JP4732632B2 - 通信システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数の装置が時分割多重アクセス型の通信を伝送媒体（下りと上りの通信媒体は共通であってもよい）で行う通信システムの通信方式に関するもので、親局で子局の間の遅延時間に基づいて送信間隔を調整する通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
伝送システムの役割は、通信端末から送られてくる信号（情報）を効率よく、正確に相手側の端末に伝送することである。さらに複数の通信端末間の通信を単一の通信媒体で実現する際には多重化方式が用いられる。
【０００３】
（多重化方式）
複数の装置が単一の通信媒体を共用して互いに通信するためには、ある装置が送信した信号を、他の装置が送信した信号と区別して判読できることが必要である。
【０００４】
このためのアクセス方式は、一般に多重アクセス方式と呼ばれ、本発明はその中の時分割多重アクセス方式に関わるものである。
【０００５】
（時分割多重アクセス方式）
時分割多重アクセス方式は、各装置が送信する時間を違えることにより複数の装置が送信する信号の区別を可能とする方式である。
【０００６】
時分割多重アクセス方式においては、ある時点で通信媒体に信号を送信する装置の数は常に１以下であり、信号の衝突が発生しないように制御される。従って、その通信媒体から信号を受信する装置は他の装置からのデータを全て判読することが可能となる。
【０００７】
次に、時分割多重アクセス方式の種類について説明する。時分割多重アクセス方式には、すべての装置が同一の手続きで多重アクセスを制御するものと、ある装置が一元的に多重アクセスを制御するものの２種類に大別される。
【０００８】
説明の便宜上、前者を「自律型」時分割多重アクセス方式、後者を「集中制御型」時分割多重アクセス方式と呼ぶこととする。「自律型」時分割多重アクセス方式の例としては、イーサネットやトークンリングなどがある。
【０００９】
（「集中制御型」時分割多重アクセス方式）
「集中制御型」時分割多重アクセス方式の代表的な例として、電信電話技術委員会の標準ＪＴ−Ｇ９８３．１（以下Ｇ９８３．１と略す）について概説する。
【００１０】
Ｇ９８３．１は、「ＦＴＴＨ型の通信媒体を用いて通信（ないし放送）事業者と、その利用者間の通信システムで利用されている。図４に構成を示す。
【００１１】
Ｇ９８３．１において、通信システムは図４に示す装置Ａと装置Ｂの２種類の装置で構成される。
【００１２】
Ｇ９８３．１が実現する通信は、装置Ａ対装置Ｂ群の「１対多数」の通信である。装置Ａと装置Ｂは図４の下り用通信媒体と上り用通信媒体にて相互に接続され、装置Ａが送信する信号は下り用通信媒体を介して全ての装置Ｂに到達する。
全ての装置Ｂが送信する信号は上り用通信媒体を介して装置Ａに達するが、この上りの通信の方式として「集中制御型」時分割多重アクセス方式が使用されている。
【００１３】
（基本アクセス制御方式）
Ｇ９８３．１では装置Ａが時分割多重アクセスの一元的制御を担当する。その基本的な手続は、
１）装置Ａが下り用通信媒体を介して特定の装置Ｂの上り送信を許可する信号を送信する。この信号の中では装置Ｂが上り信号を送信することができる期間が限定されている。
【００１４】
２）上り送信の許可の通知を受信した装置Ｂは、規定の送信期間の範囲内で上り信号を上り用通信媒体に送信する。
【００１５】
（遅延時間の問題）
時分割多重アクセス方式で問題となるのは、信号の送受信を行う装置間の信号伝達時間（以下、遅延時間と称する）に差がある場合である。
【００１６】
図４の装置Ａ／装置Ｂ−１間の遅延時間と、装置Ａ／装置Ｂ−２間の遅延時間に差がある場合を例に取り、図５を用いて説明する。
【００１７】
今、装置Ａと装置Ｂ−１間の遅延時間が、装置Ａと装置Ｂ−２間の遅延時間に比べて長いとする。
【００１８】
装置Ａはまず、装置Ｂ−１に対して送信許可信号を送信し（Ｓ１）、装置Ｂ−１がこれに応えて上り信号を期間ｍｐ１の間送信する（Ｓ２）。次に、装置Ａは、装置Ｂ−１の期間ｍｐ１における応答を期間ｍｑ１（＝ｍｐ１）の間で受信する（Ｓ２）。
【００１９】
次に装置Ａは、装置Ｂ−２に対して送信許可信号を送信し（Ｓ４）、装置Ｂ−２が受信して、期間ｍｐ２の間、これに応えた応答信号を装置Ａに送信する（Ｓ５）。装置Ａは期間ｍｑ２（＝ｍｐ２）の間、この応答信号を受信する（Ｓ５）。次に、装置Ａは他の装置Ｂに送信許可信号を送信する（Ｓ７）。
【００２０】
この例で装置Ｂ−１の上り信号の送信可能な時間の最大値は、装置Ａが装置Ｂ−１宛の送信許可信号を送信したときから、装置Ｂ−２宛の送信許可信号を送信するまでの装置Ａの送信周期をＴ、装置Ａが装置Ｂ−１に送信許可信号を送信してから装置Ｂ−１から応答を受けるまでの上り信号の遅延時間をｄ１、装置Ａが装置Ｂ−２に対して送信許可信号を送信して、装置Ｂ−２から応答を受けるまでの上り信号の遅延時間をｄ２とすると、
装置Ｂ−１の上り信号の送信可能な時間の最大値ｍｐは
ｍｐ＝Ｔ−ｄ１＋ｄ２＝Ｔ−（ｄ１−ｄ２）
である。
【００２１】
ｄ１とｄ２の値を計測して通信媒体の使用効率を改善する手段については後述するが、仮にそのような手段を用いない、すなわちｄ１とｄ２の具体的な値を逐一測定することはしないとすると、上記ｍｐを求めるためにはｄ１の代わりに多くともそれ以上の遅延時間は生じないはずであると見込まれる値ｄｍａｘを、ｄ２の代わりには少なくともそれ以上の遅延時間は生じるはずであると見込まれる値ｄｍｉｎを用いて
ｍｐ’＝Ｔ−（ｄｍａｘ−ｄｍｉｎ）
と計算せざるをえない。結局、期間Ｔの間に上り通信に使用できる時間は上記ｍｐ’であるから、この間の上り用通信媒体の使用効率は
ｍｐ’／Ｔ＝１−（ｄｍａｘ−ｄｍｉｎ）／Ｔ
となり、系で見込まれる遅延時間ｄｍａｘとｄｍｉｎの差が大きい場合、例えば装置Ａと装置Ｂ間の通信媒体の長さに大きな差があり得る場合に通信媒体の使用効率が低下する。
【００２２】
このため、遅延時間を測定し装置Ｂが送信するタイミングを調整している。Ｇ９８３．１では、
ａ）装置Ａは、特定の装置Ｂに対して、遅延時間を測定するための信号ｋ１を送信する。
【００２３】
ｂ）装置Ａからの待ち時間を測定するための信号ｋ１を受信した装置Ｂは、即座にこれに答えて上り信号ｋ２を装置Ａに送信する。
【００２４】
ｃ）装置Ａは、上記信号（ｋ１、ｋ２）の送受信間の時間（＝遅延時間）を測定する。
【００２５】
ｄ）装置Ａは装置Ｂの上り送信を許可する信号を送信する。この信号の中では装置Ｂが上り信号を送信することができる期間が限定されていることに加えて、装置Ｂが装置Ａからの当該上り送信を許可する信号を受信してから、上り送信を開始するまでに待機すべき時間が指定されている。
【００２６】
ｅ）この信号を受信した装置Ｂは、指定された時間だけ待った後に上り信号を送信する。
【００２７】
