JPH11500295A

JPH11500295A - セルグラント機構

Info

Publication number: JPH11500295A
Application number: JP9519802A
Authority: JP
Inventors: エム．バックランド，ケネス; アール．イームス，トーマス; エックス．トリニ，ラック; ディー．ワーウィック，スティーブン
Original assignee: ネクストレベルコミュニケーションズ
Priority date: 1995-11-17
Filing date: 1996-11-13
Publication date: 1999-01-06
Anticipated expiration: 2016-11-13
Also published as: AU7680996A; EP0861563A4; EP0861563A1; WO1997019567A1; AU712553B2; CA2237869A1; JP3433383B2

Abstract

(57)【要約】中央装置(110)が物理媒体を介して中央装置(110)に接続された一つ以上の遠隔装置(140)からのセルの送信を制御できるようにするセルグラント機構が提示される。グラントは中央装置(110)内のグラントテーブル(700)から発行されて、遠隔装置(140)が中央装置(110)へセルを送信できるようにする。グラント間の間隔を最適化してセル遅延変動を低減する。利用されていないセル機会があれば、中央装置(110)は、グラントを装置(140)へ発行して使用可能ビットレートで利用されていないセル機会を利用することができるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】セルグラント機構発明の分野本発明の分野は遠距離通信である。更に具体的には、単一のネットワーク地点が双方向通信ネットワークを介して一つ以上の装置に接続された物理的媒体（層）を介してセルベースの情報を伝送するという非同期転送モード（ATM）技術の使用に係わる。本発明は、具体的には、通信資源（帯域幅）を最良の形態で利用してATM ネットワーク上の装置がデータを送信できるようにすることに関する。発明の背景 ATM 配信システムにおいては、物理層は、ハードウェアとソフトウェアと送信媒体とから成る機能群であって、送信媒体を介して伝送されるビットへとATM セル列を変換する機能群として定義される。物理層は、ビットの送信と受信とをサポートする。送信媒体は、例えば、光ファイバや同軸ケーブルや自由空間や銅製ツイストペアである。たいていの場合、ネットワークは、共有媒体上に一地点対多地点すなわちバスという形態に構成される。ここでは、数個の装置が単一の局に対して送受信を行う。共有媒体とは、例えば、無線システムなどでの自由空間伝搬である。この場合、基地局は、多数の遠隔局、あるいは、建物中に張り巡らされた一対の電線で端末全部が中央のサーバに接続された小規模企業内演算ネットワークと通信を行う。 ATM ネットワークは情報をセルという形で転送する。セルはデータ領域とヘッダ領域とで構成される。データ領域にはユーザデータが含まれ、ヘッダ領域には経路指定／同定領域とエラー制御領域とが含まれる。パケットベースのネットワークは、情報をパケットという形で送信する。パケットは、ATM ネットワークでのセルと同様な構成をもつ。ここでは、セルという用語は、通信ネットワークでの如何なる種類のセルにもパケットにも当てはまる。セルベースのネットワークにおいては、装置には、送信を待ち合わせるセルが存在するバッファから一つ以上のセルを送信するための許可が与えられる。許可はグラントという形をとり、装置は次の機会にセルを送信することを許される。セル機会という用語は、ここでは、セルを送信するために使用可能な時間あるいは周波数を割り当てる機会という意味に当てはまる。時分割多重化あるいは時分割多元接続という形態に基づくネットワークの場合、グラントは、次のフレームのセル機会が利用可能であることを示すフレーム内に受信される。 ATM ネットワークでは、そのネットワーク上の装置間にリンクが設立される。このリンクを仮想回線(VC)と呼ぶ。仮想回線は、仮想回線が提供できるデータレートやサービスの種類を示すパラメータに対応づけられる。提供されるサービスの種類には、仮想回線での定ビットレート(CBR)伝送や可変ビットレート(VBR)伝送やアベイラブルビットレート(ABR)伝送がある。仮想回線は、共通媒体上の装置と中央受信地点上の装置との間および二地点間リンク上の装置間に存在する。仮想回線がATM ネットワーク内の二地点間に設立されると、仮想回線には特性が対応づけられる。特性の一つは仮想回線のデータレートである。仮想回線のデータレートは、どのくらい頻繁にセルが送信されるかを設定する。 ATM 技術の開発に伴い、「ファイバ・トゥー・ザ・カーブ(fiber-to-the-curb (FTTC))」型技術が進歩した。この技術によると、装置は、中央局と光ネットワーク装置(ONU)と呼ばれる単一のネットワーク地点とを接続する光ファイバ網を介して中央電話局に接続される。また、ONU は、同軸ケーブルを介して加入者の住居に接続され、受動分離器と家庭内の同軸配線とを介して住居内の装置に接続される。FTTCネットワークでは、信号は、住居をONU に接続する単一の同軸ケーブルを介して住居へ伝達される。