JPH1093607A

JPH1093607A - 通信システム

Info

Publication number: JPH1093607A
Application number: JP8246302A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Baba; 伸一馬場; Tazuko Tomioka; 多寿子富岡
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1996-09-18
Filing date: 1996-09-18
Publication date: 1998-04-10

Abstract

(57)【要約】【課題】親局と複数の子局からなる通信システムにおい
て、過大なレンジング用タイムスロットのために通信効
率が劣化したり、タイムスロットの有無が一定しないた
めにＡＴＭ通信でのサービス保証が困難になる問題を解
決する。【解決手段】親局２１に複数の子局２３が時分割多重接
続され、親局２１から子局２３へは同報通信を行う通信
システムにおいて、親局２１と子局２３との間の通信の
制御単位である各フレーム内には、時分割多重接続制御
のための時間的長さがそれぞれ異なる複数種類のタイム
スロットが予め定められた順番で１つづつ割り当てられ
ている。また、親局２１は、各子局２３を時分割多重接
続するために各子局２３に指示する情報データの送信タ
イミングを、子局２３からの要求に応じて変更する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、親局と複数の子局
とからなる通信システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】マルチメディアをはじめとする広帯域の
ネットワークが重要となっており、そのためのユーザに
近い部分に用いられるネットワークの１つとして、パッ
シブオプティカルネットワーク（ＰＯＮ）がある。ＰＯ
Ｎの例を図１に示す。

【０００３】親局２１からでた信号は、スターカプラ２
２で分岐されそれぞれの子局２３に達する。逆に子局２
３からの信号は、スターカプラ２２を介して親局２１に
届く。ここで、親局２１から子局２３方向への通信を下
り方向の通信、逆を上り方向の通信と表現する。

【０００４】スターカプラ２２に方向性があるので、子
局２３から出た信号は理想的には他の子局２３には届か
ない。そして、各子局２３が適当なタイミングでデータ
を送信すると、親局２１のところでは複数の子局２３の
信号が衝突して受信できなくなることがある。

【０００５】ＰＯＮで広帯域のサービスを効率良く提供
する為には、この様な信号の衝突をなくした方が良い。
従って、子局毎に送信できる時間を決めるアクセス制御
方式が必要となる。

【０００６】良く知られているアクセス制御方式として
は、子局の送信時間をスロットという一定時間単位で許
可することにし、このスロットを集めた一まとまりのフ
レームという時間単位ごとに、その中にある複数のスロ
ットをどの様に子局に割り当てるかを親局側で決め、子
局に指示する方法がある。

【０００７】さらに各子局で、スロット及びフレームの
タイミングが一致していなければ、親局が各子局に送信
スロットを指定してもスロットのタイミングがずれてい
るがために、子局の信号が親局のところでは衝突する事
がある。

【０００８】スロットのタイミングは親局からの信号を
基準に生成する手法がよく知られているが、親局と子局
の距離が必ずしも全子局で同一ではなく、特に高速通信
だと数十ｍの距離の差も通信に影響を与える。従って、
各子局がスロット及びフレームのタイミングを親局の想
定しているタイミングに一致させる必要があり、この動
作を測距（レンジング）という。

【０００９】レンジングのために、親局は検査用の信号
を子局に送信する。子局では、この検査用信号の受信後
速やかにあるいはある定まった時間経過後に確認の信号
を親局に送信する。親局では、前記の信号の送出時刻と
この確認信号を受信する時刻との差を基に、親局から子
局までの距離を割出して子局にその距離情報あるいは調
整すべき時間の長さの情報を知らぜる。子局は、親局か
らの情報を基に、スロット／フレームのタイミングを正
しく調整する。

【００１０】このレンジングを各子局に対して行なうこ
とにより、ＰＯＮシステムにおける衝突の無い、高効率
な通信が実現される。ＰＯＮでは、レンジングを行なう
ためにフレーム中に専用のタイムスロットを設ける。こ
のタイムスロットは、親局と子局との間を信号が往復す
る時間が必要であり、その長さは親局と子局の最大間隔
の設定によって決まる。たとえば最大１０ｋｍとする
と、ファイバ中の光信号の伝搬速度は１μｓあたり約２
００ｍであるので、往復２０ｋｍを伝搬するには、１０
０μｓ以上のレンジング用タイムスロットが必要とな
る。