例えば、遅延時間の調整の結果、装置Ａは装置Ｂ−１に対してｄｅ１だけ、装置Ｂ−２に対してはｄｅ２だけ送信の遅延を指定したとする。この場合の上り通信媒体の使用効率は、
１−（（ｄ１＋ｄｅ１）−（ｄ２＋ｄｅ２））／Ｔ
となる。
【００２８】
装置Ａは、ｄ１＋ｄｅ１とｄ２＋ｄｅ２がおよそ同じ値になるようにｄｅ１とｄｅ２を指定することにより上り用通信媒体の使用効率の改善をはかっていた。
【００２９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような方式（Ｇ９８３．１）では、子局である装置Ｂには、少なくとも装置Ａからの遅延時間を測定するための信号ｋ１を受信するための機能、指定された時間だけ上り信号の送信を遅延させる機能等が必要であるから装置Ｂの構成が複雑で高価になるという課題があった。
【００３０】
また、親局である装置Ａにも１）装置Ｂからの上り送信を起動するための送信手続きと、２）遅延時間を計測するための送受信手続きの両方の手続きを実施する必要があり、その分構成が複雑になるという課題がある。さらに、遅延時間計測のための送受信手続きを実施している間は、装置Ｂからの本来の上り送信はできないから、その分上り通信媒体の使用効率が低下するという課題があった。
【００３１】
本発明は以上の課題を解決するためになされたもので、子局の構成を簡単にして、かつ通信媒体の使用効率を向上させることができる時分割多重アクセスの通信方式を採用した通信システムの親局を得ることを目的とする。
【００３２】
【課題を解決するための手段】
本発明の通信システムは、下り通信媒体、上り通信媒体を用いて親局と複数の子局とが１対多の時分割多重通信を行う通信システムにおいて、
前記親局は、
宛先子局を識別する符号を含む送信許可メッセージを生成する送信許可信号生成部と、
各子局に対する前記送信許可メッセージの送信間隔を設定するシステム制御部と、
前記送信許可メッセージを前記下り信号媒体に送信する送信回路と、
前記送信回路が送信する前記送信許可メッセージの送信時間と、該送信許可メッセージに応答した前記宛先子局からの応答信号の受信時間とに基づいて遅延時間を計測する遅延時間計測部と、
を備え、
前記遅延時間計測部は、第一の子局に対する第一の遅延時間と、前記親局が該第一の子局からの上り応答信号の受信の次に上り応答信号を受信する子局である第二の子局に対する第二の遅延時間とを計測し、
前記システム制御部は、前記第一の遅延時間、前記第二の遅延時間、および前記第一の子局に指示する上り信号の送信可能期間に基づいて、前記第一の子局からの上り信号と前記第二の子局からの上り信号とが衝突しないように前記第一の子局への送信許可メッセージの送信から前記第二の子局への送信許可メッセージの送信までの間隔を設定し、
前記子局は、前記親局から送信許可メッセージを受信したとき、該送信許可メッセージに自身を識別する符号を含む場合には、直ちに該子局の識別符号を含めた上り応答信号を送信する手段を備えたことを要旨とする。
【００３３】
【発明の実施の形態】
本発明は、１対多の通信を行う「集中制御型」時分割多重アクセス方式において、複数の装置が共用する通信媒体の使用効率を改善するための方式である。
【００３４】
時分割多重アクセス方式における通信媒体の使用効率を上げるためには、時分割多重アクセスを制御する装置（装置Ａ：親局）と、制御される装置（装置Ｂ：子局）の間の信号伝達において、通信媒体（光ケーブルなど）の長さの相違による信号の遅延時間の差がある場合に、これを考慮した制御を実施することが必要となる。
【００３５】
従来技術は、装置Ａの送信タイミングを固定にして装置Ｂに多くの遅延時間を調整する処理を要求していたのに対し、本実施の形態ではこの一切を排除することによって装置Ｂが具備すべき機能を軽減せしめるとともに、従来技術に対して通信媒体の使用効率をより高めることができるようにしている。
【００３６】
図１は本実施の形態の通信システムの親局の概略構成図である。図１のシステムは、１）単一の装置Ａと複数の装置Ｂ（Ｂ−１、Ｂ−２）が１対多の通信を行うシステムであって、２）装置Ａが送信する信号はすべての装置Ｂに到達可能であり、３）かつすべての装置Ｂが送信する信号は、装置Ａに到達可能である。
【００３７】
また、本実施の形態は通信方式であるので、これを適用するシステムの物理的構成については上記１）〜３）を満たすことの他には特に制限はない。また、本発明においては便宜上「装置Ａ」、「装置Ｂ」なる用語を用いるが、これらについてもその物理的形態に一切の制限はなく、これらがある物理的な装置の１機能部位であっても、装置Ａと装置Ｂが物理的には単一の装置であっても構わない。
【００３８】
また、装置Ａから装置Ｂ方向への通信を“下り”、装置Ｂから装置Ａ方向の通信を“上り”と称する。
【００３９】
また、図１はＰＯＮ（Passive Optical Network）を使用したインターネット接続用アクセス網の親局である装置Ａに本実施の形態の方式を採用している。ＰＯＮは、一般に放射状に分岐された光ファイバで構成される。時分割多重アクセスはこの形態のネットワークを用いて複数の利用者から通信事業者の局までの通信を実現するのに適している。また光ファイバは他の通信媒体に比べて伝送可能距離が長く、各利用者と通信事業者の局との遅延時間の差も大きくなりがちである。さらにインターネット接続では、全ての通信はＩＰのパケットとなるので、より時分割多重方式になじみやすい。
【００４０】
図１に示すように、親局である装置Ａは、送信許可メッセージを組み立てる送信許可信号生成部１０と、送信許可信号生成部１０に対してメッセージの生成を起動するタイミングを与える送信許可信号送信タイミング計算部９とを備えている。
【００４１】
装置Ａが送信する送信許可メッセージには、そのメッセージがどの装置Ｂに宛てられたメッセージであるかを識別するための符号を含み、そのメッセージを受信した装置Ｂが応答信号を送信するにあたって、送信を継続することが許される時間（送信可能期間）が示される。
【００４２】
装置Ａは本発明が示す時分割多重アクセス制御の機能の他に、元来装置Ｂに対して一般のデータを送信する機能を有し、このためのデータ送信処理部１を備える。
【００４３】
装置Ａは送信許可メッセージと、それ以外に一般のデータを下り通信媒体７に送信する。装置Ａはデータ送信処理部１からの一般のデータと、送信許可信号生成部１０からの送信許可メッセージを多重化するための多重器５、多重化された信号を下り通信媒体７に送信するための送信回路６を備えている。
【００４４】
装置Ａは上り通信媒体４を介して各装置Ｂからの応答信号を受信する。この応答信号には装置Ｂから装置Ａに送られる一般のデータを含めて良い。
【００４５】
装置Ａは、上り通信回線４からの信号を受信するための受信回路３、受信した上り応答信号から遅延時間を計測するための遅延時間計測部８、受信応答信号の中に含まれる一般のデータの受信処理を実施するデータ受信処理部２を備える。
