニット６２は、それ自身の上流方 向セルを生成する。制御ユニット６２は、また、下流方向信号をＢＰＳＫ送信機 ６４に供給する。ＢＰＳＫ送信機６４の出力は、ミキサ６６でパス４８からの下 流方向６ＭＨｚのテレビチャネルと組み合わされ、ダイプレックスフィルタ５８ を介して同軸ドロップケーブル１８に供給される。この下流方向信号は図４に示 すフレームフォーマットを有するが、送信機６４は制御ユニット６２によって制 御され、ライン６８で表される制御パスを介して、タップボックスに接続される 端末に対してＱＡＭ受信機５２が受信したＡＴＭセルのみが同軸ドロップケーブ ル１８に供給される。他のＡＴＭセルは空白セルに置き換えられる。 図１１は端末２６のブロック図を示すものである。下流方向６ＭＨｚのテレビ チャネルは、同軸ドロップケーブル１８に結合されたダイプレックスフィルタ７ ０によってパス７２へ分流される。下流方向ＢＰＳＫ信号はダイプレックスフィ ルタ７０から方向性カプラ７４を介して、ＢＰＳＫ受信機（Ｒｘ）およびデコー ダユニット７６へ供給される。カプラ７４は、また、上流方向ＢＰＳＫ信号をＢ ＰＳＫ送信機（Ｔｘ）およびエンコーダユニット７８からダイプレックスフィル タ７０へ結合する。ユニット７６は、下流方向信号を図４のフレームフォーマッ ト中のＡＴＭセルから、これら信号を使用する装置（例えば、ディジタルテレビ 受信機、またはコンピュータ）に供給し、バイトＦおよびＡＧを比較ユニット（ ＣＯＭＰ．）８０へ供給し、記憶装置８２に記憶された値との比較が行われる。 ユニット７８には同期信号、およびバッファ８４を介して非同期信号が供給され 、比較ユニット８０からの出力と全てのユニット７６〜８４の制御に応答する制 御ユニット８６の制御の下で上流方向送信を行う。 より詳細には、制御ユニット８６は、比較ユニット８０と記憶装置８２ととも に各下流方向フレームでＳＹＮＣ語を検出する。すなわち、端末にアドレスされ た下流方向ＡＴＭセルを識別し、それによって、上述の端末アドレスＴ．ＡＤ． 、フレームアイデンティティ値、マスキングフィールド、および上流方向に送信 される同期トラフィックの短いセルと長いセルの数、および端末の整列遅延のよ う な割り当てられた情報を記憶装置８２に記憶する。そして、制御ユニット８６は 、下流方向フレームのバイトＦが、マスキングフィールドによってマスキングさ れ記憶されたフレームアイデンティティ値と一致する時、および非同期トラフィ ックの上流方向送信に対する下流方向フレームの非同期許可ＡＧ中に端末アドレ スが現れる時を検出する。さらに、制御ユニット８６は、端末、とくに上流方向 送信用のユニット７８のタイミングを制御し、端末の非同期待ち行列を構成する バッファ８４の内容をモニタする。従って、制御ユニット８６は、短いセルに対 するポーリング情報を供給しユニット７８を介して上流方向へ送信し、上流方向 へ送信される端末制御やテレビ番組選択のような他の目的のための非同期信号を 生成する。 図１２は、比較ユニット８０が、各下流方向フレームのバイトＦと記憶装置８ ２に記憶されたフレームアイデンティティおよびマスキングフィールドとを比較 する構成を詳細に示したものである。図１２に示されるように、各下流方向フレ ームの８ビットからなる各バイトＦは、それぞれの排他的ＮＯＲゲート９０の一 つの入力に供給され、そのもう一方の入力には、記憶装置８２に記憶されたフレ ームアイデンティティＦＲ．ＩＤ．の対応するビットが供給される。各ゲート９ ０の出力は入力ビットが一致するときに２進法の１となり、それぞれのＯＲゲー ト９２の一方の入力に供給され、マスキングフィールドＭＡＳＫの対応ビットが 、そのゲートの他の一方の入力に供給される。８つのＯＲゲート９２の出力はＡ ＮＤゲート９４の入力に供給される。ＡＮＤゲート９４の出力は、マスキングフ ィールドビットの全てが２進法の１となり、ＦＲ．ＩＤ．およびバイトＦビット が一致するときに２進法の１となる。 上記のネットフーク通信でもメリットが大きいが、それをさらに増強すること ができる。とくに図６から理解されるように、各短いセルの送信には、比較的大 きなオーバーヘッドが存在し、そのためのセルサイズは３バイトの情報につき８ バイトとなる。図７の長いセルについては、オーバーヘッドの割合はずっと小さ くなるものの、小さいとはいえない。