しかし、家庭内の受動ネットワークは共通媒体となるので、住居内の装置全部が単一の同軸ケーブルを介して送信する必要がある。本発明の目的の一つは、二地点間ネットワークおよび一地点対多地点ネットワークでのATM セルの伝送を許可するための具体例を一つ以上提供することである。ここで、ネットワーク上の装置にはONU へセルを送信することに対するグラントが発行される。グラントは、システム内で取り決めた定ビットレート(CBR)サービスか可変ビットレート(VBR)サービスかアベイラブルビットレート(ABR)サービスが、中央局と装置との間に設立された仮想回線を介して提供されることを保証するために、各仮想回線に対応づけられたサービスの質(QoS)に設定されたパラメータに従って割り当てられる。QoS は、セル損失率と遅延平均とを含むVCの基本パラメータを規定する。本発明の別の目的は、CBR サービスに対応づけられたセルはセル間の変動が最小で、低いセル遅延変動(CDV)を達成するようにグラントを発行する方法を提供することである。本発明のこれらの特徴と他の特徴および目的については、添付の図面に照らし合わせて読み進める好適な実施例の詳細な説明から充分に理解されるであろう。発明の概略セルベースの通信システムにおいて帯域幅を割り当てる方法が提示されるが、それによれば、グラントテーブルが構築される。グラントテーブルは、中央装置に接続された一つ以上の遠隔装置がセルを送信できるようにするためのグラントで構成される。特定の装置とVCとに必要なグラントの個数が算出され、グラントテーブル内のグラントの最適な位置が演算される。最適な位置とは、グラントを等間隔に配置させセル遅延変動を低減させる位置のことである。グラントが所望の位置に既に存在する場合には、その所望の位置にオフセットが施されて、セル遅延変動を低減させる代替位置が演算される。 ABR 仮想回線で送信可能な情報をもつ装置は、中央位置への送信を待ち合わせているセルの個数を送信し、中央位置はその情報を待ち行列テーブル内に保持する。中央装置のグラントテーブルの位置の中に未使用の位置が一つ以上あるとき、送信を待ち合わせているセルがある遠隔装置にグラントが発行される。これは、待ち行列テーブルを調べて、装置が送信を待ち合わせているセルが一つ以上あるかを判断して、その装置は一つ以上のグラントを発行することによって達成される。中央装置と通信を行っている装置が多数ある場合、各装置の待ち行列テーブルが順次調べられ、送信を待ち合わせているセルがあるかどうかが判断され、グラントがそれらの装置へ発行される。また、中央装置は、装置から中央装置へ送信されるセル全部を収容できるだけの帯域幅を提供できないかもしれないマスタ装置にも接続される。ここで、セルは順次マスタ装置へ送信される。信号がマスタ装置から中央装置へ発行されて、中央装置に接続された装置へのABR グラントの更なる発行が禁止され、マスタ装置内のメモリあるいは先入れ先出しレジスタのあふれが防止される。図面の簡単な説明添付の図面は、本明細書に組み込まれその一部を成すものであるが、本発明の実施例を図示し記述内容と供に発明の原理を説明するものである。図1 は、光ネットワーク装置(ONU)と住居内の装置とを接続する一地点対多地点型同軸ネットワークを備えた「ファイバ・トゥー・ザ・カーブ(Fiber-to-the- curb)」型ネットワークを示す。図2 は、グラントテーブルを示す。図3 は、定ビットレート(CBR)サービスと可変ビットレート(VBR)サービスとに対してグラントを割り当てる方法を示す。図4 は、セル要求に示されたオフセットを用いて定ビットレート(CBR)サービスと可変ビットレート(VBR)サービスとに対してグラントを割り当てる方法を示す。図5 は、アベイラブルビットレート(ABR)サービスに対してグラントを生成する方法を示す。図6 は、グラント位置最適化用のアルゴリズムを示す。図7 は、ABRグラントの割当用のアルゴリズムを示す。発明の詳細な説明図面に示された発明の好適な実施例について説明するのに際して、分かり易くするために特定の用語を用いる。しかし、本発明は、その様に選択された特定の用語に限定されるものではなく、各特定の用語は、同様な目的を達成するために同様に作用する技術的に同様な用語全部を包含する。本発明の一つの実施例は、CBR やVBR やABR などの種類の異なるサービスを提供できるように、また、CBR サービスとVBR サービスとでのCDV が最小となるように、一地点対多地点形態すなわち共有媒体上の装置に帯域幅を割り当てる方法に関する。 CBR サービスやVBR サービスやABR サービスなどの様々な種類のサービスが共有媒体を介して上り方向に送信されるようにするために、グラントテーブルが中央受信地点(ONU)で用いられる。グラントテーブルからはグラントが装置へ発行されて、装置が上りのセルを送信できるようにする。グラントテーブルは、所定の送信の機会にセルを送信することについての許可が与えられる装置の認識(ID) 番号を格納したメモリで構成される。グラントテーブルは連続的に読みだされ、装置IDは、下り（ONUから装置へ）方向に送信されるグラントを形成する。装置は、グラントに自身のIDが含まれていることに気付くとすぐに、セルを中央受信地点(ONU)へ送信する。グラントテーブルは、装置に関連づけられたCBR 仮想回線とVBR 仮想回線とのピークセルレート(PCR)値および当該装置に関連づけられたABR 仮想回線の最低セルレート(MCR)とを利用することによって構成される。