JPH09135226A - ハイブリッド・ファイバ同軸（ｈｆｃ）チャネルまたは他のチャネルを通してｔｄｍａ動作をサポートするための方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 時分割多元接続動作を効率良く同期させる。 【解決手段】 時分割多元接続（ＴＤＭＡ）通信ネット
ワークにおいて、中央局（ＣＯ）がサービス・プロバイ
ダと複数のユーザ・ターミナルとの間で会話型通信を提
供する。ユーザ・ターミナルの送信を同期させるため
に、ＣＯのタイムベース・タイマは、タイム・マーカと
してモジュロ Ｎビット循環基準計数を生成する。ＣＯ
のアップストリーム・チャネル装置は、その予め指定さ
れたチャネル装置に到着した時に、アップストリーム・
データ・パケットを受信し、処理するために、タイムベ
ース・タイマが生成したタイム・マーカを使用して、同
期が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ハイブリッド・フ
ァイバ同軸（ＨＦＣ）チャネルおよび／または無線チャ
ネルのような他のチャネルを通して、時分割多元接続
（ＴＤＭＡ）動作をサポートおよび同期させる万能型で
効率のいいアクセス・ネットワークに関する。

【０００２】

【従来の技術】会話型通信システムにおいては、システ
ムの複数のユーザまたは加入者は、所定の領域内に位置
していて、自分のテレビジョン、パソコン等により互い
に通信することができる。より詳細に説明すると、ユー
ザは、木構造のケーブル設備を通して、中央局の装置に
接続している。ケーブル設備および中央局の装置の資源
を、複数のユーザが共有することができるように、種々
の書式を使用することができる。上記の書式の一つとし
て、例えば、周波数時間分割多元接続（ＦＴＤＭＡ）が
ある。

【０００３】１９９２年８月１１日付けの米国特許第
５，１３８，６３５号（バランス）は、通信ネットワー
クでのクロックの同期技術を開示している。このネット
ワークは、主クロックを含む中央交換機、および中央交
換機に接続していて、データセルを通して中央交換機と
通信する複数の遠隔加入者局からなっている。加入者局
は、中央交換機から受信したデータから主クロック周波
数を回収し、主クロック周波数で中央交換機にデータを
送信するような構造になっている。中央交換機は、
（ａ）入力データ・セルを受信するための遅延ライン、
（ｂ）遅延ラインの異なるタップからのデータを標本化
するための手段、および（ｃ）標本化したデータから、
遅延ラインのどのタップが主クロックと同相で最適にデ
ータを送ることができるかを決定し、それに従ってデー
タ・セルを出力するためのデータを選択するための手段
からなっている。それ故、中央交換機は、単一のクロッ
クを使用しているが、入力データに対する適当なクロッ
クを回収しようとはしないで、中央交換機は、遅延ライ
ンを通しての入力データを進行的に遅延させるために遅
延ラインを使用し、遅延ラインから主クロックに適して
いる位相を持っている入力データを搬送するタップを識
別する。このようにして、中央交換機は加入者局から送
信された、システムの主クロックに対して任意に変化す
る位相を持っているデータを取り扱う。

【０００４】１９９５年６月１３日付けの米国特許第
５，４２５，０２７号（バラン）は、広い面積を持つフ
ァイバおよびＴＶケーブル高速パケット・セル・ネット
ワークを開示している。ネットワークのファイバ部分
は、同軸フィーダ・ケーブルＴＶシステムによる二方向
ディジタル・サービスをサポートするために、加入者の
インタフェース装置（ＳＩＵ）のところで相互に接続さ
せるために、ヘッドエンド装置からディジタル光ファイ
バ・パスを通して、非同期転送モード（ＡＴＭ）追従セ
ルを両方向に送信する。この場合、ＴＶ信号およびディ
ジタル信号は、異なる周波数帯で送信される。