短いセルと長いセルの間の他のセルサイズ についても、オーバーヘッドは大きい。 このオーバーヘッド、特にプリアンブルが必要となるのは、端末２６中のＢＰ ＳＫＴｘ．およびエンコーダユニット７８の一部およびタップボックス１６中の ＢＰＳＫＴｘ．ユニット５６の一部を構成する上流方向信号変調器が非同期で動 作するためであり、それによってタップボックス１６およびＤＦＴＵ２０のＢＰ ＳＫＲｘ．ユニット６０中の復調器が、送信される情報が確実に受信される前に 、入力される信号に周波数、周期が同期する。従って、上流方向ＴＤＭＡＦは異 なる端末からの時分割多重セルからなり、受けたフレームの端末の位置は同期的 に決定されない。 この欠点は、より複雑な高価なモデム技術、特に同期モデムを用いることで回 避される。この場合、ＢＰＳＫ送信機および受信機はすべて、ＤＦＴＵ２０から 下流方向へ供給される信号によって、正確なフェーズアラインメントに維持され る。これら信号は、図４に示される各下流方向フレーム中で、１０の信号バイト ＳＩＧ．で運ばれる。フェーズアラインメントは公知の方法で行われ、各モデム を同期するために必要な調整を行うために信号フォーマットを用いても良い。 このように同期モデムを使用すれば、セルを上流方向に送信するためのオーバ ーヘッドバイトを必要としない。この場合、各短いセルは端末アドレスＴ．ＡＤ ．とバイトＱの３バイトからなり、８１０バイトの上流方向フレームは、ちょう ど２７０個の短いセルを収容する。各長いセルは、バイトＱおよび５３バイトの ＡＴＭセルからなる５４バイトからなり、ＡＴＭセルではヘッダは端末アドレス Ｔ．ＡＤ．を送信するために使用され、８１０バイトのうちの一つの上流方向フ レームはちようど１５個の長いセルを収容する。（あるいは、ＡＴＭセルヘッダ 中のＧＦＣフィールドを使用することによって、各長いセルは５３バイトのＡＴ Ｍセルのみからなるようにするならば、非同期待ち行列サイズが運ばれるようで きる。）この理由によって、図４に示される下流方向フレームは１５個の非同期 許可ＡＧを含み、上流方向に送信される最大１５個の長いセルに応答する。この ような配置によって、短いセルと長いセルの関係は都合良く維持され、図８を参 照して上に述べたように、同じ上流方向フレームで短いセルと長いセルを組み合 わせることが簡単になる。例えば、音声トラフィックを送信する中間サイズのセ ルは、このような配置では、好都合なことに各６、９、１８、２７バイトからな っている。 発明の特定の実施例について詳細に述べたが、クレームによって定義される発 明の観点に逸れない限りで、様々な変更、変形、応用を行うことができる。 例えば、既に示されたように、短いセルおよび長いセルの大きさは特定の必要 性に応じて変化させても良く、他サイズのセルによって、特別の必要性や上流方 向トラフィックの型に合わせることができる。あるいは、さらに、異なるサイズ の短いセルによって、端末から上流方向への同期トラフィック、例えば、上流方 向音声信号のための１以上の追加バイトを含めることもできる。さらに、このよ うなセルが既にこれらの端末に対する非同期待ち行列サイズを含むバイトＱを含 んでいる限り、中央基地局２４への上流方向にポーリング信号（すなわち、バイ トＱ）を通信するためのみに使用される短いセルは、上流方向へ同期トラフィッ クを送信するセルが割り当てられている端末に対しては、省いてもよい。 さらに、上記の特定のビットレート、ＲＦスペクトル、変調方法は、ただ例と して挙げられたものであり、発明はこれらに限定されるものでない。例えば、上 記のように、通信ネットワークには、下流方向、上流方向フレームに１対１の相 関関係がある。すなわち、両フレームは１２５μｓのフレーム周期を有し、下流 方向フレームは上流方向フレームのタイミングを決定する。このことは、上に述 べたように、各上流方向フレームに対するフレームアイデンティティバイトＦと 非同期許可ＡＧを供給する際に特に都合がよいが、発明はこれらに限定されるも のでない。代わりに、例えば、単一の下流方向フレームを用いて、複数の上流方 向フレームに対する非同期許可を識別し供給してもよい。その場合、下流方向フ レーム周期の倍数となる。 同様に、上流方向、下流方向への送信に使用されるビットレートは異なる無関 係のものであってもよい。