グラントテーブルは、C BR サービスとVBR サービスとを必要とする装置が定期的にグラントを受信してP CR を維持して、グラント間の変動が低減されるようにプログラムされる。これによって、CBR サービスとVBR サービスでのCDV が低減される。 PCR の必要条件とMCR の必要条件とが満たされた後に得られる（アベイラブルである）グラントは、装置にセルが格納されていて送信の準備ができていることを示す装置へこれらのグラントを発行することによってABR 仮想回線のために使用される。アベイラブルなグラントが割り当てられる機構は、各装置が格納していて送信しようとしているセルの個数を監視することと、この情報を中央受信地点(ONU)の待ち行列テーブルに保存することとで構成される。装置からの送信準備が整っているセルがあるとき、グラントテーブルはそれを示す。 ABR グラント生成部はこの情報を用いてどの装置にグラントを発行すべきかを判断する。このようにして、CBR サービスとVBR サービスとに必要のないグラントがABR サービスに用いられ、チャネル容量が可能な限り最大限に使用される。本発明の一つの実施例は、中央受信装置からの同軸ドロップケーブルが住居内の多数の装置に接続されたFTTCネットワークにおいて使用される。グラントテーブルは中央受信装置内に設置される。グラントが住居内の装置へ発行されて、装置から中央受信装置までの仮想回線のQoS がそのまま維持されるようにする。図1 は、住居250 へ遠隔通信サービスを配信する「ファイバ・トゥー・ザ・カーブ(FTTC)」型ネットワークを示す。サービスは、光ファイバ200 を介して光ネットワーク装置110 に接続されたホストデジタル端末100 を介して図1 に示すFT TCネットワーク内に提供される。住居250 とのリンクは、ONU 物理層送受信部12 0 によって設定される。ONU 物理層送受信部は、家庭内同軸ケーブル230 を介して一つ以上の装置140 に接続された分離器220 に至る同軸ドロップケーブル210 によって接続される。一つ以上の住居がONU110によってサービスを提供される。好適な実施例においては、八つの住居250 がONU110によってサービスを提供される。好適な実施例では同軸ドロップケーブル210 を用いているが、ONU110を住居25 0 に接続するために多数の代替媒体を使用することができる。無線送信やツイストペアによる送信などである。送信媒体と接続方法については当業者ならば充分に理解できる。同様に、住居250 における送信媒体は同軸ケーブルに限定されない。 FTTCシステムにおいては、デジタル信号が、音声信号や映像信号やデータ信号を装置へ搬送するために使用される。非同期転送モード(ATM)通信規約と形式を用いて信号を搬送する。このシステムでは、住居250 内の装置とONU110との間で双方向通信が行われる。情報は、上り方向、例えば、装置140 からONU240へ送信される。ATM 用の一般的な試験／動作に関するPHY チップ用インターフェイス仕様(UTOPIA)準拠のインターフェイス310 を介して、装置140 はテレビや電話やコンピュータなどの多数の種類の端末機器に接続される。上記のシステムは、ATM セルの上り方向と下り方向(ONUから装置へ)への伝送のためのものである。このネットワークに関連するインターフェイスを図１に示す。すなわち、同軸ケーブル上のユーザネットワークインターフェイス(UNI)としてのインターフェイス300 と装置の出力端子のUTOPIAインターフェイス310とである。住居250 内の装置は、加入者同軸ケーブルネットワークを介してONU 物理層送受信部120 に接続される。加入者同軸ケーブルネットワークは、ここでは、同軸ドロップケーブル210 と分離器220 と家庭内同軸配線230 とで構成されるものと定義される。また、このネットワークを介して、個々の住居250 がONU 物理層送受信部120 に接続される。加入者という用語を使用するが、住居内の顧客が、FT TC遠隔通信ネットワークを介して提供されるサービスに対する加入者もしくは見込み加入者である。加入者同軸ケーブルネットワークは共有媒体を形成する。接続された装置全部140 が、能動的な切り替え動作なしにONU 物理層送受信部120 にアクセスできるからである。加入者同軸ケーブルネットワークは共有媒体を形成するから、加入者同軸ネットワークに接続された装置140 がONU 物理層送受信部120 にアクセスできるようにするには多元接続通信規約が必要である。周波数分割多元接続(FDMA)や符号分割多元接続(CDMA)や時分割多元接続(TDMA) など多数の多元接続通信規約が用いられる。TDMA通信規約が用いられる場合、装置にはONU 物理層送受信部120 への送信の機会が与えられる。ATM 通信規約が用いられる場合、そういう機会に一つ以上のセルが送信される。TDMA 通信規約によれば、装置140 は、装置140 からONU 物理層送受信部120 に到着するデータが時間的に重ならないようにセルを送信することが求められる。TDMA方法は当業者ならば充分に理解されるものである。装置140 が機会を利用してONU110と通信を行うことができるようにするために使用される機構は、図２に示すグラントテーブル700である。