【０００５】加入者のターミナルにおいて、ＴＶ信号お
よびディジタル信号はろ過され、別々に処理される。各
ＳＩＵは、それぞれＡＴＭセルを搬送するために、ディ
ジタル信号へ変換されるＵＨＦ信号、およびディジタル
信号から変換されるＵＨＦ信号を送受信する。各ＡＴＭ
セルは、ソースのローカル・アドレスおよびそのセルの
行き先を含んでいて、ＳＩＵはそれにアドレス指定され
たこれらのセルだけを受信する。ヘッドエンドにおいて
は、容量割当およびファイバ終端装置（ＦＴＵ）からの
ポーリング装置が使用されている。より詳細に説明する
と、ＦＴＵは、最初、各ＳＩＵに送信された信号の往復
遷移時間を測定する。各ＳＩＵには、所定の数の送信用
のセルが割り当てられ、送信中モニタされ、送信媒体が
最も効率的に使用されるように、必要に応じて、動的に
変更される。ＳＩＵを制御するためのタイミングは、Ｆ
ＴＵからのセルの一定のビットのストリームのビット・
タイミングを使用する。この場合、各ＳＩＵは、ＳＩＵ
の出力セルを制御するために、上記のビット速度にロー
カル・オシレータをロックする。この同じタイミング・
ソースは、また各ＳＩＵの受信部分に対する周波数基準
を供給する。それ故、ＦＴＵおよびＳＩＵは、本質的に
は、既知の測定済みの遷移時間のずれとともにロックさ
れる。

【０００６】１９９５年６月２７日付けの米国特許第
５，４２８，６４５号（ドレブ他）は、ネットワーク・
アーキテクチャのノードに維持されている地方時を、標
準時に同期させる技術を開示している。一連の「ｋ」同
期メッセージを含むバーストは、主ノードから遠隔のス
レーブ・ノードへと送られる。この場合、各同期メッセ
ージは、遠隔のタイム・ソースによって主ノードへ供給
された標準時に基づく標準時スタンプを含んでいる。ス
レーブ・ノードは、最初に、受信した同期メッセージに
含まれる時間スタンプに対して決定された標準時に対応
するスレーブ・ノードの計算に従って、地方時を推定す
ることによって、自分自身を同期させる。より詳細に説
明すると、この技術は、第一の時間の尺度による第一の
時間を、第二の時間の尺度による第二および第三の時間
の間に来るように決定する。

【０００７】これらの時間は、標準時尺度による標準時
スタンプを持っている時間尺度（すなわち、標準時）の
一つの収容場所から、バーストによって送られた同期メ
ッセージに基づいて選択される。これらの同期メッセー
ジは、スレーブ・ノードのような地方時収容場所によっ
て受信されるが、上記の収容場所は他の時間尺度（すな
わち、地方時尺度）に従って地方時スタンプと関連す
る。同期メッセージのプロトコルによって、一つのバー
ストのメッセージの地方時スタンプおよび標準時スタン
プとの間の一時的な関係が決定される。これらの第一、
第二および第三の時間は、一つのバースト中に受信され
た同期メッセージだけに基づいて、スレーブ・ノードで
識別される。第一、第二および第三の時間が識別された
後で、第二および第三の時間に対して一つの時間が、好
適には、両者の中間のところで選択され、両者の違い
は、選択した時間と第三の時間との間で決定される。最
後に、上記の違いを補正するために、地方時が更新され
るが、この地方時は当然第二および第三の時間の間の長
さの半分内の精度を持っている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】時分割多元接続（ＴＤ
ＭＡ）通信アクセス・ネットワークは一つの問題を抱え
ている。その問題というのは、異なったプロトコルを持
っているかも知れないチャネルを使用して、木タイプの
アーキテクチャに配置されている、中央局の装置と通信
することができる複数のすべての遠隔ユーザをどのよう
にして同期させ、それによって、十分な丈夫さで動作
し、利用できる資源の割当分を入手しながら、すべての
ユーザが、共通の基準を持ち、送信するために、どの周
波数（チャネル）、どのフレーム長、どのタイム・スロ
ット数を使用するかを知ることができるようにすること
である。複数のユーザを同期させるには、データ速度、
物理的チャネル、および現在利用可能なまたは将来利用
可能になるかもしれない任意のチャネル・パラメータを
使用して作動するのに使用されるチャネルコード化から
独立している時間基準をひろく配布する必要がある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、ハイブリッド
・ファイバ同軸（ＨＦＣ）チャネルおよび／または無線
チャネルのような他のチャネルを通して、時分割多元接
続（ＴＤＭＡ）動作をサポートおよび同期させる方法お
よび装置に関する。より詳細には、本発明は、使用する
データ速度、物理的チャネル、およびチャネルコード化
から独立している時間基準を広く配布することにより、
ＴＤＭＡ書式を使用して、ヘッドエンド局からの複数の
ユーザ装置の同期を行うための技術に関する。