【００４６】
装置Ａはシステム制御部１１を備える。システム制御部１１は装置Ａが備える前記各部の連係動作に必要な制御を実施する。
【００４７】
なお、装置Ａが送信した送信許可メッセージを受信した装置Ｂは、そのメッセージに含まれる装置Ｂを識別するための符号が自身を示している場合、即座（「実現可能な一定の期間内」を意図する）に装置Ａに対して応答信号を送信する。この応答信号にはどの装置Ｂからの応答信号であるかを識別するための符号が含まれている。装置Ｂは、この応答信号に装置Ａ向けの一般のデータを含めてもよい。装置Ｂが応答信号を送信できる期間は、当該応答信号の契機となった装置Ａからの送信許可メッセージに含まれる送信可能期間を上限とする。
【００４８】
本実施の形態において、装置Ｂに要求する動作は、上記の装置Ａからの送信許可メッセージの受信に伴って即座に応答する機能のみである。従来技術が装置Ｂに対して後述の遅延時間の調整に関して多くの処理を要求していたことに対して、本実施の形態ではそのほとんどを排除している。これにより、本発明の装置Ｂは従来技術に比べて非常に簡便なものとなる。
【００４９】
上記のように構成された親機である装置Ａの集中制御型の時分割多重アクセス方式について以下に動作を説明する。
【００５０】
本実施の形態では、複数の装置Ｂから装置Ａへの信号送信が衝突することを防ぐために時分割多重アクセス方式を用いる。
【００５１】
＜実施の形態＞
本実施の形態１では、例えばシステム起動直後など、装置Ａが各装置Ｂについての後述の遅延時間の計測を終えていない段階における送信許可メッセージの送信タイミングの決定方法ならびに遅延時間の計測方法について説明する。装置Ａは各装置Ｂについての遅延時間が計測できているならば、上り通信媒体の使用効率を上げるため送信許可メッセージの送信タイミングを調整することができるが、この方式については後述の実施の形態２で説明する。
【００５２】
図２に装置Ａが各装置Ｂについての後述の遅延時間の計測を終えていない段階における送信許可メッセージの送信、ならびにそれに対応した装置Ｂからの応答のシーケンスを示す。
【００５３】
図２において、装置Ａはまず装置Ｂ−１に対して送信許可メッセージＳ１０を送信し、その後装置Ｂ−２に対して送信許可メッセージＳ１２を送信する。装置Ａはその後他の装置Ｂに対して送信許可メッセージＳ１４を送信してゆくが、Ｓ１４送信以降のシーケンスは同様であるので、装置Ａ、装置Ｂ−１、Ｂ−２間のシーケンスのみを説明する。
【００５４】
図２は縦軸は時間、横軸は距離を意図して示している。図２は装置Ａから装置Ｂ−１までの距離が同じく装置Ｂ−２までの距離にくらべて長い場合の例である。
【００５５】
装置Ａは装置Ｂ−１に対する送信許可メッセージＳ１０を時間ｔ１において送信し、ｔ１から期間Ｔの後に装置Ｂ−２に対する送信許可メッセージＳ１２を送信する。
【００５６】
装置Ａは装置Ｂ−１、Ｂ−２に対するこれら一連の送信許可メッセージの送信に当たって、装置Ｂ−１ならびにＢ−２からの応答信号が衝突することがないように、各送信許可信号の送信タイミング、ならびにそれらの送信許可信号の中で装置Ｂに対して上り応答信号の送信を許可する送信可能期間を制御する。
【００５７】
装置Ａのシステム制御部１１は送信許可信号送信タイミング計算部９に対して各装置Ｂに対する送信許可メッセージの送信間隔を設定する。図２の装置Ｂ−１、装置Ｂ−２についての例では、システム制御部１１は送信許可信号送信タイミング計算部９に装置Ｂ−１に対する送信許可メッセージを送信してから、装置Ｂ−２に対する送信許可メッセージを送信するまでの期間Ｔを設定する。なお、装置Ｂ−１に対して最終的に（実施の形態２で後述する遅延時間の調整を実施した後に）上り応答送信を許可する送信可能期間は、この場合の期間Ｔを上限とするので、期間Ｔは装置Ｂ−１に対してどのくらいの期間上り応答送信をさせるべきか（要求送信可能期間）の要求に対して、この期間以上の値に設定すればよい。
【００５８】
送信許可信号送信タイミング計算部９は、システム制御部１１からの設定に従い、送信間隔を計時して、送信許可信号を送信すべきタイミングになると送信許可信号生成部１０に送信許可メッセージの生成を指示する。図２の例では装置Ｂ−１に対する送信許可メッセージの送信を時間ｔ１に送信許可信号生成部１０に対して指示し、それから期間Ｔを計時したならば装置Ｂ−２に対する送信許可信号の生成を送信許可信号生成部１０に指示する。
【００５９】
システム制御部１１は送信許可信号生成部１０に対して各装置Ｂに対する送信許可メッセージに含めるべき送信可能期間の値を設定する。この値は、図２の装置Ｂ−１に対しては、多くとも
Ｔ−Δｍａｘ
とする。
【００６０】
ここでΔｍａｘは装置Ａが装置Ｂに対して送信許可メッセージを送信してから、これに対応する装置Ｂからの上り応答信号を受信するまでの時間（遅延時間）について、この遅延時間の差の最大値（の推定値）である。
【００６１】
Δｍａｘは通信システムの物理的な形態から容易に推定できる。
【００６２】
例えば、装置Ａと複数の装置Ｂが光ファイバで接続されていて、これらを接続する光ファイバ長が長くともＬｍａｘ、短くともＬｍｉｎである場合、Δｍａｘ’はおよそ（Ｌｍａｘ − Ｌｍｉｎ）×２の長さの光ファイバを信号が伝達する時間、すなわち通信媒体長の最大差の往復の伝送遅延に装置Ｂの内部の遅延のばらつきなどを加味すれば計算できる。
【００６３】
図２で、時間ｔ１に送信許可信号生成部に生成された装置Ｂ−１に対する送信許可メッセージは多重器５、送信回路６を経て下り通信媒体７に送信される（図２のＳ１０）。
【００６４】
Ｓ１０を受信した装置Ｂ−１は、これが自身宛の送信許可メッセージであるので、即座に上り応答信号を送信する（Ｓ１１）。
【００６５】
いま、装置Ａが装置Ｂ−１宛の送信許可メッセージＳ１０を送信してから装置Ｂ−１からの上り応答信号Ｓ１１を受信するまでの遅延時間をｄ１とすると、Ｓ１０中で示されている送信可能期間はＴ−Δｍａｘであるから、装置Ａが装置Ｂ−１からの上り応答信号を受信し終える時間は遅くとも、
ｔ１ ＋ ｄ１ ＋（Ｔ−Δｍａｘ） …（１）
一方、装置Ａが装置Ｂ−２宛の送信許可メッセージＳ１２を送信してから装置Ｂ−２からの上り応答信号Ｓ１３を受信するまでの遅延時間をｄ２とすると、装置Ａが装置Ｂ−２からの上り応答信号を受信し始める時間は、
ｔ１ ＋ Ｔ ＋ ｄ２ …（２）
従って、（２）−（１）は、
Δｍａｘ −（ｄ１−ｄ２） …（３）
と計算される。
【００６６】
（３）は明らかに正の値となる。すなわち、上記方式に従う限り装置Ｂからの上り信号が衝突することはない。
【００６７】
装置Ａの送信許可信号送信タイミング計算部９は、ある装置Ｂに対する送信許可メッセージを送信すべきタイミングになると送信許可信号生成部１０に対してメッセージの生成を指示するが、同時に遅延時間計測部８に対しても当該装置Ｂについての遅延時間の計測を開始することを指示する。
【００６８】