好適な実施例では、グラントテーブル700 はONU110に設置される。グラントテーブル700 は、グラントテーブルメモリ510 とアドレス復号部500 とで構成される。グラントテーブルメモリ510の内容がメモリから順次読み取られデータ出力端子に現れるようにアドレス入力505 が更新される。各装置へのグラントは、装置に接続された各仮想回線に対して取り決められたサービスの質(QoS)に対応するレートで作成される。セル接続要求に基づいて、多数の仮想回線がひっきりなしに設定され、各仮想回線にはピークセルレート(P CR)と維持セルレート(SCR)とが上り方向と下り方向の両方について規定される。 ABR（アベイラブルビットレート）サービス用に設立された仮想回線には最低セルレート(MCR)も設定されることもある。グラントは、所定の装置からの上りの仮想回線全部に対するQoS の必要条件全部を満足するに充分な高いレートで各装置へ提供されなければならない。所定のVBR 仮想回線が長期間に亙ってはSCR でだけセルを出力するとしても、短期間ならばPCR でセルを出力することができる。ONU110は、いつこのような事態が発生するかを予想することはできないので、PCR で各VBR 仮想回線へグラントを割当てなければならない。さもないと、仮想回線には取り決められた通りのQoS が提供されなくなる。各VBR 仮想回線へのグラントがPCR で生成されなければならない場合、装置の総PCR は、CBR 仮想回線とVBR 仮想回線全部のPCR を合算することで算出される。総計値にABR 仮想回線のMCR が加算される。ここで、i とj とは指標であり、n は装置によってサポートされる非ABR 仮想回線の個数を表し、m は装置によってサポートされるABR 仮想回線の個数を表す。各装置は、他の仮想回線の接続と切断とを可能にする信号用仮想回線を備える。好適な実施例では、信号用仮想回線はABR 回線である。あるいは、信号用チャネルの定データレートがCBR 仮想回線によって設定されたり、可変データレートがVBR 仮想回線によって設定されたりする。この信号用仮想回線のMCR(あるいはPCR)は、他の仮想回線が接続されていない場合でもPCR _deviceがゼロにならないことを保証する。これによって、信号用仮想回線を形成する定期的グラントが発行される。信号用仮想回線のデータレートは用途によって異なる。グラント間の時間（例えば数秒）を長くした超低データレート（例えばb/s ）が適当の用途もあれば、グラント間の時間を短くした（例えばμs ）高データレート（例えばkb/sの100s ）が要求される用途もある。好適な実施例では、一つのグラントテーブル700 が同軸ドロップケーブル210 毎に存在する。その内容は、単に、装置にグラントを与えるべき順序をIDで示すだけである。ONU(110)はグラントテーブルを始めから終わりまで継続的に処理してグラントを生成する。下りフレーム構造と上りフレーム構造とが、図１に示すような多元接続システムで用いられる。この場合、複数のグラントが１つの下りフレームに割り当てられ、複数のセルが１つの上りフレームで送信される。更に、超フレームが、フレーム整数個分として定義される。上り超フレーム長は T_sf-up と定義され、下り超フレーム長は T_sf-down と定義される。超フレーム長の適宜の値は T_sf-up =1 25μs と T_sf-down =125μs である。好適な実施例においては、４つの上りセルが下り超フレーム毎に送信される。この場合、各セルは１つの上りフレームに対応する。好適な実施例においては、下り超フレームは単一のフレームで構成される。４つのグラントが、１つの下りフレームで下り方向に伝送されて、特定の装置140 が次のフレームで上り方向に送信できるようになる。グラントテーブルのエントリ数q は次のように算出される。 q＝p ×k (2) ここで、k は、特定の装置140 に割り当てられる帯域幅の細分性を規定する任意の定数であり、p は、１つの下り超フレームの期間中に送信される上りセルの個数である。 k に適宜の値を決定するには、次のように算出される最低ピークセルレート P CR_min を考慮すると好都合である。 PCR_min ＝1 ／(T_sf-up ×k )（セル／s ） (3) 最低ピークセルレートから引き出される最低伝送レートは次のように算出される。 TR_min ＝ PCR_min ×PL (4) ここでPLはビット数を単位とするセルペイロードである。変数ｒは、特定の装置に割り当てられるグラントテーブル内のエントリの個数を表すために使用され次のように決定される。 r ≧Int ｛PCR_dev ／ PCR_min｝ (5) ここでInt は整数化の関数を表し、 {} 内の値を切り上げて整数化することを意味する。好適な実施例では、４つの上りセルが125 μs 長の下り超フレーム毎に送信される。グラントテーブルの深さはq=4kであり、 T_sf-up が125 μs に等しい場合 PCR_min の値は8000/k毎秒である。好適な実施例では、セルのペイロードは384 ビットに等しく、最低伝送速度は従ってTR_min ＝3072/k Mb/s である。設計上考えられる適宜のk の値は128 であり、最低伝送速度は従ってTR_min ＝ 24kb/sであり、グラントテーブルは深さがq=512 エントリである。