【００１０】一態様からみると、本発明はタイムベース
・タイマおよび少なくとも一つのタイム・マーカ挿入手
段を含むダウンストリーム・チャネル同期手段からなる
時分割多元接続（ＴＤＭＡ）通信ネットワークに関す
る。タイムベース・タイマは、所定の周波数で増大し、
計数が再指定した数値に達するとゼロにリセットされる
モジュロ Ｎ−ビット・プログラマブル循環基準計数か
らなるタイム・マーカを生成する。少なくとも一つの各
タイム・マーカ挿入手段は、第一および第二の入力ター
ミナルおよび一つの出力ターミナルからなる。第一の入
力ターミナルは、データ・パケットおよびデータ・パケ
ット間に所定の間隔で散在しているメディア・アクセス
制御（ＭＡＣ）パケットを含み、所定のデータ速度を持
っているディジタルＴＤＭＡ移送ストリームを受信す
る。

【００１１】第二の入力ターミナルは、タイムベース・
タイマが生成したタイム・マーカを受信し、現在の受信
タイム・マーカ計数を、現在の受信ＭＡＣパケットに挿
入する。出力ターミナルは、遠隔のユーザ・ターミナル
に、連続出力データ・ストリームのＭＡＣパケットに含
まれている挿入タイム・マーカ計数と一緒に、受信ＴＤ
ＭＡデータ・ストリームを送信する。この場合、タイム
・マーカは、データ速度、物理的チャネル、および移送
ストリームのプロトコルからは独立していて、ユーザ・
ターミナルを同期させるために使用される。

【００１２】他の態様から見ると、本発明は、タイムベ
ース・タイマおよび複数のタイム・マーカ挿入手段を含
むダウンストリーム・チャネル同期手段からなる時分割
多元接続（ＴＤＭＡ）通信ネットワークに関する。タイ
ムベース・タイマは、所定の周波数で増大し、計数が再
指定した数値に達するとゼロにリセットされるモジュロ
Ｎ−ビット・プログラマブル循環基準計数からなるタ
イム・マーカを生成する。各タイム・マーカ挿入手段
は、第一および第二の入力ターミナルおよび一つの出力
ターミナルからなる。第一の入力ターミナルは、データ
・パケットとデータ・パケット間に所定の間隔で散在し
ているメディア・アクセス制御（ＭＡＣ）パケットを含
み、所定のデータ速度を持っているディジタルＴＤＭＡ
移送ストリームを受信する。第二の入力ターミナルは、
タイムベース・タイマが生成したタイム・マーカを受信
し、現在の受信タイム・マーカ計数を、現在の受信ＭＡ
Ｃパケットに挿入する。

【００１３】出力ターミナルは、遠隔のユーザ・ターミ
ナルに、連続出力データ・ストリームのＭＡＣパケット
に含まれている挿入タイム・マーカ計数と一緒に、受信
ＴＤＭＡデータ・ストリームを送信する。この場合、タ
イム・マーカは、データ速度、物理的チャネル、および
移送ストリームのプロトコルからは独立していて、ユー
ザ・ターミナルを同期させるために使用される。また移
送ストリームのプロトコルタイム・マーカ挿入手段の中
の二台は、異なる所定のデータ速度を持っているディジ
タルＴＤＭＡ移送ストリームを受信する。

【００１４】さらに他の態様から見ると、本発明は、Ｔ
ＤＭＡ通信ネットワークの複数の遠隔ユーザ・ターミナ
ルとの通信を同期させる方法に関する。第一のステップ
においては、所定の周波数で増大し、計数が再指定した
数値に達するとゼロにリセットされる、モジュロ Ｎ−
ビット・プログラマブル循環基準計数からなるタイム・
マーカ・シーケンスが生成される。第二のステップにお
いては、少なくとも一つのダウン・ストリーム時分割多
元接続（ＴＤＭＡ）移送ストリームが受信されるが、こ
の場合、各移送ストリームは、データ・パケットと、デ
ータ・パケット間に所定の間隔で散在しているメディア
・アクセス制御（ＭＡＣ）パケットを含む、所定の周波
数からなる。