この指示を受けとった遅延時間計測部８は、その時点から該当する装置Ｂについての遅延時間の計測を開始する。
【００６９】
装置Ｂからの上り応答信号は上り通信媒体４、受信回路３をへて遅延時間計測部８に伝達される。遅延時間計測部８はいずれかの装置Ｂからの上り応答信号を受け取るとその上り応答信号に含まれている装置Ｂを特定するための符号を検査して送信元の装置Ｂを特定し、その装置Ｂについて計測中の遅延時間の計測を停止し、結果としてその装置Ｂについての遅延時間の値を得る。
【００７０】
図２の例では装置Ｂ−１に対する送信許可メッセージＳ１０の送信、およびこれに対する装置Ｂ−１からの上り応答信号の受信の結果、遅延時間計測部８は装置Ｂ−１の遅延時間ｄ１を計測する。同様に装置Ｂ−２に対して遅延時間ｄ２を計測する。
【００７１】
遅延時間計測部８は各装置Ｂについての遅延時間の計測結果をシステム制御部１１に通達する。
【００７２】
＜実施の形態２＞
本実施の形態２では、前記実施の形態１にて説明した方式により、装置Ａが各装置Ｂについての遅延時間の計測結果を得た後に、上り通信媒体をより効率よく使用するために、送信許可メッセージの送信タイミングを変更する方式について説明する。
【００７３】
図３は、装置Ｂ−１ならびに装置Ｂ−２についての遅延時間計測結果を得た装置Ａが、送信許可メッセージの送信タイミングを変更し、装置Ｂに対してより長い送信可能期間を通知する場合のシーケンスの例である。
【００７４】
装置Ａのシステム制御部１１は、遅延時間計測部８から各装置Ｂについての遅延時間計測結果を得ると、送信許可信号送信タイミング計算部９に設定する各装置Ｂに対する送信許可メッセージの送信間隔を変更（遅延時間の調整）する。
【００７５】
図２、図３の装置Ｂ−１、装置Ｂ−２についての例では、システム制御部１１は送信許可信号送信タイミング計算部９に装置Ｂ−１に対する送信許可メッセージを送信してから、装置Ｂ−２に対する送信許可メッセージを送信するまでの期間を、遅延時間調整前（図２）ではＴと設定している。
【００７６】
システム制御部１１は、遅延時間計測部８から、装置Ｂ−１、Ｂ−２についてそれぞれ遅延時間がｄ１、ｄ２であることを得たならば、装置Ｂ−１に対する送信許可メッセージを送信してから、装置Ｂ−２に対する送信許可メッセージを送信するまでの期間を
Ｔｐ ＝ Ｔ ＋（ｄ１−ｄ２）
に変更して、送信許可信号送信タイミング計算部９に設定する（遅延時間の調整：図３）。
【００７７】
装置Ａのシステム制御部１１は、上記送信許可メッセージの送信間隔の設定を変更する際には、併せて送信許可信号生成部１０に設定する送信可能期間を変更できる。
【００７８】
図２、図３の装置Ｂ−１、装置Ｂ−２についての例では、システム制御部１１は送信許可信号生成部１０に装置Ｂ−１に対する送信許可メッセージに含める送信可能期間を遅延時間調整前（図２）では多くとも（Ｔ−Δｍａｘ）と設定している。
【００７９】
システム制御部１１は、上記送信許可メッセージの送信間隔の設定を変更（ＴからＴｐ）するならば、装置Ｂ−１に対する送信許可メッセージに含める送信可能期間を遅延時間調整後（図３）では
Ｔ
を限度に変更できる。
【００８０】
装置Ａのシステム制御部１１が、図３の例のように装置Ｂ−１に対する送信許可メッセージを送信してから、装置Ｂ−２に対する送信許可メッセージを送信するまでの間隔をＴｐ（＝Ｔ＋(ｄ１−ｄ２)）に、装置Ｂ−１についての送信可能期間をＴに変更した場合、図３で、時間ｔ１に送信許可信号生成部に生成された装置Ｂ−１に対する送信許可メッセージは多重器５、送信回路６を経て下り通信媒体７に送信される（図３のＳ２０）。
【００８１】
Ｓ２０を受信した装置Ｂ−１は、これが自身宛の送信許可メッセージであるので、即座に上り応答信号を送信する（Ｓ２１）。
【００８２】
装置Ａが装置Ｂ−１宛の送信許可メッセージＳ２０を送信してから装置Ｂ−１からの上り応答信号Ｓ２１を受信するまでの遅延時間はすでにｄ１と計測されている。Ｓ２０中で示されている送信可能期間はＴであるから、装置Ａが装置Ｂ−１からの上り応答信号を受信し終える時間は遅くとも、
ｔ１ ＋ ｄ１ ＋ Ｔ …（４）
一方、装置Ａが装置Ｂ−２宛の送信許可メッセージＳ２２を送信してから装置Ｂ−２からの上り応答信号Ｓ２３を受信するまでの遅延時間はｄ２であるので、装置Ａが装置Ｂ−２からの上り応答信号を受信し始める時間は、
ｔ１ ＋ Ｔｐ ＋ ｄ２＝ｔ１＋Ｔ＋ｄ１ …（５）
（４）と（５）は同じ値（同時刻）である。すなわち、上記方式に従って遅延時間の調整を実施する場合も、装置Ｂからの上り信号が衝突することはない。
【００８３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、子局に要求する手続きをごく簡素な手続きに限定することができるので、子局の構成を簡単にし、子局を安価に提供させることができるという効果が得られている。
【００８４】
また、遅延時間の計測に専用の手続きを用いる必要を除いているので、より多くの時間を本来の上り送信に当てることを可能とし、上り通信媒体の使用効率を高める効果が得られている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態の通信システムの親局の概略構成図である。
【図２】本実施の形態に係わる遅延時間の計測を説明するシーケンス図である。
【図３】本実施の形態の送信間隔の調整後のシーケンス図である。
【図４】一対多の通信システムの構成図である。
【図５】従来の送信間隔、遅延時間の調整を説明するシーケンス図である。
【符号の説明】
１ データ送信処理部
２ データ受信処理部
３ 受信回路
４ 上り通信媒体
５ 多重器
６ 送信回路
７ 下り通信媒体
８ 遅延時間計測部
９ 送信許可信号送信タイミング計算部
１０ 送信許可信号生成部
１１ システム制御部
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数の装置が時分割多重アクセス型の通信を伝送媒体（下りと上りの通信媒体は共通であってもよい）で行う通信システムの通信方式に関するもので、親局で子局の間の遅延時間に基づいて送信間隔を調整する通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
伝送システムの役割は、通信端末から送られてくる信号（情報）を効率よく、正確に相手側の端末に伝送することである。さらに複数の通信端末間の通信を単一の通信媒体で実現する際には多重化方式が用いられる。
【０００３】
（多重化方式）
複数の装置が単一の通信媒体を共用して互いに通信するためには、ある装置が送信した信号を、他の装置が送信した信号と区別して判読できることが必要である。
【０００４】
このためのアクセス方式は、一般に多重アクセス方式と呼ばれ、本発明はその中の時分割多重アクセス方式に関わるものである。
【０００５】
（時分割多重アクセス方式）