装置に最低伝送速度（ピークセルレート）を割り当てると、PCR_dev =PCR_min でr=1 となり当該装置についてはグラントテーブル内のエントリ数は１になる。これは、16ms毎に装置 140から１つの384 ビットセル一つが送信されることを意味する。好適な実施例では、各グラントテーブルエントリの装置IDは16通りの値を採ることができる。すなわち、上りセル機会が装置全部によって競合的に利用されることを示す0 と、上りセル機会が装置1 〜14によって利用されることを示す1 〜14と、上りセル機会が割り当てられずに上りセル機会がABR 仮想回線で利用されることを示す15とである。グラントテーブルの幅w は従って4 ビットとなる。所定の装置の PCR_dev の値に基づいて、当該装置に必要なグラントテーブルのエントリ数r が算出される。これらr 個のエントリの各々は対応する装置の装置 ID(1−14)を持っている。新規の仮想回線が装置とONU との間に設定されると、当該装置のPCR_dev 値が増加する。すると、r も増加する。そして、対応する装置IDをもつ新規のグラントテーブルエントリが加えられる（値が15であるエントリが当該装置IDに対応する新規のエントリに置き換えられる）。図3 に示すように、新規のエントリが決定され所望のグラントテーブル位置60 5 として認識される。理想的な位置はグラントテーブルメモリ510 内の（等間隔の）固定位置に基づくものである。固定位置を等間隔に決めることでCDV が低減するからである。これらの位置は、CDV を除去するためにグラントを発生させたい場所である。これらの位置にはグラントテーブルエントリ600 が存在する場合もある。グラントは、最適な位置を取り囲む位置でグラントを発生させる機会すなわちグラント機会を位置間隔を広げながら調べることによって最適な位置にできるだけ近接させて配置される。所望の位置の上方か下方かへ一つの位置を変化させる区間は、第一レベル探索空間620 と見なされる。代わりに、理想の位置から更に遠く離れた位置に対応する探索空間を用いてもよい。グラントは第一使用可能スロットに配置され、二番目に最適な位置が調べられる。テーブルの縁に近接した位置での機会を調べるとき、テーブルを循環形と考える。最終的なグラントの割当て610 は、CDV が低減するようにグラントを配置することに相当する。図4 は、第一レベル探索空間620 を用いて行われる既存のグラントの割当て60 0 と所望のグラントの割当て605 とに基づく最終的なグラントの割当て610 でグラントを適切に配置するためにオフセット630 を利用することで達成される改良点がどのようなものかを示す。図6 に示すC++ アルゴリズムは、図3 に示すグラント割当てプロセスを実行させる。装置とONU との間に存在する仮想回線が除去されると、当該装置のPCR _dev 値は低下しがちである。この事態が発生するとr も低下する。このときは、対応する装置IDをもつグラントテーブルエントリの値を15の値に変更することによって、それらのエントリが適宜の個数だけ除去される。グラントテーブルに装置毎に要求されるエントリが全部揃っていて、グラントから少なくともPCR _dev である各装置の上りセルレートが確保されるとき、ONU は、ABR 仮想回線をよりよくサポートするために追加グラントを提供することができる。具体的には、グラントテーブルの未使用エントリ（15という値によって示される入口）毎に、ONU は、送信を待ち合わせているABR セルをもつ装置へグラントを割り当てることができる。最適なABR サポートを提供するためには、ABR セル用に生成されたグラントは動的に変更可能でなければならない。特に、装置140内のABR セルの待ち行列の深度情報に応じて生成されたグラントを即座に変更する手段が必要である。CBR 仮想回線とVBR 仮想回線とに関連するグラントであってABR MCR の必要条件に関連するグラントは、変更されずにそのままグラントテーブルに保持される。従って、仮想回線毎に取り決められた通りのQoS が提供される。図5 は、使用可能なグラントテーブルのエントリとABR セルを送信するための装置140 の必要条件とに基づいてABR グラントを生成するための方法と装置とを示す。好適な実施例では、グラントテーブル700 と待ち行列テーブル730 とはON U110に設置される。生成装置は、図2 に示すグラントテーブル700 を巡回するカウンタ710 を備えている。カウンタは、グラントテーブルアドレスGTADDR 701を生成し、それによってグラントテーブルデータGTDATA 703が読み出される。図5 のGTDATAデータ703 は、図2 に示すグラントテーブル700 のメモリデータ出力515 に対応する。このデータはマルチプレクサ725 とABR グラント生成器720 へ送られる。図5 によると、各装置140 は、送信用に持っているABR セルの個数について報告する。この情報は待ち行列テーブル730 に格納される。ABR グラント生成部72 0 は、セルを送信する装置がない（15の値に対応する）ことを示すグラントを受信すると、待ち行列テーブルアドレスQTADDR用の伝送路707 を介して装置IDを送り、装置140がABR 待ち行列に入れた送信対象のABR セルの個数に対応する数値を待ち行列テーブルデータQTDATA用の伝送路709 を介して受信することによって、待ち行列テーブル730 を検査する。