【００１１】一方、このタイムスロットの繰り返し頻度
については、レンジングを行なってスロットのタイミン
グが同期するには親局と子局との間でタイムスロットを
使っての信号の往復が数回必要になるので、例えば１０
ｍｓでレンジングを確立することにすれば、１ｍｓに一
度程度の頻度でレンジング用タイムスロットを挿入する
ことになる。

【００１２】レンジングは、システム全体が立ち上がる
時、子局の電源が入る時、しばらく待機状態であった後
に通信を再開する時などいつでも行なわれる可能性があ
る。従って、常にレンジング用タイムスロットを定期的
に挿入しておくのが良い。しかし前述の様に、タイムス
ロットの時間長が挿入間隔に比較して無視できないの
で、信号の伝送速度が十分に活用されず、システム全体
の通信効率が悪くなる。

【００１３】そこで、レンジングが必要な時だけレンジ
ング用タイムスロットを挿入するシステムも考えられて
いる。ところが、この場合は広帯域通信で広く用いられ
るＡＴＭ通信をＰＯＮ上で行なうのに問題が生じる。

【００１４】現在のＡＴＭでは、通信を使うアプリケー
シヨンの性質により、いくつかの通信サービス種類を決
めている。そして、ネットワーク上に呼を設定する際に
は、ネットワークの使用状況を見ながら、呼が要求して
いるサービスが設定できるかどうかをチェックして、ネ
ットワークに余裕があるときのみ呼が張られる。もしサ
ービスとして映画などの定常的な画像伝送や電話など定
常的に帯域を要求するサービスが多い場合、あるいは、
バースト的な伝送が主流でもそれぞれのピーク量の合計
が大きい場合は、他の子局などの必要によりレンジング
用タイムスロットが突然通信に割り込むと、予期せぬ遅
延や廃棄が生じて、この要求サービス品質を満たさない
通信になるなどの影響がでる。この様な不意な劣化を避
けるために余裕を見て呼を設定すると、結局、１フレー
ム毎にレンジング用タイムスロットが入っていることを
想定するのと同様な通信効率の設定しかできないので、
レンジング用のタイムスロットの挿入による通信効率の
劣化が問題となる。

【００１５】レンジングが終了すると、次に上り方向の
通信に関して、各子局の必要に応じてどのスロットをど
の子局が使うかを調整する。このアクセス制御には、種
々の方法が知られている。多くの手法は、親局が各子局
に必要なスロット数を申告させ、その要求を調整して使
用できるスロットを各子局に知らせるという手順が基本
となっている。このスロット割当ては、フレーム単位で
行なわれたり、割り当て数の変更要求がある度に行われ
たりする。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】さて、以上の様なＰＯ
Ｎシステムにおいて、前述の様に、定期的に固定時間の
レンジング用のタイムスロットを挿入すると、レンジン
グがいずれの子局においても必要無い時でも、データ伝
送に対して無視できない時間があらかじめ取られてしま
うため、通信の効率としては無駄が多くなる。

【００１７】一方、レンジングが必要な時だけレンジン
グ用タイムスロットを挿入する適応型の場合は、広帯域
通信を行なうのに重要なＡＴＭ通信を実現するのに問題
（例えば、予期せぬ遅延、廃棄が生じて通信品質の不意
な劣化が）が生じる。

【００１８】またアクセス制御でスロットの割当を行な
う際に、ＡＴＭ通信における低速で定常的なサービスを
サポートする場合、割り当てられるスロットと子局にデ
ータが到着するタイミングのずれが大きいと、子局でデ
ータがバッフア内に留まる時間が長くなり、結果的に通
信の遅延が大きくなる問題があった。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明の通信システム
は、親局に複数の子局が時分割多重接続され、前記親局
から子局へは同報通信を行う通信システムにおいて、前
記親局と子局との間の通信の制御単位である各フレーム
内には、時分割多重接続制御のための時間的長さがそれ
ぞれ異なる複数種類のタイムスロットが予め定められた
順番で１つづつ割り当てられていることにより、必要最
小限のタイミング計測の時間を確保するとともに、通信
効率の向上が行なわれる。さらに、全体的に見た時の伝
送容量は一定であるので、サービス品質を保証する通信
をこのシステム上で行なうことができるようになる。