時分割多重アクセス方式は、各装置が送信する時間を違えることにより複数の装置が送信する信号の区別を可能とする方式である。
【０００６】
時分割多重アクセス方式においては、ある時点で通信媒体に信号を送信する装置の数は常に１以下であり、信号の衝突が発生しないように制御される。従って、その通信媒体から信号を受信する装置は他の装置からのデータを全て判読することが可能となる。
【０００７】
次に、時分割多重アクセス方式の種類について説明する。時分割多重アクセス方式には、すべての装置が同一の手続きで多重アクセスを制御するものと、ある装置が一元的に多重アクセスを制御するものの２種類に大別される。
【０００８】
説明の便宜上、前者を「自律型」時分割多重アクセス方式、後者を「集中制御型」時分割多重アクセス方式と呼ぶこととする。「自律型」時分割多重アクセス方式の例としては、イーサネットやトークンリングなどがある。
【０００９】
（「集中制御型」時分割多重アクセス方式）
「集中制御型」時分割多重アクセス方式の代表的な例として、電信電話技術委員会の標準ＪＴ−Ｇ９８３．１（以下Ｇ９８３．１と略す）について概説する。
【００１０】
Ｇ９８３．１は、「ＦＴＴＨ型の通信媒体を用いて通信（ないし放送）事業者と、その利用者間の通信システムで利用されている。図４に構成を示す。
【００１１】
Ｇ９８３．１において、通信システムは図４に示す装置Ａと装置Ｂの２種類の装置で構成される。
【００１２】
Ｇ９８３．１が実現する通信は、装置Ａ対装置Ｂ群の「１対多数」の通信である。装置Ａと装置Ｂは図４の下り用通信媒体と上り用通信媒体にて相互に接続され、装置Ａが送信する信号は下り用通信媒体を介して全ての装置Ｂに到達する。
全ての装置Ｂが送信する信号は上り用通信媒体を介して装置Ａに達するが、この上りの通信の方式として「集中制御型」時分割多重アクセス方式が使用されている。
【００１３】
（基本アクセス制御方式）
Ｇ９８３．１では装置Ａが時分割多重アクセスの一元的制御を担当する。その基本的な手続は、
１）装置Ａが下り用通信媒体を介して特定の装置Ｂの上り送信を許可する信号を送信する。この信号の中では装置Ｂが上り信号を送信することができる期間が限定されている。
【００１４】
２）上り送信の許可の通知を受信した装置Ｂは、規定の送信期間の範囲内で上り信号を上り用通信媒体に送信する。
【００１５】
（遅延時間の問題）
時分割多重アクセス方式で問題となるのは、信号の送受信を行う装置間の信号伝達時間（以下、遅延時間と称する）に差がある場合である。
【００１６】
図４の装置Ａ／装置Ｂ−１間の遅延時間と、装置Ａ／装置Ｂ−２間の遅延時間に差がある場合を例に取り、図５を用いて説明する。
【００１７】
今、装置Ａと装置Ｂ−１間の遅延時間が、装置Ａと装置Ｂ−２間の遅延時間に比べて長いとする。
【００１８】
装置Ａはまず、装置Ｂ−１に対して送信許可信号を送信し（Ｓ１）、装置Ｂ−１がこれに応えて上り信号を期間ｍｐ１の間送信する（Ｓ２）。次に、装置Ａは、装置Ｂ−１の期間ｍｐ１における応答を期間ｍｑ１（＝ｍｐ１）の間で受信する（Ｓ２）。
【００１９】
次に装置Ａは、装置Ｂ−２に対して送信許可信号を送信し（Ｓ４）、装置Ｂ−２が受信して、期間ｍｐ２の間、これに応えた応答信号を装置Ａに送信する（Ｓ５）。装置Ａは期間ｍｑ２（＝ｍｐ２）の間、この応答信号を受信する（Ｓ５）。次に、装置Ａは他の装置Ｂに送信許可信号を送信する（Ｓ７）。
【００２０】
この例で装置Ｂ−１の上り信号の送信可能な時間の最大値は、装置Ａが装置Ｂ−１宛の送信許可信号を送信したときから、装置Ｂ−２宛の送信許可信号を送信するまでの装置Ａの送信周期をＴ、装置Ａが装置Ｂ−１に送信許可信号を送信してから装置Ｂ−１から応答を受けるまでの上り信号の遅延時間をｄ１、装置Ａが装置Ｂ−２に対して送信許可信号を送信して、装置Ｂ−２から応答を受けるまでの上り信号の遅延時間をｄ２とすると、
装置Ｂ−１の上り信号の送信可能な時間の最大値ｍｐは
ｍｐ＝Ｔ−ｄ１＋ｄ２＝Ｔ−（ｄ１−ｄ２）
である。
【００２１】
ｄ１とｄ２の値を計測して通信媒体の使用効率を改善する手段については後述するが、仮にそのような手段を用いない、すなわちｄ１とｄ２の具体的な値を逐一測定することはしないとすると、上記ｍｐを求めるためにはｄ１の代わりに多くともそれ以上の遅延時間は生じないはずであると見込まれる値ｄｍａｘを、ｄ２の代わりには少なくともそれ以上の遅延時間は生じるはずであると見込まれる値ｄｍｉｎを用いて
ｍｐ’＝Ｔ−（ｄｍａｘ−ｄｍｉｎ）
と計算せざるをえない。結局、期間Ｔの間に上り通信に使用できる時間は上記ｍｐ’であるから、この間の上り用通信媒体の使用効率は
ｍｐ’／Ｔ＝１−（ｄｍａｘ−ｄｍｉｎ）／Ｔ
となり、系で見込まれる遅延時間ｄｍａｘとｄｍｉｎの差が大きい場合、例えば装置Ａと装置Ｂ間の通信媒体の長さに大きな差があり得る場合に通信媒体の使用効率が低下する。
【００２２】
このため、遅延時間を測定し装置Ｂが送信するタイミングを調整している。Ｇ９８３．１では、
ａ）装置Ａは、特定の装置Ｂに対して、遅延時間を測定するための信号ｋ１を送信する。
【００２３】
ｂ）装置Ａからの待ち時間を測定するための信号ｋ１を受信した装置Ｂは、即座にこれに答えて上り信号ｋ２を装置Ａに送信する。
【００２４】
ｃ）装置Ａは、上記信号（ｋ１、ｋ２）の送受信間の時間（＝遅延時間）を測定する。
【００２５】
ｄ）装置Ａは装置Ｂの上り送信を許可する信号を送信する。この信号の中では装置Ｂが上り信号を送信することができる期間が限定されていることに加えて、装置Ｂが装置Ａからの当該上り送信を許可する信号を受信してから、上り送信を開始するまでに待機すべき時間が指定されている。
【００２６】
ｅ）この信号を受信した装置Ｂは、指定された時間だけ待った後に上り信号を送信する。
【００２７】
例えば、遅延時間の調整の結果、装置Ａは装置Ｂ−１に対してｄｅ１だけ、装置Ｂ−２に対してはｄｅ２だけ送信の遅延を指定したとする。この場合の上り通信媒体の使用効率は、
１−（（ｄ１＋ｄｅ１）−（ｄ２＋ｄｅ２））／Ｔ
となる。
【００２８】
装置Ａは、ｄ１＋ｄｅ１とｄ２＋ｄｅ２がおよそ同じ値になるようにｄｅ１とｄｅ２を指定することにより上り用通信媒体の使用効率の改善をはかっていた。
【００２９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような方式（Ｇ９８３．１）では、子局である装置Ｂには、少なくとも装置Ａからの遅延時間を測定するための信号ｋ１を受信するための機能、指定された時間だけ上り信号の送信を遅延させる機能等が必要であるから装置Ｂの構成が複雑で高価になるという課題があった。
【００３０】
また、親局である装置Ａにも１）装置Ｂからの上り送信を起動するための送信手続きと、２）遅延時間を計測するための送受信手続きの両方の手続きを実施する必要があり、その分構成が複雑になるという課題がある。さらに、遅延時間計測のための送受信手続きを実施している間は、装置Ｂからの本来の上り送信はできないから、その分上り通信媒体の使用効率が低下するという課題があった。