例えば、下流方向への送信には、６４−ＱＡＭを用い て、６ＭＨｚチャネルで約２８Ｍｂ／ｓのビットレートを供給してもよい。フレ ーム周期は固定されないが、好ましくは、電話通信ネットワークとの一貫性を保 つためにも１２５μｓにするのがよい。下流方向フレームは図４に示すフォーマ ットを必ずしも有する必要はなく、特に、異なる型の同期と非同期トラフィック の混合のような任意の内容を有する異なるペイロードを送信することができる。 さらに、発明は上記のネットワークの物理的な形式に限定されない。特に、上 記のネットワークの一部あるいは全部を２つの部分に分割して、以下のような変 更を行っても良い。すなわち、第１の部分では、中央基地局２４が各タップボッ クス１６と通信を行い、中央基地局はタップボックスを端末として扱う。第２の 部分では、各タップボックスが中央基地局と通信を行い、端末２６が接続される 中央基地局として機能することで、顧客家庭へのローカルエリアネットワークが 供給される。端末とタップボックス間の信号の距離およびビットレートを、タッ プボックスと中央基地局の距離よりも短く、低くするという観点から、このよう な分割を行えば、上に述べたように２つの異なるモデムをネットワークの異なる 地点で使用することが簡単になる。すなわち、同期モデムの使用により、ネット ワークの第１の部分においてオーバーヘッドが少なく、あるいは全くなくなり、 さらに、非同期モデムの使用により、上流方向セルに対するオーバーヘッドがネ ットワークの第２の部分で必要となる。 さらに、図５を参照して上に述べたように、ＡＴＭセルヘッダをさらにアイデ ンティティであるＢＯＸ ＩＤ．、Ｔ．ＩＤ．、ＣＨ．ＩＤ．に分割することも 固定的なものではなく、変化させることが可能である。例えば、同じタップボッ クスに接続される端末の数を異なるようにしてもよい。特に、１以上のマスキン グフィールドを、例えば、各タップボックスに割り当てて、これらのアイデンテ ィティのマスキングをフレームアイデンティティバイトＦのマスキングの方法と 同様に行うことができる。これにより、これらアイデンティティの境界は、タッ プボックスごとに異なるようになり、タップボックスオーバータイムのために変 えることが可能になる。 上記の通信ネットワークは、端末からのポーリング信号に対する対応上流方向 フレームを識別するためのフレームアイデンティティバイトＦと非同期信号に対 する上流方向タイムスロットが割り当てられる端末を識別する非同期許可ＡＧの 両者を下流方向フレームで供給する点で特に有利である。すなわち、より一般的 には各々は他の一方から独立して供給される。従って、フレームアイデンティテ ィバイトＦおよび非同期許可ＡＧは、下流方向オーバーヘッド情報に含まれ、端 末が上流方向フレームでそれぞれのタイムスロットで送信を行うことを認可する 認可情報の形式は異なる。本発明によれば、どちらかの形式の認可情報、あるい は両者を、特定の通信ネットワークに供給することが可能である。

【手続補正書】 【提出日】１９９６年１０月２５日 【補正内容】 （１）明細書第２２頁第２１行「２進法の１」を「２進法の０」と補正する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 各端末が端末アイデンティティを有し、分配ネットワーク中央基地局から 複数のネットワーク端末の下流方向にはＴＤＭフレームで、複数の端末から中央 基地局の上流方向にはＴＤＭＡフレームで情報を通信する方法において： 分配情報およびオーバーヘッド情報を下流方向フレームで送信し、前記のオー バーヘッド情報は、複数の端末を上流方向フレームに同期させる同期情報と選択 された端末のそれぞれを上流方向フレームで送信することを認可する認可情報と を含み； 各端末では、認可情報および端末に記憶された情報に応じて上流方向フレーム 中の各タイムスロットに情報を送信することを特徴とする情報通信方法。 ２． 請求項１記載の情報通信方法において： 前記の各端末に記憶された情報は各端末アイデンティティを含み、前記の下流 方向フレームの認可情報は、上流方向フレームで送信を行うよう認可を受けた各 端末の端末アイデンティティと、各端末が送信を行う上流方向フレームのタイム スロットを識別する表示を含むことを特徴とする情報通信方法。 ３． 請求項２記載の情報通信方法において： 各端末が送信を行う上流方向フレームのタイムスロットを識別する表示は、下 流方向フレーム中の端末アイデンティティの相対位置によって構成されることを 特徴とする情報通信方法。 ４． 請求項１、２または３のいずれかに記載の情報通信方法において： 各端末に記憶された情報は、さらに上流方向フレームのフレームアイデンティ ティと端末により情報送信が行われるフレームのタイムスロットを識別する情報 とを含み、下流方向フレームの認可情報は、さらに各上流方向フレームのフレー ムアイデンティティを含むことを特徴とする情報通信方法。 ５． 請求項４記載の情報通信方法において： 各端末に記憶された情報は、端末内でその端末に記憶された前記の上流方向フ レームアイデンティティと前記認可情報の各フレームアイデンティティとを比較 する際に、その一部をマスキングするマスキングフィールドをさらに含むことを 特徴とする情報通信方法。 ６． 分配ネットワーク中で中央基地局と複数の端末間で情報通信を行う方法に おいて： 中央基地局内で、分配情報およびオーバーヘッド情報を中央基地局から複数の 端末に送信するために下流方向のＴＤＭフレームを決定し、端末から中央基地局 へそれぞれのタイムスロットに情報を送信するために上流方向のＴＤＭＡフレー ムを決定し、各上流方向フレームはフレームアイデンティティを有し、そのフレ ームアイデンティティは対応する下流方向フレームのオーバーヘッド情報中に含 まれ； 各端末内で、上流方向に送信する非同期情報をバッファし、端末に割り当てら れた上流方向フレームアイデンティティとタイムスロットアイデンティティを記 憶し、記憶された上流方向フレームアイデンティティに対する下流方向フレーム 中のオーバーヘッド情報をモニタし、さらに、記憶された上流方向フレームアイ デンティティが下流方向フレームのオーバーヘッド情報に検出されると、対応の 上流方向フレームの割り当てられたタイムスロットへバッファされた非同期情報 の待ち行列サイズを示す情報を送信し； 中央基地局で、端末からの待ち行列サイズの表示に従い上流方向フレームのタ イムスロットを端末に割り当て、対応の下流方向フレームのオーバーヘッド情報 にこのタイムスロットに割り当てられた各端末およびこれら端末に割り当てられ たタイムスロットを示す情報が含まれるようにし；さらに バッファされた非同期情報を含む各端末内で、下流方向フレームでオーバーヘ ッド情報をモニタして端末を表示し、下流方向フレームのオーバーヘッド情報に 端末が表示されたことが検出されると、対応の上流方向フレームの割り当てられ たタイムスロットへバッファされた非同期情報を送信することを特徴とする情報 通信方法。 ７． 請求項６記載の情報通信方法において： 下流方向、上流方向フレームは同じフレーム周期を有し、さらに端末を上流方 向フレームに同期させるために、下流方向フレーム中にオーバーヘッド情報中の 同期情報を含むことを特徴とする情報通信方法。 ８． 請求項６または７記載の情報通信方法において：さらに、 端末で上流方向フレームのタイミングを遅らせるために、中央基地局から端末 までの距離に逆比例する整列遅延を各端末に記憶させるステップを含むことを特 徴とする情報通信方法。 ９． 請求項６、７または８のいずれかに記載の情報通信方法において： バッファされた非同期情報を送信するために割り当てられた上流方向フレーム 中のタイムスロットは、バッファされた非同期情報の待ち行列サイズを表示する 情報を送信するために端末に割り当てられたタイムスロットよりも大きいことを 特徴とする情報通信方法。 １０．請求項６、７または８のいずれかに記載の情報通信方法において： ｍ、ｎは整数でありｎ＞ｍであるとき、バッファされた非同期情報を送信する ために割り当てられた上流方向フレーム中のｍ個のタイムスロットは、バッファ された非同期情報の待ち行列サイズを表示する情報を送信するために端末に割り 当てられたｎ個のタイムスロットと同じ大きさであることを特徴とする情報通信 方法。 １１． 請求項１０記載の情報通信方法において： ｍが１に等しいことを特徴とする情報通信方法。 １２．