【００２０】また、本発明の通信システムは、親局に複
数の子局が時分割多重接続され、前記親局から子局へは
同報通信を行う通信システムにおいて、前記親局は、前
記各子局を時分割多重接続するために前記各子局に指示
する情報データの送信タイミングを、前記子局からの要
求に応じて変更し、特に、前記子局からの送信タイミン
グの変更要求は、前記子局から送信される情報データの
ヘッダに含まれていることにより、かかる通信システム
で特に低速なデータに生じる遅延を低減することができ
る。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。（レンジング）図１は、本発明の一実施形態に係る通信
システムの構成を概略的に示したものである。

【００２２】図１に示す構成の通信システムは、加入者
系アクセス・ネットワーク構成の一つであるＰＯＮ（Ｐ
ａｓｓｉｖｅＯｐｔｉｃａｌＮｅｔｗｏｒｋ）シス
テムの構成例を示したもので、主に、例えば加入者交換
機としての親局２１、光信号の分配および多重を行うス
ターカプラ（信号分配多重装置）２２から構成される。

【００２３】親局２１からスターカプラ２２に対して
は、スターカプラ２２に接続している全てのユーザ端末
（子局）２３へ送信すべき情報が同一光ファイバ伝送路
２４上に多重されて送信される。

【００２４】親局２１から送られてきた全ユーザの情報
は、スターカプラ２２により全ての子局２３に同報され
るようになっている。各子局２３では、スターカプラ２
２から送信されてきた例えば、セルのヘッダ内の宛先情
報であるＶＰＩ、ＶＣＩを見て他ユーザ宛のセルは廃棄
し、自分宛のセルだけを抽出し受信するようになってい
る。

【００２５】一方、各子局２３がセルを親局２１へ送信
する場合は、複数の子局２３からのセルの衝突を避ける
ため、各子局２３毎にセルを送信するタイミングをずら
してスターカプラ２２で時分割多重するようになってい
る。

【００２６】なお、以下の説明で、複数の子局２３のそ
れぞれを区別する必要があるときは、各子局２３をそれ
ぞれ子局Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、…と呼ぶことがある。図２
に、フレーム構成例を示す。基本フレーム１、２、３、
４、５、…の時間長は１ｍｓで、レンジング用タイムス
ロット８、９、１０−１、１０−２、…も１ｍｓに１回
ずつ挿入される。

【００２７】フレーム内のレンジング用タイムスロット
以外の部分６は、複数のデータ通信用のタイムスロット
７に区切らる。このタイムスロット７は、データだけで
なく監視、設定などに必要な管理情報の伝送にも使われ
る。

【００２８】ＰＯＮでは、ＡＴＭを使って自由度の高い
広帯域通信をサポートする。このためデータ用スロット
７の時間長は、ＡＴＭセルの５３バイトにＰＯＮ用のへ
ッダを数バイト加えたものになっている。例えば、へッ
ダを２バイトとすると５５バイトのデータ用タイムスロ
ットで、伝送速度を１５５Ｍｂｐｓとすると、約２．８
４μｓ／スロットとなり、フレームの中に３００スロッ
ト程度設定することができることになる。

【００２９】基本フレームにはレンジング用タイムスロ
ットの違いにより３種類あり、タイプ１はレンジング用
タイムスロット（Ｒ１）８が１５０μｓのもの、タイプ
２はレンジング用タイムスロット（Ｒ２）９が１０μｓ
のもの、タイプ３はレンジング用タイムスロット（Ｒ
３）１０−１、１０−２が２スロット分、つまり約５．
７μｓのものがある。そして、タイプ１の基本フレーム
１に続き、タイプ２の基本フレーム２が現れ、この後は
タイプ３の基本フレーム３、同じくフレーム４とタイプ
３の基本フレームが８フレーム続き、またタイプ１の基
本フレーム５が現れ、以下同様に３種類のフレームの出
方が１０フレームを単位に繰り返される。

【００３０】この１０フレーム毎に繰り返される３種類
のパターンの現れ方は基本的には変更されない。但し、
１日、数日、２ヶ月といったゆっくりした周期で変更さ
れる可能性はある。そして、このフレーム構成を使っ
て、次の様にレンジングが行なわれる。