【００３１】
本発明は以上の課題を解決するためになされたもので、子局の構成を簡単にして、かつ通信媒体の使用効率を向上させることができる時分割多重アクセスの通信方式を採用した通信システムの親局を得ることを目的とする。
【００３２】
【課題を解決するための手段】
本発明の通信システムは、下り通信媒体、上り通信媒体を用いて親局と複数の子局とが１対多の時分割多重通信を行う通信システムにおいて、
前記親局は、
宛先子局を識別する符号を含む送信許可メッセージを生成する送信許可信号生成部と、
各子局に対する前記送信許可メッセージの送信間隔を設定するシステム制御部と、
前記送信許可メッセージを前記下り信号媒体に送信する送信回路と、
前記送信回路が送信する前記送信許可メッセージの送信時間と、該送信許可メッセージに応答した前記宛先子局からの応答信号の受信時間とに基づいて遅延時間を計測する遅延時間計測部と、
を備え、
前記遅延時間計測部は、第一の子局に対する第一の遅延時間と、前記親局が該第一の子局からの上り応答信号の受信の次に上り応答信号を受信する子局である第二の子局に対する第二の遅延時間とを計測し、
前記システム制御部は、前記第一の遅延時間、前記第二の遅延時間、および前記第一の子局に指示する上り信号の送信可能期間に基づいて、前記第一の子局からの上り信号と前記第二の子局からの上り信号とが衝突しないように前記第一の子局への送信許可メッセージの送信から前記第二の子局への送信許可メッセージの送信までの間隔を設定し、
前記子局は、前記親局から送信許可メッセージを受信したとき、該送信許可メッセージに自身を識別する符号を含む場合には、直ちに該子局の識別符号を含めた上り応答信号を送信する手段を備えたことを要旨とする。
【００３３】
【発明の実施の形態】
本発明は、１対多の通信を行う「集中制御型」時分割多重アクセス方式において、複数の装置が共用する通信媒体の使用効率を改善するための方式である。
【００３４】
時分割多重アクセス方式における通信媒体の使用効率を上げるためには、時分割多重アクセスを制御する装置（装置Ａ：親局）と、制御される装置（装置Ｂ：子局）の間の信号伝達において、通信媒体（光ケーブルなど）の長さの相違による信号の遅延時間の差がある場合に、これを考慮した制御を実施することが必要となる。
【００３５】
従来技術は、装置Ａの送信タイミングを固定にして装置Ｂに多くの遅延時間を調整する処理を要求していたのに対し、本実施の形態ではこの一切を排除することによって装置Ｂが具備すべき機能を軽減せしめるとともに、従来技術に対して通信媒体の使用効率をより高めることができるようにしている。
【００３６】
図１は本実施の形態の通信システムの親局の概略構成図である。図１のシステムは、１）単一の装置Ａと複数の装置Ｂ（Ｂ−１、Ｂ−２）が１対多の通信を行うシステムであって、２）装置Ａが送信する信号はすべての装置Ｂに到達可能であり、３）かつすべての装置Ｂが送信する信号は、装置Ａに到達可能である。
【００３７】
また、本実施の形態は通信方式であるので、これを適用するシステムの物理的構成については上記１）〜３）を満たすことの他には特に制限はない。また、本発明においては便宜上「装置Ａ」、「装置Ｂ」なる用語を用いるが、これらについてもその物理的形態に一切の制限はなく、これらがある物理的な装置の１機能部位であっても、装置Ａと装置Ｂが物理的には単一の装置であっても構わない。
【００３８】
また、装置Ａから装置Ｂ方向への通信を“下り”、装置Ｂから装置Ａ方向の通信を“上り”と称する。
【００３９】
また、図１はＰＯＮ（Passive Optical Network）を使用したインターネット接続用アクセス網の親局である装置Ａに本実施の形態の方式を採用している。ＰＯＮは、一般に放射状に分岐された光ファイバで構成される。時分割多重アクセスはこの形態のネットワークを用いて複数の利用者から通信事業者の局までの通信を実現するのに適している。また光ファイバは他の通信媒体に比べて伝送可能距離が長く、各利用者と通信事業者の局との遅延時間の差も大きくなりがちである。さらにインターネット接続では、全ての通信はＩＰのパケットとなるので、より時分割多重方式になじみやすい。
【００４０】
図１に示すように、親局である装置Ａは、送信許可メッセージを組み立てる送信許可信号生成部１０と、送信許可信号生成部１０に対してメッセージの生成を起動するタイミングを与える送信許可信号送信タイミング計算部９とを備えている。
【００４１】
装置Ａが送信する送信許可メッセージには、そのメッセージがどの装置Ｂに宛てられたメッセージであるかを識別するための符号を含み、そのメッセージを受信した装置Ｂが応答信号を送信するにあたって、送信を継続することが許される時間（送信可能期間）が示される。
【００４２】
装置Ａは本発明が示す時分割多重アクセス制御の機能の他に、元来装置Ｂに対して一般のデータを送信する機能を有し、このためのデータ送信処理部１を備える。
【００４３】
装置Ａは送信許可メッセージと、それ以外に一般のデータを下り通信媒体７に送信する。装置Ａはデータ送信処理部１からの一般のデータと、送信許可信号生成部１０からの送信許可メッセージを多重化するための多重器５、多重化された信号を下り通信媒体７に送信するための送信回路６を備えている。
【００４４】
装置Ａは上り通信媒体４を介して各装置Ｂからの応答信号を受信する。この応答信号には装置Ｂから装置Ａに送られる一般のデータを含めて良い。
【００４５】
装置Ａは、上り通信回線４からの信号を受信するための受信回路３、受信した上り応答信号から遅延時間を計測するための遅延時間計測部８、受信応答信号の中に含まれる一般のデータの受信処理を実施するデータ受信処理部２を備える。
【００４６】
装置Ａはシステム制御部１１を備える。システム制御部１１は装置Ａが備える前記各部の連係動作に必要な制御を実施する。
【００４７】
なお、装置Ａが送信した送信許可メッセージを受信した装置Ｂは、そのメッセージに含まれる装置Ｂを識別するための符号が自身を示している場合、即座（「実現可能な一定の期間内」を意図する）に装置Ａに対して応答信号を送信する。この応答信号にはどの装置Ｂからの応答信号であるかを識別するための符号が含まれている。装置Ｂは、この応答信号に装置Ａ向けの一般のデータを含めてもよい。装置Ｂが応答信号を送信できる期間は、当該応答信号の契機となった装置Ａからの送信許可メッセージに含まれる送信可能期間を上限とする。
【００４８】
本実施の形態において、装置Ｂに要求する動作は、上記の装置Ａからの送信許可メッセージの受信に伴って即座に応答する機能のみである。従来技術が装置Ｂに対して後述の遅延時間の調整に関して多くの処理を要求していたことに対して、本実施の形態ではそのほとんどを排除している。これにより、本発明の装置Ｂは従来技術に比べて非常に簡便なものとなる。
【００４９】