【００１５】第三のステップにおいては、第一のステッ
プで生成した現在の受信タイム・マーカが、タイム・マ
ーカ挿入手段の第二のステップの現在の受信ＭＡＣパケ
ットに挿入され、ＭＡＣパケットの挿入タイム・マーカ
計数と一緒に、受信した少なくとも一つのＴＤＭＡデー
タ・ストリームが、連続出力ダウンストリーム・データ
・ストリームによって、遠隔ユーザターミナルに送信さ
れるが、この場合、ダウンストリーム・データ・ストリ
ームのタイム・マーカは、データ速度、物理的チャネ
ル、およびダウンストリーム移送ストリームのプロトコ
ルから独立していて、アップストリーム・データ送信を
同期させるために、複数のユーザ・ターミナルによって
使用される。添付の図面を参照しながら、以下の詳細な
説明を読めば、本発明をよりよく理解することができ
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】各図の同じ機能を実行する対応素
子は、同じ参照番号を持っていることを理解されたい。
図１について説明すると、この図は本発明の（一点鎖線
の四角内に示す）アクセス・ネットワーク１０のブロッ
ク図である。アクセス・ネットワーク１０は、（一点鎖
線の四角内に示す）第一の側面でサービス・プロバイダ
（図示せず）に接続している中央局装置１１と、中央局
装置１０の第二の側面と接続しているケーブル設備２２
と、ケーブル設備２２に接続している複数のユーザ・タ
ーミナル、すなわち、加入者ターミナル３２（１）−３
２（ｘ）からなる。

【００１７】中央局装置１１は、複数のメディア・アク
セス制御マルチプレクサ（ＭＡＣＭＵＸ）１４（１）−
１４（ｎ）と、複数のタイム・マーカ挿入装置（ＴＭＩ
Ｕ）または手段１６（１）−１６（ｎ）と、複数の総称
変調器（ＧＥＮ．ＭＯＤ．）１８（１）−１８（ｎ）
と、タイムベース・タイマ２０と、それぞれがバースト
復調器（ＢＵＲＳＴ ＤＥＭＯＤ）２４（１）−２４
（ｎ）を含む復調器アップストリーム・チャネル２３
（１）−２３（ｎ）と、各リアルタイム処理モジュール
（ＵＲＴＭ）装置２６（１）−２６（ｎ）と、パケット
再転送装置２８と、ネットワーク・インタフェースおよ
び制御装置３０とからなる。中央局装置１１の遠隔サー
ビス・プロバイダから、ユーザ・ターミナル３２（１）
−３２（ｘ）に行くダウンストリームにおいては、ＭＡ
Ｃ ＭＵＸ１４（１）−１４（ｎ）は、リード線１２
（１）−１２（ｎ）を通して、第一の入力のところで、
遠隔サービス・プロバイダからの個々のデータ・ストリ
ームをそれぞれ受信し、第二の入力の所で、共通のリー
ド線４０を通して、ネットワーク・インタフェースおよ
び制御装置３０からの信号を受信する。

【００１８】ＭＡＣ ＭＵＸ１４（１）−１４（ｎ）か
らの出力は、それぞれ、各リード線４２（１）−４２
（ｎ）を通して、ＴＭＩＵ１６（１）−１６（ｎ）の第
一の入力に送られる。タイムベース・タイマ２０は、共
通のリード線４８を通して、ＴＭＩＵ１６（１）−１６
（ｎ）の第二の入力に接続している。ＴＭＩＵ１６
（１）−１６（ｎ）からの出力は、それぞれ、各リード
線４４（１）−４４（ｎ）を通して、総称変調器（ＧＥ
Ｎ ＭＯＤ）１８（１）−１８（ｎ）の入力に送られ
る。総称変調器１８（１）−１８（ｎ）からの出力は、
ケーブル設備２２に送られ、複数のユーザ・ターミナル
３２（１）−３２（ｘ）の入力に送信される。

【００１９】中央局装置１１のユーザ・ターミナル３２
（１）−３２（ｘ）から遠隔サービス・プロバイダへ行
くアップストリーム部分においては、ユーザ・ターミナ
ル３２（１）−３２（ｘ）は、ケーブル設備２２を通し
て、中央局装置１１にメッセージ・バーストを送信す
る。この場合、メッセージ・バーストは、所定のチャネ
ル装置２３（１）−２３（ｎ）のところで受信される。
より詳細に説明すると、チャネル装置２３（１）−２３
（ｎ）は、それぞれバースト復調器２４（１）−２４
（ｎ）と、アップストリーム・リアルタイム処理モジュ
ール（ＵＲＴＭ）２６（１）−２６（ｎ）とからなって
いる。ケーブル設備２２は、それぞれリード線５０
（１）−５０（ｎ）を通して、バースト復調器２４
（１）−２４（ｎ）の入力に接続していて、バースト復
調器２４（１）−２４（ｎ）は、それぞれＵＲＴＭの入
力に接続している。