【００３１】なお、以後の説明で、レンジング用タイム
スロットは、その種別の違いに着目して、レンジング用
タイムスロットＲ１、Ｒ２、Ｒ３と呼ぶことがある。上
り、下りともにこのフレーム構成を使い、しかも、上り
と下りのフレームは親局２１のところで同期していると
する。例えば、電源が入れられたばかりのある子局Ａ
は、下り信号を受信してビット同期、フレーム同期を取
る。さらにフレームの中からタイプ１のフレームを探
す。

【００３２】親局２１は、レンジング用タイムスロット
の最初に、レンジング用のデータを送出するが、その中
にはレンジング用タイムスロットの種類（つまり、フレ
ームの種類）を示す信号と、どのノ一ド（子局）のため
のレンジング用データかを示す信号が含まれているの
で、子局Ａは、タイプ１のフレームを探すことが出来
る。そして、レンジングを必要とする子局は、タイプ１
のフレームを見つけ、その中のレンジング用データをみ
て、それが特定の子局宛でない場合には自由にそのレン
ジング用タイムスロットにアクセスしてレンジングを開
始できる。

【００３３】子局Ａは、タイプ１フレームで受信した特
定の子局宛でないレンジング用データに対して、直ちに
レンジング用データに応える上り信号を送信する。その
信号の中には、子局Ａが持つ識別コードが含まれる。

【００３４】この識別コードは、各子局２３が製造時に
割り当てられる特別なコードで、世界で只一つ、あるい
は同一のＰＯＮの中で同じ識別コードを持つ子局が存在
する確率が充分小さいくらい特殊なコードである。この
識別コードにより、子局の設置時に作業者が子局のＰＯ
ＮでのＩＤを設定しなくても、以下の様に、レンジング
時に自動的に設定できるようにできる。ここで子局のＩ
Ｄは、一つの親局に接続される子局の最大数程度の種類
しかなく、ヘッダなどに挿入して、子局２３を識別する
のに便利なものである。そして、この様な手法をとれば
ＩＤの管理が親局２１で行なえるので良い。

【００３５】さてタイプ１フレームでは、レンジング用
タイムスロットは十分な時間があるので、システム仕様
の最大値である１０ｋｍ離れたところにある子局２３か
らの応答であってもタイムスロット時間内に応答した上
り信号は親局２１に届く。

【００３６】親局２１では、返ってきた上り信号のタイ
ミングを測り、子局Ａ内でどれだけ遅延を与えれば、戻
ってくる信号がレンジング用タイムスロットの最も後ろ
のところに配置されるかを計算し、その時間を子局Ａに
知らせる。

【００３７】このとき、親局２１から子局Ａへは、時間
の他にそのネットワークにおける子局ＡのＩＤと子局Ａ
が上り信号の中に入れた識別コードも含まれ、レンジン
グ用タイムスロットＲ２の中にデータとして返ってく
る。

【００３８】子局Ａはレンジング用タイムスロットＲ２
の中で信号を受信し、自局宛てであることを確認する
と、与えるべき遅延時間と自局のＩＤとを取り込む。こ
の時点で、親局２１から得られた時間により、子局Ａ
は、上り信号をフレームに対して、２〜３ビット以下の
精度で同期させて送信できるようになる。

【００３９】さらに精度を上げるために、子局Ａは、以
後タイプ３のフレームを使って上り信号用のビット同期
の微調整を行なう。子局Ａは下り信号を受信しながら、
レンジング用タイムスロットＲ３よりＲ１のスロット相
当時間分だけ前のスロットに管理情報として中に子局Ａ
へのタイムスロットＲ３への送信許可が入っているのを
見つけると、レンジング用タイムスロットＲ３にレンジ
ング確認の信号を送出する。

【００４０】レンジング用タイムスロットＲ３は、２デ
ータスロット分の長さがあり、そのうち２番目のスロッ
トにデータがきちんと収まるように、子局Ａは信号を送
出する。ただし、この信号は普通のデータより短くして
おいて、多少前後にデータがずれた場合にもタイムスロ
ットＲ３からはみ出すことはない。親局２１は、この信
号を受信して、同期の度合をチェックする。