上記のように構成された親機である装置Ａの集中制御型の時分割多重アクセス方式について以下に動作を説明する。
【００５０】
本実施の形態では、複数の装置Ｂから装置Ａへの信号送信が衝突することを防ぐために時分割多重アクセス方式を用いる。
【００５１】
＜実施の形態＞
本実施の形態１では、例えばシステム起動直後など、装置Ａが各装置Ｂについての後述の遅延時間の計測を終えていない段階における送信許可メッセージの送信タイミングの決定方法ならびに遅延時間の計測方法について説明する。装置Ａは各装置Ｂについての遅延時間が計測できているならば、上り通信媒体の使用効率を上げるため送信許可メッセージの送信タイミングを調整することができるが、この方式については後述の実施の形態２で説明する。
【００５２】
図２に装置Ａが各装置Ｂについての後述の遅延時間の計測を終えていない段階における送信許可メッセージの送信、ならびにそれに対応した装置Ｂからの応答のシーケンスを示す。
【００５３】
図２において、装置Ａはまず装置Ｂ−１に対して送信許可メッセージＳ１０を送信し、その後装置Ｂ−２に対して送信許可メッセージＳ１２を送信する。装置Ａはその後他の装置Ｂに対して送信許可メッセージＳ１４を送信してゆくが、Ｓ１４送信以降のシーケンスは同様であるので、装置Ａ、装置Ｂ−１、Ｂ−２間のシーケンスのみを説明する。
【００５４】
図２は縦軸は時間、横軸は距離を意図して示している。図２は装置Ａから装置Ｂ−１までの距離が同じく装置Ｂ−２までの距離にくらべて長い場合の例である。
【００５５】
装置Ａは装置Ｂ−１に対する送信許可メッセージＳ１０を時間ｔ１において送信し、ｔ１から期間Ｔの後に装置Ｂ−２に対する送信許可メッセージＳ１２を送信する。
【００５６】
装置Ａは装置Ｂ−１、Ｂ−２に対するこれら一連の送信許可メッセージの送信に当たって、装置Ｂ−１ならびにＢ−２からの応答信号が衝突することがないように、各送信許可信号の送信タイミング、ならびにそれらの送信許可信号の中で装置Ｂに対して上り応答信号の送信を許可する送信可能期間を制御する。
【００５７】
装置Ａのシステム制御部１１は送信許可信号送信タイミング計算部９に対して各装置Ｂに対する送信許可メッセージの送信間隔を設定する。図２の装置Ｂ−１、装置Ｂ−２についての例では、システム制御部１１は送信許可信号送信タイミング計算部９に装置Ｂ−１に対する送信許可メッセージを送信してから、装置Ｂ−２に対する送信許可メッセージを送信するまでの期間Ｔを設定する。なお、装置Ｂ−１に対して最終的に（実施の形態２で後述する遅延時間の調整を実施した後に）上り応答送信を許可する送信可能期間は、この場合の期間Ｔを上限とするので、期間Ｔは装置Ｂ−１に対してどのくらいの期間上り応答送信をさせるべきか（要求送信可能期間）の要求に対して、この期間以上の値に設定すればよい。
【００５８】
送信許可信号送信タイミング計算部９は、システム制御部１１からの設定に従い、送信間隔を計時して、送信許可信号を送信すべきタイミングになると送信許可信号生成部１０に送信許可メッセージの生成を指示する。図２の例では装置Ｂ−１に対する送信許可メッセージの送信を時間ｔ１に送信許可信号生成部１０に対して指示し、それから期間Ｔを計時したならば装置Ｂ−２に対する送信許可信号の生成を送信許可信号生成部１０に指示する。
【００５９】
システム制御部１１は送信許可信号生成部１０に対して各装置Ｂに対する送信許可メッセージに含めるべき送信可能期間の値を設定する。この値は、図２の装置Ｂ−１に対しては、多くとも
Ｔ−Δｍａｘ
とする。
【００６０】
ここでΔｍａｘは装置Ａが装置Ｂに対して送信許可メッセージを送信してから、これに対応する装置Ｂからの上り応答信号を受信するまでの時間（遅延時間）について、この遅延時間の差の最大値（の推定値）である。
【００６１】
Δｍａｘは通信システムの物理的な形態から容易に推定できる。
【００６２】
例えば、装置Ａと複数の装置Ｂが光ファイバで接続されていて、これらを接続する光ファイバ長が長くともＬｍａｘ、短くともＬｍｉｎである場合、Δｍａｘ’はおよそ（Ｌｍａｘ − Ｌｍｉｎ）×２の長さの光ファイバを信号が伝達する時間、すなわち通信媒体長の最大差の往復の伝送遅延に装置Ｂの内部の遅延のばらつきなどを加味すれば計算できる。
【００６３】
図２で、時間ｔ１に送信許可信号生成部に生成された装置Ｂ−１に対する送信許可メッセージは多重器５、送信回路６を経て下り通信媒体７に送信される（図２のＳ１０）。
【００６４】
Ｓ１０を受信した装置Ｂ−１は、これが自身宛の送信許可メッセージであるので、即座に上り応答信号を送信する（Ｓ１１）。
【００６５】
いま、装置Ａが装置Ｂ−１宛の送信許可メッセージＳ１０を送信してから装置Ｂ−１からの上り応答信号Ｓ１１を受信するまでの遅延時間をｄ１とすると、Ｓ１０中で示されている送信可能期間はＴ−Δｍａｘであるから、装置Ａが装置Ｂ−１からの上り応答信号を受信し終える時間は遅くとも、
ｔ１ ＋ ｄ１ ＋（Ｔ−Δｍａｘ） …（１）
一方、装置Ａが装置Ｂ−２宛の送信許可メッセージＳ１２を送信してから装置Ｂ−２からの上り応答信号Ｓ１３を受信するまでの遅延時間をｄ２とすると、装置Ａが装置Ｂ−２からの上り応答信号を受信し始める時間は、
ｔ１ ＋ Ｔ ＋ ｄ２ …（２）
従って、（２）−（１）は、
Δｍａｘ −（ｄ１−ｄ２） …（３）
と計算される。
【００６６】
（３）は明らかに正の値となる。すなわち、上記方式に従う限り装置Ｂからの上り信号が衝突することはない。
【００６７】
装置Ａの送信許可信号送信タイミング計算部９は、ある装置Ｂに対する送信許可メッセージを送信すべきタイミングになると送信許可信号生成部１０に対してメッセージの生成を指示するが、同時に遅延時間計測部８に対しても当該装置Ｂについての遅延時間の計測を開始することを指示する。
【００６８】
この指示を受けとった遅延時間計測部８は、その時点から該当する装置Ｂについての遅延時間の計測を開始する。
【００６９】
装置Ｂからの上り応答信号は上り通信媒体４、受信回路３をへて遅延時間計測部８に伝達される。遅延時間計測部８はいずれかの装置Ｂからの上り応答信号を受け取るとその上り応答信号に含まれている装置Ｂを特定するための符号を検査して送信元の装置Ｂを特定し、その装置Ｂについて計測中の遅延時間の計測を停止し、結果としてその装置Ｂについての遅延時間の値を得る。
【００７０】
図２の例では装置Ｂ−１に対する送信許可メッセージＳ１０の送信、およびこれに対する装置Ｂ−１からの上り応答信号の受信の結果、遅延時間計測部８は装置Ｂ−１の遅延時間ｄ１を計測する。同様に装置Ｂ−２に対して遅延時間ｄ２を計測する。
【００７１】
遅延時間計測部８は各装置Ｂについての遅延時間の計測結果をシステム制御部１１に通達する。
【００７２】
＜実施の形態２＞
本実施の形態２では、前記実施の形態１にて説明した方式により、装置Ａが各装置Ｂについての遅延時間の計測結果を得た後に、上り通信媒体をより効率よく使用するために、送信許可メッセージの送信タイミングを変更する方式について説明する。