装置の待ち行列にABR セルがある場合、AB R グラント生成部720 は、マルチプレクサ725 にグラント値711 としての出力に装置IDを乗せて送信させる了解信号705 を生成する。待ち行列テーブル730 が、その特定の装置140 のABR 待ち行列にABR セルがないことを示す場合、了解信号は次の装置アドレスへ送られ、その装置の待ち行列にセルがあるかどうかが判断される。本プロセスに該当する方法であって図５に示す回路と同等な機能を示す方法を図７に示す。ここでは、各装置内の単一のABR 待ち行列からの待ち行列深度情報が最大限利用される。各装置140 は、装置140 全部に対して一定の待ち行列の待ち行列番号とともにABR 待ち行列の状態について報告する。各上りセルで運ばれるABR 待ち行列情報を使ってONU 内の待ち行列テーブル730 を更新する。このテーブルには、装置からの伝送を待ち合わせているABR セルの個数を示すエントリが装置ID毎に設けられている。好適な実施例では、待ち行列テーブル730 は幅が 4 ビットで深さは14ビットである。別の実施例では、装置毎に対応する待ち行列テーブルを設けて、多数の待ち行列を各装置に存在させている。図7 のテーブルIIに示される方法で用いられる変数Xon は、ABR グラントを生成させたいかどうかをしめすハイレベルの信号に該当する。Xon を「偽」を表す値に設定することで、ABR グラントが発行されるのを防ぐ。Xon 変数を「真」を表す値や「偽」を表す値に設定することは次のように利用される。すなわち、AB R セル用のアクセスシステムの別の部分の帯域幅が充分でない場合、Xon を「偽」値に設定することで、装置140 がABR セルを送信するのを防ぎ、システム内のメモリすなわち先入れ先出し(FIFO)構造からのあふれを防止する。好適な実施例では、ABR 待ち行列はHDT100内に存在する。HDT100は、光ファイバ200 を介してONU110から送信されるセルを受信する。HDT100内のABR 待ち行列が満杯の場合、HDT100は、Xon 変数を「偽」値に設定して図7 に示すようにABR グラントが装置140 へ発行されるのを防ぐ。 HDT100とONU110との間には伝搬遅延があるから、HDT100がABR待ち行列は満杯であることを示すときと、ONU110からの最後のABR セルがHDT100に到着したときとの間には遅延がある。この遅延は、HDT100と最も遠くのONU110との間の往復伝送時間に等しい。遅延によって、Xon 信号が「偽」値に設定されてONU110へ送信されたとしても、更なるセルがHDT100に到着するので、HDT ABR 待ち行列があふれる。好適な実施例では、遅延については、HDT100内のABR 待ち行列の大きさQ_HDTを次のように設定することによって収容可能である。 Q_HDT ＝2 × C_transit ×SMR (6) ここで C_transit は、HDT100とONU110との間の最長リンク上に伝送中存在しうるセルの最大個数であり、SMR は、統計的多重化領域である。統計的多重化領域は、待ち行列に入れられたセルの個数の正常変動を補償できるくらいの大きさとするとよい。統計的多重化領域が小さすぎると、ONU110 からのABR での上り方向への流れが、正常トラヒック状態においてさえ絶えずオンオフされてしまう。本発明の用途の一つは、住居250 に設置され装置140 に接続されたコンピュータなどの装置からONU110内のONU 物理層送受信部120へのデータの送信である。コンピュータにはABR 機構を介して帯域幅が割り当てられ、コンピュータが、ON U110へファイルを送信したり、公衆交換遠隔通信ネットワーク(PSTN)か私設遠隔通信ネットワークかを介してHDT100に接続された別のコンピュータへの送信のためにHDT100へファイルを送信したりできるようにする。コンピュータに接続された装置140 には、本発明の実施例のどれか一つに従ってグラントが割り当てられ、加入者同軸ネットワーク上の帯域幅が効率的に使用されるようにする。帯域幅をいかに効率的に使用するかは、住居250 内に電話とか映像などの用途にCBR 仮想回線かVBR仮想回線かを利用している別の装置140 が存在する場合には一層重要な問題となる。この場合、コンピュータが、CBR サービスかVBRサービスのためには必要とされない上りセルを利用できるようにすることで、家庭内の装置全部を同時に使用できるようにして、ABR仮想回線が適当とされる場合にもコンピュータファイル転送のためにCBR 仮想回線かVBR 仮想回線かを設定することによってセルを無駄にしないようにする。本発明を特定の実施例を参照して図示したが、当業者には明白なように、様々な変形と修正を加えても本発明の範囲から逸脱しない。本発明は、添付の請求項の精神と範囲内においてあまねく保護されるものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者トリニ，ラックエックス. アメリカ合衆国，カリフォルニア 94928, ローナートパーク，マーレーンコート 1255 (72)発明者ワーウィック，スティーブンディー. アメリカ合衆国，カリフォルニア 95404, サンタロザ，マウントテイラーロード，4471

Claims