【００４１】親局２１で得られた微調整情報は、下りの
データスロットの１つを介して子局Ａに知らされ、子局
Ａはその情報を基にさらに精度良くレンジング用の上り
信号を送信する。この微調整は、タイプ３フレームが８
フレームあるので、その間中続けてできるだけ精度を向
上させることもできるし、所望の精度が実現出来たな
ら、レンジングを中止して残りのフレームのレンジング
用タイムスロットは空けておくこともある。

【００４２】この様にして、上り信号を送出するための
同期を確立させると、以降は、親局２１から送信許可の
あるデータ用スロットにおいて、上り信号を送信する。
以上説明したように、複数の種別の異なるフレーム（例
えば、３種類）を固定の順番で繰り返させることによ
り、ＰＯＮで必要なレンジングが良好に実現できる。し
かも、レンジング用のタイムスロットは、必要最小限の
時間だけしか設定していない為、データ伝送に使用可能
な時間が増え、レンジングによる通信効率の低下を最小
限に抑えることができる。本実施形態では、１０フレー
ム中にレンジングのために用意した時間の合計は、約２
０６μｓであるが、もし各フレーム中にレンジング用タ
イムスロットを１００μｓとった場合に比べて、約１／
５で済んでいる。あるいは伝送効率で言うと、約８％の
改善になる。同時に、データの通信に使用できるスロッ
トの数あるいは伝送容量が変化しないので、ＡＴＭ通信
で行なわれるサービス品質を保証した通信の実現が容易
となる。

【００４３】さて、すでに親局２１との通信を行なって
いる子局Ｂが、例えば、ファイバ熱膨張の影響により、
上り信号のビット同期がずれて再度レンジングが必要に
なることもある。この場合、親局２１はレンジングが必
要であると判断すると、下り信号を介して子局Ｂにレン
ジングの開始を伝える。そして、タイプ１のフレームの
順番まで待って、レンジング用タイムスロットＲ１に子
局Ｂ向けのレンジング用データを送出する。

【００４４】このとき子局Ｂ以外にレンジングを行ない
たい子局があってもこのレンジングが終了するまでは待
つことになる。また、同期ずれの量が小さい時には、タ
イプ１での大まかなレンジングは行なわず、タイプ３の
微調整のみを行なっても良い。

【００４５】逆に、複数の子局２３が同時にレンジング
を行なおうとする場合もある。レンジング用タイムスロ
ットＲ１での子局の指定のないレンジング用データに対
して、複数の子局２３（例えば、子局Ｃ、Ｄ）が応答し
て上り信号を返した場合を考える。この場合、子局Ｃと
子局Ｄの親局２１からの位置の違いが大きいと、両方の
上り信号が親局で受信されるので、親局２１では、どち
らか一方を選択して、次のＲ２のスロットで結果を返す
ことになる。

【００４６】選ばれた方の子局はそのままレンジングを
行ない選ばれなかった方は、次のＲ１が来るまでレンジ
ングを待つ。しかし、子局ＣとＤの上り信号が衝突した
場合は、親局２１は、データが受信できなかったことを
次のＲ２のスロットで返すことになり、これを受信した
子局ＣとＤは、例えば、乱数を発生させて、それに応じ
た回数だけ、子局指定のないレンジング用データが流れ
たタイムスロットＲ１を数えて後に、再度レンジングを
行なう。ただし、ＰＯＮシステムに接続される全ての子
局２３が同時にレンジングを開始しても、あまり複数回
衝突すること無くレンジングが行なわれるようにするた
めには、乱数によって決まる回数を全子局数の数倍とか
なり大きくしなければならず、レンジングが終了するの
に、一局だけでレンジングをする時よりも数十倍から数
百倍の時間がかかる場合もある。

【００４７】このため、停電後などの一斉立ち上げなの
か、定常状態でせいぜい２局程度のレンジングしか同時
には行なわれないのかを識別する手段を付加しておい
て、それにより乱数によって決まる回数のレンジを変え
てもよい。

【００４８】また、レンジングの頻度が低い、あるい
は、レンジング時の待ち時間が大きくてもよい場合は、
レンジング用タイムスロットの無いフレームも加えたフ
レーム構成で、タイプ１フレームの出てくる周期を長く
すると良い。これにより全体としては通信効率が向上す
る。（子局へのスロットの割当て）レンジングを終え、上り
信号を同期して送出できるようになった各子局２３は、
親局２１から送信許可が出た上りスロットでデータを伝
送する。この送信許可は例えば下り信号のへッダ内にＩ
Ｄが書き込まれるなどして伝えられる。