【００７３】
図３は、装置Ｂ−１ならびに装置Ｂ−２についての遅延時間計測結果を得た装置Ａが、送信許可メッセージの送信タイミングを変更し、装置Ｂに対してより長い送信可能期間を通知する場合のシーケンスの例である。
【００７４】
装置Ａのシステム制御部１１は、遅延時間計測部８から各装置Ｂについての遅延時間計測結果を得ると、送信許可信号送信タイミング計算部９に設定する各装置Ｂに対する送信許可メッセージの送信間隔を変更（遅延時間の調整）する。
【００７５】
図２、図３の装置Ｂ−１、装置Ｂ−２についての例では、システム制御部１１は送信許可信号送信タイミング計算部９に装置Ｂ−１に対する送信許可メッセージを送信してから、装置Ｂ−２に対する送信許可メッセージを送信するまでの期間を、遅延時間調整前（図２）ではＴと設定している。
【００７６】
システム制御部１１は、遅延時間計測部８から、装置Ｂ−１、Ｂ−２についてそれぞれ遅延時間がｄ１、ｄ２であることを得たならば、装置Ｂ−１に対する送信許可メッセージを送信してから、装置Ｂ−２に対する送信許可メッセージを送信するまでの期間を
Ｔｐ ＝ Ｔ ＋（ｄ１−ｄ２）
に変更して、送信許可信号送信タイミング計算部９に設定する（遅延時間の調整：図３）。
【００７７】
装置Ａのシステム制御部１１は、上記送信許可メッセージの送信間隔の設定を変更する際には、併せて送信許可信号生成部１０に設定する送信可能期間を変更できる。
【００７８】
図２、図３の装置Ｂ−１、装置Ｂ−２についての例では、システム制御部１１は送信許可信号生成部１０に装置Ｂ−１に対する送信許可メッセージに含める送信可能期間を遅延時間調整前（図２）では多くとも（Ｔ−Δｍａｘ）と設定している。
【００７９】
システム制御部１１は、上記送信許可メッセージの送信間隔の設定を変更（ＴからＴｐ）するならば、装置Ｂ−１に対する送信許可メッセージに含める送信可能期間を遅延時間調整後（図３）では
Ｔ
を限度に変更できる。
【００８０】
装置Ａのシステム制御部１１が、図３の例のように装置Ｂ−１に対する送信許可メッセージを送信してから、装置Ｂ−２に対する送信許可メッセージを送信するまでの間隔をＴｐ（＝Ｔ＋(ｄ１−ｄ２)）に、装置Ｂ−１についての送信可能期間をＴに変更した場合、図３で、時間ｔ１に送信許可信号生成部に生成された装置Ｂ−１に対する送信許可メッセージは多重器５、送信回路６を経て下り通信媒体７に送信される（図３のＳ２０）。
【００８１】
Ｓ２０を受信した装置Ｂ−１は、これが自身宛の送信許可メッセージであるので、即座に上り応答信号を送信する（Ｓ２１）。
【００８２】
装置Ａが装置Ｂ−１宛の送信許可メッセージＳ２０を送信してから装置Ｂ−１からの上り応答信号Ｓ２１を受信するまでの遅延時間はすでにｄ１と計測されている。Ｓ２０中で示されている送信可能期間はＴであるから、装置Ａが装置Ｂ−１からの上り応答信号を受信し終える時間は遅くとも、
ｔ１ ＋ ｄ１ ＋ Ｔ …（４）
一方、装置Ａが装置Ｂ−２宛の送信許可メッセージＳ２２を送信してから装置Ｂ−２からの上り応答信号Ｓ２３を受信するまでの遅延時間はｄ２であるので、装置Ａが装置Ｂ−２からの上り応答信号を受信し始める時間は、
ｔ１ ＋ Ｔｐ ＋ ｄ２＝ｔ１＋Ｔ＋ｄ１ …（５）
（４）と（５）は同じ値（同時刻）である。すなわち、上記方式に従って遅延時間の調整を実施する場合も、装置Ｂからの上り信号が衝突することはない。
【００８３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、子局に要求する手続きをごく簡素な手続きに限定することができるので、子局の構成を簡単にし、子局を安価に提供させることができるという効果が得られている。
【００８４】
また、遅延時間の計測に専用の手続きを用いる必要を除いているので、より多くの時間を本来の上り送信に当てることを可能とし、上り通信媒体の使用効率を高める効果が得られている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態の通信システムの親局の概略構成図である。
【図２】本実施の形態に係わる遅延時間の計測を説明するシーケンス図である。
【図３】本実施の形態の送信間隔の調整後のシーケンス図である。
【図４】一対多の通信システムの構成図である。
【図５】従来の送信間隔、遅延時間の調整を説明するシーケンス図である。
【符号の説明】
１ データ送信処理部
２ データ受信処理部
３ 受信回路
４ 上り通信媒体
５ 多重器
６ 送信回路
７ 下り通信媒体
８ 遅延時間計測部
９ 送信許可信号送信タイミング計算部
１０ 送信許可信号生成部
１１ システム制御部
Claims (3)
- 下り通信媒体、上り通信媒体を用いて親局と複数の子局とが１対多の時分割多重通信を行う通信システムにおいて、
前記親局は、
宛先子局を識別する符号を含む送信許可メッセージを生成する送信許可信号生成部と、
各子局に対する前記送信許可メッセージの送信間隔を設定するシステム制御部と、
前記送信許可メッセージを前記下り信号媒体に送信する送信回路と、
前記送信回路が送信する前記送信許可メッセージの送信時間と、該送信許可メッセージに応答した前記宛先子局からの応答信号の受信時間とに基づいて遅延時間を計測する遅延時間計測部と、
を備え、
前記遅延時間計測部は、第一の子局に対する第一の遅延時間と、前記親局が該第一の子局からの上り応答信号の受信の次に上り応答信号を受信する子局である第二の子局に対する第二の遅延時間とを計測し、
前記システム制御部は、前記第一の遅延時間、前記第二の遅延時間、および前記第一の子局に指示する上り信号の送信可能期間に基づいて、前記第一の子局からの上り信号と前記第二の子局からの上り信号とが衝突しないように前記第一の子局への送信許可メッセージの送信から前記第二の子局への送信許可メッセージの送信までの間隔を設定し、
前記子局は、前記親局から送信許可メッセージを受信したとき、該送信許可メッセージに自身を識別する符号を含む場合には、直ちに該子局の識別符号を含めた上り応答信号を送信する手段を備えることを特徴とする通信システム。 - 前記システム制御部は、前記第一の子局への送信許可メッセージの送信時間から前記第二の子局への送信許可メッセージの送信時間までの期間（Ｔｐ）を、前記第一の遅延時間（ｄ１）から前記第一の遅延時間（ｄ２）を減算した減算値に、前記第一の子局に指示する上り信号の送信可能期間（Ｔ）を加算した加算値（Ｔｐ＝Ｔ＋（ｄ１−ｄ２））に設定することを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
- 前記子局が送信する前記上り応答信号は、前記子局から前記親局に送られる一般のデータに含まれることを特徴とする請求項１または２に記載の通信システム。
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