請求項６乃至１１のいずれかに記載の情報通信方法において： バッファされた非同期情報を送信するために各端末に割り当てられたタイムス ロットを示す表示は、下流方向フレーム中のオーバーヘッド情報の端末表示の相 対位置によって構成されることを特徴とする情報通信方法。 １３．請求項６乃至１２のいずれかに記載の情報通信方法において： 少なくとも一つの端末から、それぞれの上流方向フレームの割り当てられたタ イムスロットに、バッファされた非同期情報の待ち行列サイズを表示する情報の 一部として、同期情報を送信するステップを含むことを特徴とする情報通信方法 。 １４．請求項６乃至１３のいずれかに記載の情報通信方法において：さらに、 上流方向に送信される同期情報を有する少なくとも一つの端末において、同期 情報送信のために中央基地局によって端末に割り当てられた上流方向フレームア イデンティティおよびタイムスロットアイデンティティを記憶し、前記の記憶さ れた上流方向フレームアイデンティティに対し下流方向フレームでオーバーヘッ ド情報をモニタし、下流方向フレーム中のオーバーヘッド情報に前記の記憶され た上流方向フレームアイデンティティが検出されると、対応の上流方向フレーム の割り当てられたタイムスロットへ同期情報が送信されるステップを含むことを 特徴とする情報通信方法。 １５．請求項１３または１４記載の情報通信方法において： 下流方向フレームのオーバーヘッド情報で同期情報を送信するために、前記の 少なくとも一つの端末に、端末内で前記の記憶された上流方向フレームアイデン ティティを検出する際、その一部をマスキングするマスキングフィールドを記憶 させるステップを含むことを特徴とする情報通信方法。 １６．分配情報およびオーバーヘッド情報がＴＤＭフレームで中央基地局から端 末へ下流方向へ送信される分配ネットワークで、端末に上流方向送信容量を割り 当てる方法において： 端末から中央基地局へ送信を行うために、少なくとも２つの異なる大きさのタ イムスロットが存在する上流方向ＴＤＭＡフレームを供給し、対応の下流方向フ レーム中のオーバーヘッド情報のフレームアイデンティティによって各上流方向 フレームを識別して、端末が各上流方向フレームに対するタイムスロットを決定 するようにし； 端末から上流方向へ送信されるバッファされた非同期情報に対する上流方向待 ち行列サイズ情報を送信するために、少なくともいくつかの端末に第１の大きさ のタイムスロットを割り当て、各端末は、割り当てられたタイムスロットのアイ デンティティと待ち行列サイズ情報を送信するための上流方向フレームアイデン ティティを記憶し、下流方向フレーム中のオーバーヘッド情報をモニタして割り 当てられたフレームアイデンティティを検出し、対応の上流方向フレーム中に割 り当てられたタイムスロットへ待ち行列サイズ情報を送信し；さらに、 そのタイムスロットに割り当てられた各端末およびこれらの各端末に割り当て られたタイムスロットを表示する情報を中央基地局から下流方向フレーム中のオ ーバーヘッド情報で送信することによって、待ち行列サイズ情報に応じて第２の 大きさのタイムスロットを端末に割り当て、送信されるバッファされた非同期情 報を有する各端末は下流方向フレーム中のオーバーヘッド情報をモニタして端末 表示を検出し、対応の上流方向フレームの割り当てられたタイムスロットへバッ ファされた非同期情報を送信するステップを含むことを特徴とする情報通信方法 。 １７． 請求項１６記載の情報通信方法において： バッファされた非同期情報の送信のために割り当てられた第２の大きさの各タ イムスロット表示は、下流方向フレーム中のオーバーヘッド情報における端末表 示の相関位置によって構成されることを特徴とする情報通信方法。 １８．分配ネットワークの中央基地局からネットワークの複数の端末へ向かう下 流方向ではＴＤＭフレームで、複数の端末から中央基地局へ向かう上流方向では ＴＤＭＡフレームで情報が送信される通信システムの端末において： 下流方向フレームで同期情報および認可情報を検出する手段と； 端末アイデンティティを含む端末に割り当てられた情報および中央基地局から 端末の距離に逆比例する遅延情報を記憶する記憶装置と；および 下流方向フレームの認可情報および端末に割り当てられた情報に応答し、同期 情報と記憶された遅延情報に依存する時間に、端末から中央基地局へ上流方向フ レームで選択的に情報通信を行う制御手段とを含むことを特徴とする情報通信端 末。