【００４９】本実施形態では、前述の様に子局２３は、
親局２１の指示に対してレンジング用タイムスロットＲ
１相当の時間後に親局２１へ信号が返る様に調整されて
いる。これは、親局２１から最も遠い子局２３において
も送信許可を受信してから、データを速やかに送出すれ
ば、親局２１に所定のスロットでデータが届くタイミン
グである。

【００５０】今、親局２１のところで上りフレームと下
りフレームが同期しているので、ここでの所定スロット
とは、下りフレーム内の親局２１が送信許可を挿入した
スロットに相対する上りフレームのスロット位置からレ
ンジング用タイムスロットＲ１相当の時間後ろにずれた
スロットにあたる。ただし、ここがレンジング用タイム
スロットにあたる場合は、その時間だけさらに後ろにず
れたスロットになる。

【００５１】各子局２３では親局２１からの送信指示に
従ってデータを送信していくが、途中にレンジング用タ
イムスロットが入るので、子局２３は必要に応じて、レ
ンジング用タイムスロット分の時間を前記遅延時間に加
えたタイミングで、上り信号を送出しなければならな
い。これは送出許可を受信した段階で、子局２３はその
許可に対応する上り信号が親局２１に戻るタイミングを
計算し、それがレンジング用タイムスロット内に入るか
どうかをチェックすることにより実現される。

【００５２】タイミングの計算は、親局２１から送信許
可を送出してから対応するデータが戻ってくるまでの時
間（＝Ｒ１）を送信許可を受信した時間に加えてみて、
次のレンジング用タイムスロットにかかるかどうかを計
算すれば良い。

【００５３】このレンジング用タイムスロット相当の待
ち時間の計算をなくすために、上りフレームと下リフレ
ームの親局２１の位置での相対する関係をずらしておい
ても良い。このずらす量をＲ１の時間相当だけ上りフレ
ームを遅れさせることとしておけば、各子局２３の上り
フレーム内での送信スロットは、下りフレーム中の送信
許可を挿入したスロットと同一になり、各子局２３では
送信許可を得てから実際に上り信号を送信するタイミン
グは常に一定である。ただし、この場合はレンジングの
際に、例えばタイムスロットＲ１で親局２１からの信号
を受信したらすぐに応答してはならず、少なくともＲ１
に相当する時間待ってから応答するようにして、レンジ
ングがデータ伝送と衝突しないようにしなければならな
い。

【００５４】親局２１側では、子局２３への送信許可を
子局２３からの事前のサービス要求に応じて行なってい
る。子局２３からのサービス要求時に、親局２１はその
時点でのＰＯＮ内のサービス提供状況を見て、要求に応
じられるかどうかを判断する。

【００５５】本発明では、フレームの種類が複数あり、
マルチフレーム的な構成になっているので、そのフレー
ムの繰り返し周期ごとを大フレームと見立てて、その中
でスロット割り当て状況を見てサービス提供の可否を判
断することができる。これにより、一度許可したサービ
スについては、正確にそのサービス品質を提供し続ける
ことが可能である。しかし、この場合、本実施形態で言
えば１０フレームおよそ３０００のデータ用タイムスロ
ットの割当を常に管理することになるので、親局２１で
負荷が大きい。

【００５６】本発明の特徴として、通信効率あるいは伝
送帯域が数十ｍｓより長い時間スパンでみれば一定であ
ることが保証されているわけであるから、要求される伝
送帯域だけでサービス提供の可否を判断しても良い。

【００５７】例えば、レンジング用のスロットを除いた
約１５２Ｍｂｐｓの伝送帯域に対して、今、１３５Ｍｂ
ｐｓまでサービスを割り振り使用中になっているとし
て、これにピークレートが１０Ｍｂｐｓのサービス要求
が来た場合にそのサービスを許可して良いことになる。
ただし、この時点でスロットの割当は決まらないので、
遅延の揺らぎに関する要求が厳しいサービスはこの方法
で可否を判断すると、品質を保証できない場合が生じて
しまう。