【特許請求の範囲】１．物理層が少なくとも一つの第二の型の送受信部に接続された第一の型の送受信部を有するセルベース通信ネットワークにおいて、前記物理層の帯域幅を割り当てる方法であって、 a) 前記第一の型の送受信部にグラントテーブルを構築する段階であって、前記グラントテーブルは、前記物理層を介して前記第二の型の送受信部から第一の型の送受信部へセルを送信する機会であるセル機会に相当するグラントで構成されるものと、 b) 前記グラントテーブルで必要とされるグラントの個数を決定して、前記送受信部が特定の送信速度でセルを送信できるようにする段階と、 c) 前記グラントテーブルの複数のグラントを生成する段階であって、前記複数のグラントはアドレスが前記第二の型の送受信部に対応づけらているものと、 d) 前記複数のグラントの前記グラントテーブル内の位置を最適化して、前記複数のグラントの間隔の変動を低減させる段階と、で構成される方法。２．前記複数のグラントの位置の最適化は、 e) 前記複数のグラントの最適な位置を決定して前記特定の送信速度を実現する段階と、 f) 前記グラントテーブルを調べてグラントが前記最適な位置に存在するかどうかを判断する段階と、 g) 前記複数のグラントの第一の可能な位置を決定する段階と、 h) 前記最適な位置にグラント位置の整数個分のオフセットを施す段階と、 i) 前記多数のグラントの代替の可能な位置を決定する段階と、 j) 前記第一の可能な位置と前記代替の可能な位置とから最終的なグラント位置を選択する段階と、で構成されることを特徴とする請求の範囲第1 項に記載の方法。３．物理層が少なくとも一つの第二の型の送受信部に接続された第一の型の送受信部を有するセルベース通信ネットワークにおいて、前記物理層の帯域幅を割り当てる方法であって、 a) 前記第一の型の送受信部にグラントテーブルを構築する段階であって、前記グラントテーブルは、前記第二の型の送受信部からセルを送信する機会であるセル機会に相当するグラントで構成され、 b) 前記第二の型の送受信部から前記第一の型の送受信部へデータフィールドを送信する段階であって、前記データフィールドは、使用可能ビットレートでの前記第一の型の送受信部への送信を待ち合わせている前記第二の型の送受信部に格納されたセルの個数を表すものと、 c) 前記第一の型の送受信部に待ち行列テーブルを構築する段階であって、前記待ち行列テーブルは前記第二の型の送受信部から前記第一の型の送受信部への送信を要求しているセルの個数を示すものと、 d) 前記グラントテーブルにセル機会が利用されていないことを示すエントリがあるかどうかを判断する段階と、 e) 前記第一の型の送受信部内の前記待ち行列テーブルに、少なくとも一つのセルが前記第二の型の送受信部からの送信を待ち合わせていることを示すエントリが少なくとも一つあるかどうかを判断する段階と、 f) 前記第二の型の送受信部のアドレスに対応するアドレスをもつグラントを生成する段階と、で構成される方法。４．更に、複数の第二の型の送受信部がデータフィールドを送信し、前記データフィールドは、アベイラブルビットレートでの前記第一の型の送受信部への送信を待ち合わせている第二の型の代表的な送受信部に格納されたセルの個数を表し、更に、 g) 前記第一の型の送受信部に複数の待ち行列テーブルを構築する段階であって、前記複数の待ち行列テーブルは、前記複数の第二の型の送受信部からの送信を要求しているセルの個数を示すという段階で、構成されることを特徴とする請求の範囲第3 項に記載の方法。５．更に、 g) 第二の型の第一の送受信部に対応する待ち行列テーブルに、少なくとも一つのセルが前記第二の型の第一の送受信部からの送信を待ち合わせていることを示すエントリがないときに、第二の型の第二の送受信部に対応づけられた待ち行列テーブルに、少なくとも一つのセルが前記第二の型の第二の送受信部からの送信を待ち合わせていることを示すエントリがあるかどうかを判断する段階と、で構成されることを特徴とする請求の範囲第4 項に記載の方法。６．更に、 h) 前記複数の第二の型の送受信部各々の待ち行列テーブルを順次巡回して、少なくとも一つのセルが第二の型の送受信部からの送信を待ち合わせていることを示すエントリが少なくとも一つはある第二の型の送受信部はどれかを判断する段階と、で構成されることを特徴とする請求の範囲第5 項に記載の方法。７．物理層が使用可能ビットレートセル待ち行列を備えたマスタ送受信部と少なくとも一つの第二の型の送受信部に接続された少なくとも一つの第一の型の送受信部とを有するセルベース通信ネットワークにおいて、前記マスタ送受信部におけるアベイラブルビットレートセル待ち行列のあふれを防ぐ方法であって、 a) 前記マスタ送受信部における前記アベイラブルビットレートセル待ち行列の追加容量が最小となったときを判断する段階と、 b) 前記マスタ送受信部から前記第一の型の送受信部へ信号を送信する段階であって、前記信号は、アベイラブルビットレートでセルを送信すべきではないことを示すという段階と、で構成される方法。８．前記マスタ送受信部における前記アベイラブルビットレートセル待ち行列は、前記第一の型の送受信部と前記マスタ送受信部との間の前記物理層の送信中のセルをセルあふれを起こさずに収容可能であるほどに充分な深さを有することを特徴とする請求の範囲第7 項に記載の方法。９．