【００２０】（ＵＲＴＭ）２６（１）−２６（ｎ）から
の出力は、それぞれリード線４９（１）−４９（ｎ）を
通して、パケット再転送装置２８の入力に接続してい
て、パケット再転送装置２８は、出力チャネル５４を通
して、遠隔サービス・プロバイダに信号を送信する。ネ
ットワーク・インタフェースおよび制御装置３０は、導
体５２を通して、パケット再転送装置２８からアップス
トリーム制御パス情報を受信し、タイムベース・タイマ
２０は、バス５１を通して、チャネル装置２３（１）−
２３（ｎ）およびネットワーク・インタフェースおよび
制御装置３０と情報を交換する。

【００２１】動作中、ＭＡＣ ＭＵＸ１４（１）−１４
（ｎ）は、それぞれリード線１２（１）−１２（ｎ）を
通して、第一の入力のところで、遠隔サービス・プロバ
イダから純粋なディジタル・データ・ストリームを、バ
ス４０を通して、第二の入力のところで、ネットワーク
・インタフェースおよび制御装置３０が生成するメディ
ア・アクセス制御（ＭＡＣ）メッセージを受信する。Ｍ
ＡＣ ＭＵＸ１２（１）−１２（ｎ）によって、遠隔サ
ービス・プロバイダから受信した純粋なデータ信号は、
例えば、任意の適当な所定のデータ速度を持つ動画エキ
スパート・グループ２（ＭＰＥＧ−２）または非同期移
送モード（ＡＴＭ）標準データ・ストリームのような任
意の適当なデータ・ストリームを含むことができる。Ｍ
ＡＣメッセージは、ネットワーク・インタフェースおよ
び制御装置３０によって、実質的に周期的な速度で、Ｍ
ＡＣ ＭＵＸ１４（１）−１４（ｎ）に供給され、例え
ば、空のパケット、またはユーザ・ターミナル３２
（１）−３２（ｘ）へ送信するための所定の制御情報を
含むパケットを含んでいる。各ＭＡＣ ＭＵＸ１４
（１）−１４（ｎ）は、所定のデータ速度で、ＴＤＭＡ
出力データ・ストリームを生成するために、遠隔サービ
ス・プロバイダから受信したデータ・ストリームを、ネ
ットワーク・インタフェースおよび制御装置３０によっ
て供給されたＭＡＣメッセージで多重化する。

【００２２】ユーザ・ターミナル３２（１）−３２
（ｘ）に供給されるサービスを収容するために、任意の
一つまたはそれ以上のＭＡＣ ＭＵＸ１４（１）−１４
（ｎ）は、第一の所定のデータ速度で、出力データ・ス
トリームを持つことができ、他の一つまたはそれ以上の
ＭＡＣ ＭＵＸ１４（１）−１４（ｎ）は、第二の所定
のデータ速度で、出力データ・ストリームを持つことが
でき、さらに他の一つまたはそれ以上のＭＡＣ ＭＵＸ
１４（１）−１４（ｎ）は、第三のデータ速度で、出力
データ・ストリームを持つことができ、以下同様である
ことを理解されたい。

【００２３】ＭＡＣ ＭＵＸ１４（１）−１４（ｎ）か
らの多重化された出力データ・ストリームは、それぞ
れ、各リード線４２（１）−４２（ｎ）を通して、タイ
ム・マーカ挿入装置（ＴＭＩＵ）または手段１６（１）
−１６（ｎ）の第一の入力の所で受信される。さらに、
ＴＭＩＵ１６（１）−１６（ｎ）は、共通のリード線４
８を通して、第二の入力のところで、タイムベース・マ
ーカ２０からのタイムベース・マーカ（ＴＭ）を受信す
る。各ＴＭＩＵ１６（１）−１６（ｎ）は、関連するＭ
ＡＣ ＭＵＸ１４（１）−１４（ｎ）からの受信多重化
データ・ストリームの空のＭＡＣメッセージの到着を検
出し、タイム・マーカをその内部に挿入する。