【００５８】その場合を除けば、帯域の管理だけでサー
ビス要求を管理できるこの方法は、実用に適している。
さらに、親局２１は送信許可をサービス毎に出すのでは
なく、子局毎にその子局に関する個々のサービスを総合
的に保証するのに必要な帯域程度が確保できるように送
信許可を出してやる。具体的には、図３に示す様なタイ
マー３１（ここでは、３１−１、３１−２、３１−３）
を用いた送信許可発生部を用いる。

【００５９】今、子局Ａに確保する伝送帯域が全体とし
て２０Ｍｂｐｓ）つまり１フレーム当たり４６スロッ
ト、子局Ｂに確保する伝送帯域が６０Ｍｂｐｓ、つまり
１３７スロット／フレームの場合、各子局に対応するタ
イマ−３１に１／４６ｍｓ、１／１３７ｍｓをセット
し、その設定時間に達する度に該当する子局への送信許
可を送出すれば良い。もちろん、各タイマー３１が同時
に設定時間に達する場合があったり、レンジング用タイ
ムスロットがあったりするので、実際にはタイマー３１
からトークンの様なものを発生させてそれをＦＩＦＯ３
３で廃棄のないように並べかつバッファリングをし、下
りスロット毎に読出し制御部３４の指示により、送信許
可を出していく。

【００６０】このようにすると、親局２１では個々の上
りのスロットの管理は全く不要になり、かつ子局２３に
はある程度の定時的な送信許可が伝送され遅延ゆらぎの
小さいサービスを保持できる。

【００６１】上記例の様に、各子局２３がトータルとし
て広帯域な通信を行なっている場合は、子局２３に頻繁
にスロットが割り当てられるので、遅延の絶対値はさほ
ど問題にならないし、もしそこの中で一部サービスに対
して遅延を保証するためには子局２３で優先制御の機能
をつける、あるいは、親局２１側で各子局２３に割り当
てるタイマー、送信許可を遅延に厳しいサービス用とそ
うでないサービス用に分けて用意するなどで対応できる
が、低速のサービスしか行なっていない場合は、遅延の
絶対値が大きくなることが特に問題となる。例えば、６
４ｋｂｐｓのサービスしか子局２３に設定されていない
場合、送信許可はおよそ７フレームに１スロット分のみ
となる。

【００６２】図３のタイマー３１を一度セットすると、
設定時間に達するタイミングはほぼ一定であるが、子局
２３で送信データが発生するタイミングとこのタイミン
グが一致している保証はない。従って、タイマー３１の
タイミングによっては、データが発生してから、送信許
可が子局２３に届くまで、７フレーム分（＝７ｍｓ）の
待ち時間が生じることになる。

【００６３】そこで、この様なデータが子局２３のバッ
ファ中での長い待機時間を経て送出されている場合、子
局２３から該当データを送信する際にそのへッダ内に同
期移相要求を付加する。

【００６４】親局２１では、同期移相要求がくるとタイ
マ３１の時間をその設定時間の１／１０進める。これを
繰り返すことにより、前記子局２３のバッファでの待機
時間は、送信許可の周期に対して、２０％以下程度に
抑えることができるようになる。

【００６５】図４に、その処理手順の一例を示す。子局
Ｎ（以下、複数の子局２３のうちの任意の１つの子局と
いう意味で、子局Ｎと呼ぶ）は、低速のデータ伝送のサ
ービスを受け始めたが、データＤ１が子局Ｎで発生した
時刻Ｔ１と、親局２１からの送信許可が与えられる時刻
Ｔ２の差Δｔ１が大きく、子局Ｎのバッファでの待機時
間のために遅延が大きくなっている。

【００６６】そこで子局Ｎでは、データＤ１を親局２１
に送信する際、そのへッダに移相要求を付加しておく。
そうすると、本来は子局でのデータ生起／到着間隔とほ
ぼ等しく設定された送信許可送出間隔が短くなる（ステ
ップＳ１）。

【００６７】これを繰り返すことにより（ステップＳ１
〜ステップＳ３）、だんだん子局Ｎのバッファ内でのデ
ータの待機時間は短くなり、データ発生あるいは送信許
可発生のタイミングの揺らぎなども考慮した上での適当
な待機時間内に送信許可が届くようになる。