物理層が少なくとも一つの第二の型の送受信部に接続された第一の型の送受信部を有するセルベース通信ネットワークにおいて、前記物理層の帯域幅を割り当てる装置であって、 a) 前記第一の型の送受信部にグラントテーブルを構築するための手段であって、前記グラントテーブルは、前記物理層を介して前記第二の型の送受信部から前記第一の型の送受信部へセルを送信する機会であるセル機会に相当するグラントで構成されるものと、 b) 前記グラントテーブルにおいて必要とされるグラントの個数を決定して、前記送受信部が特定の送信速度でセルを送信できるようにするための手段と、 c) 前記グラントテーブルの複数のグラントを生成するための手段であって、前記複数のグラントはアドレスが前記第二の型の送受信部に対応づけられているものと、 d) 前記複数のグラントの前記グラントテーブル内の位置を最適化して、前記複数のグラントの間隔の変動を低減するための手段と、で構成される装置。 10．更に、前記多数のグラントの位置を最適化するための手段は、 e) 前記複数のグラントの最適な位置を判断して前記特定の送信速度を実現するための手段と、 f) 前記グラントテーブルを調べて、グラントが前記最適化位置に存在するかどうかを判断するための手段と、 g) 前記多数のグラントの第一の可能な位置を決定するための手段と、 h) 前記最適な位置にグラント位置の整数個分のオフセットを施すための手段と、 i) 前記多数のグラントの代替の可能な位置を判断するための手段と、 j) 前記第一の可能な位置と前記代替の可能な位置とから最終的なグラント位置を選択するための手段と、で構成されることを特徴とする請求の範囲第9 項に記載の装置。 11．物理層が少なくとも一つの第二の型の送受信部に接続された第一の型の送受信部を有するセルベース通信ネットワークにおいて、前記物理層の帯域幅を割り当てるための装置であって、 a) 前記第一の型の送受信部にグラントテーブルを構築するための手段であって、前記グラントテーブルは、前記第二の型の送受信部からのセルの送信の機会であるセル機会に相当するグラントで構成され、 b) 前記第二の型の送受信部から前記第一の型の送受信部へデータフィールドを送信するための手段であって、前記データフィールドは、使用可能ビットレートでの前記第一の型の送受信部への送信を待ち合わせている前記第二の型の送受信部に格納されたセルの個数を表すものと、 c) 前記第一の型の送受信部に待ち行列テーブルを構築するための手段であって、前記待ち行列テーブルは、前記第二の型の送受信部から前記第一の型の送受信部への送信を要求しているセルの個数を示すものと、 d) 前記グラントテーブルにセル機会が利用されていないことを示すエントリがあるかどうかを判断するための手段と、 e) 前記第一の型の送受信部内の前記待ち行列テーブルに少なくとも一つのセルが前記第二の型の送受信部からの送信を待ち合わせていることを示すエントリが少なくとも一つあるかどうかを判断するための手段と、 f) 前記第二の型の送受信部のアドレスに対応するアドレスをもつグラントを生成するための手段と、で構成される装置。 12．更に、複数の第二の型の送受信部がデータフィールドを送信し、前記データフィールドは、アベイラブルビットレートで前記第一の型の送受信部への送信を待ち合わせている第二の型の代表的な送受信部内に格納されたセルの個数を表し、前記装置は、更に、 g) 前記第一の型の送受信部に複数の待ち行列テーブルを構築するための手段であって、前記複数の待ち行列テーブルは、前記複数の第二の型の送受信部からの送信を要求しているセルの個数を示すという手段で、構成されることを特徴とする請求の範囲第11項に記載の装置。 13．更に、 g) 第二の型の第一の送受信部に対応づけられた待ち行列テーブルに少なくとも一つのセルが前記第二の型の第一の送受信部からの送信を待ち合わせていることを示すエントリがなくなるときを決定するための手段と、 h) 第二の型の第二の送受信部に対応づけられた待ち行列テーブルには少なくとも一つのセルが前記第二の型の第二の送受信部からの送信を待ち合わせていることを示すエントリがあるかどうかを決定するための手段と、で構成されることを特徴とする請求の範囲第12項に記載の装置。 14．更に、 i) 前記複数の第二の型の送受信部各々の待ち行列テーブルを順次巡回して、少なくとも一つのセルが前記第二の型の送受信部からの送信を待ち合わせていることを示すエントリを少なくとも一つ備えた第二の型の送受信部はどれかを決定するための手段で、構成されることを特徴とする請求の範囲第13項に記載の装置。 15．物理層が使用可能ビットレートセル待ち行列を備えたマスタ送受信部と少なくとも一つの第二の型の送受信部に接続された少なくとも一つの第一の型の送受信部とを有するセルベース通信ネットワークにおいて、前記マスタ送受信部におけるアベイラブルビットレートセル待ち行列あふれを防ぐための装置であって、 a) 前記マスタ送受信器における前記アベイラブルビットレートセル待ち行列の追加容量が最小になるときを決定するための手段と、 b) 前記マスタ送受信部から前記第一の型の送受信部へ信号を送信するための手段であって、前記信号は、アベイラブルビットレートでセルを送信すべきではないことを示すという手段と、で構成される装置。 16．前記マスタ送受信部における前記アベイラブルビットレートセル待ち行列は、前記第一の型の送受信部と前記マスタ送受信部との間の前記物理層の送信中のセルをセルあふれを起こすことなく収容できるほどに充分な深さを有することを特徴とする請求の範囲第15項に記載の装置。