【００６８】その様な場合には、データＤ４の転送のよ
うに移相要求は付加されなくなる（ステップＳ４）。同
期移相要求は、要求のみでどのくらい移相するか、ある
いは、タイミングを進ませるのか遅れさせるのかの情報
を付加していないので、要求自身は１ビットで表現で
き、コンパクトに伝送できるが、待機時間が小さくなる
まで繰り返し移相要求を行なうことになる。これを改善
するには、例えば待機時間自身も移相要求と一緒に親局
２１側に知らせることにより一度の移相要求で、データ
発生と送信許可が適切なタイミングで子局Ｎに生じるよ
うになる。そして、通信の遅延時間の絶対値が低減され
る。

【００６９】一般に低速の通信は、遅延時間の絶対値が
大きくても問題がない場合が多いが、上り下りの帯域を
非対称にしてサービスを設定した場合、たとえ伝送速度
は遅くても遅延が小さくないとサービスに適さない場合
がある。この様なサービスにおいてこの機能による遅延
の軽減は大きな効果がある。また、前述の遅延の厳しい
サービスを他のサービスと区別してアクセス制御を行な
う場合にもこの手法が有効である。

【００７０】複数の子局２３から同期移相要求が発生し
た場合については、同期移相要求を出せる子局は、割り
当てられている帯域が小さいことを前提とすれば、両方
ともタイマー３１を少しすすめても他の通信に影響を与
えることはなく、問題はない。

【００７１】また、ＰＯＮシステムでは親局２１と子局
２３の間で管理情報を定期的にやりとりする。そして、
呼設定の要求を随時あげられる様にしておくためにも、
フレーム毎に各子局２３に対して１スロット程度は上り
用のスロットを割り当てる必要がある。このため、低速
のサービスしか設定していない子局においても実際には
サービス分以上のスロットが割り当てられているため、
バッファでのデータの待ち時間が大きい場合には、管理
情報用に割り当てられたスロットをデータ伝送たり、あ
るいは次の管理情報伝送時にデータを集約させて送ると
良い。

【００７２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
親局と複数の子局とからなる通信システムにおいて、レ
ンジング用のタイムスロットの長さが異なる複数のフレ
ームを固定的なシーケンスで繰り返させたフレーム構成
をとることにより、通信効率の劣化を最小限に抑えての
良好なレンジングが実現できる。

【００７３】また、各子局側でデータがバッフアで長時
間待たされる場合を検出して、移相要求を発生させるこ
とにより、通信サービスの遅延の絶対量を小さく制御す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る通信システム（ＰＯＮ
システム）の構成例を概略的に示した図。

【図２】図１の通信システムに用いられるフレーム構成
例を示した図。

【図３】図１の親局に具備される送信許可発生部の構成
例を概略的に示した図。

【図４】同期移相の処理手順を説明するための図。

【符号の説明】

１〜５…基本フレーム、６…データ用タイムスロット割
当部分、７…データ用タイムスロット、８…レンジング
用タイムスロット（Ｒ１）、９…レンジング用タイムス
ロット（Ｒ２）、１０−１、１０−２…レンジング用タ
イムスロット（Ｒ３）、２１…親局、２２…スターカプ
ラ、２３…子局、２４…光フアイバ伝送路、３１−１〜
３１−３…タイマ、３３…ＦＩＦＯバッファ、３４…読
出し制御部。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】親局に複数の子局が時分割多重接続さ
れ、前記親局から子局へは同報通信を行う通信システム
において、前記親局と子局との間の通信の制御単位である各フレー
ム内には、時分割多重接続制御のための時間的長さがそ
れぞれ異なる複数種類のタイムスロットが予め定められ
た順番で１つづつ割り当てられていることを特徴とする
通信システム。
【請求項２】親局に複数の子局が時分割多重接続さ
れ、前記親局から子局へは同報通信を行う通信システム
において、前記親局は、前記各子局を時分割多重接続するために前
記各子局に指示する情報データの送信タイミングを、前
記子局からの要求に応じて変更することを特徴とする通
信システム。
【請求項３】前記子局からの送信タイミングの変更要
求は、前記子局から送信される情報データのヘッダに含
まれていることを特徴とする請求項２記載の通信システ
ム。