【００２４】図２について説明すると、この図は、本発
明のＴＭＩＵ１６（１）−１６（ｎ）の動作を説明する
ための、ＴＭＩＵ１６（１）−１６（ｎ）、総称変調器
（ＧＥＮ ＭＯＤ）１８（１）−１８（ｎ）およびタイ
ムベース・タイマ２０からなる図１のＴＤＭＡ通信ネッ
トワーク１０の部分図である。タイム・マーカ２０は、
所定の速度で、モジュロ Ｎ出力タイム・マーカ、また
はタイム・スタンプを生成する任意の適当な発生装置を
含むことができる。例えば、タイムベース・タイマ２０
は、プログラマブル・モジュロ Ｎカウンタ（図示せ
ず）を駆動するローカル安定クロック（図示せず）また
は層クロック源（図示せず）を含むことができる。さら
に、モジュロ Ｎカウンタは、タイム・マーカを生成す
るが、このタイム・マーカはリード線４８を通して、Ｔ
ＭＩＵ１６（１）−１６（ｎ）に分配される。より詳細
に説明すると、タイムベース・タイマ２０は、Ｎビット
（例えば、３２ビット）のある周波数（例えば、１ｐｐ
ｍの安定度を持っている１．０２４Ｍｈｚ）で増大す
る、プログラマブルな基準計数を生成し、カウンタが予
め指定した数値に達すると、ゼロにリセットされる。タ
イムベース・タイマ２０は、オプションとして、時刻機
能をサポートすることができ、タイム・マーカとともに
時刻を放送することができる。

【００２５】より詳細に説明すると、タイムベース・タ
イマ２０は、所定のタイム・マーカ速度で、（図２はタ
イム・マーカ１−１２までしか図示してない）ゼロから
モジュロ Ｎまでの一連の循環モジュロ Ｎ数からなる
タイム・マーカのシーケンスを生成する。タイム・マー
カは、リード線４８を通して、ＴＭＩＵ１６（１）−１
６（ｎ）に送信される。ＴＭＩＵ１６（１）−１６
（ｎ）は、それぞれＭＡＣＭＵＸ１４（１）−１４
（ｎ）によって、データ・ストリームに挿入され、各リ
ード線４２（１）−４２（ｎ）を通して受信された特殊
なタイムベースＭＡＣメッセージ（例えば、空のＭＡＣ
メッセージ）の発生を検出する。特殊なタイムベースＭ
ＡＣメッセージが検出されると、各ＴＭＩＵは、リード
線４８で現在受信中の現在のタイム・マーカモジュロ
Ｎ数を、その特殊タイムベースＭＡＣメッセージに挿入
する。

【００２６】例えば、リード線４４（１）上のＴＭＩＵ
１６（１）からの出力データ・ストリームに示したよう
に、タイム・マーカ（ＴＭ）１０、２５および４７は、
リード線４２（１）を通してＭＡＣ ＭＵＸ１４（１）
から受信したシーケンシャルなデータ・パケット（Ｄ
Ｔ）の間に生じる特殊なタイムベースＭＡＣメッセージ
・パケットに挿入されている。さらに、リード線４４
（２）上のＴＭＩＵ１６（２）からの出力データ・スト
リームに示すように、タイム・マーカ（ＴＭ）０８、１
９、２５および４９は、リード線４２（２）を通して、
ＭＡＣ ＭＵＸ１４（２）から受信したシーケンシャル
なデータ・パケット（ＤＴ）の間に生じる特殊なタイム
ベースＭＡＣメッセージ・パケットに挿入されている。
さらに、リード線４４（ｎ）上のＴＭＩＵ１６（ｎ）か
らの出力データ・ストリームに示すように、タイム・マ
ーカ（ＴＭ）０９、２３および３７は、リード線４２
（ｎ）を通して、ＭＡＣ ＭＵＸ１４（ｎ）から受信し
たシーケンシャルなデータ・パケット（ＤＴ）の間に生
じる特殊なタイムベースＭＡＣメッセージ・パケットに
挿入されている。特殊なタイムベースＭＡＣメッセージ
・パケットは、ユーザ・ターミナル（例えば、図１に示
すユーザ・ターミナル３２（２））のネットワーク・イ
ンタフェース・モジュ−ル３４のローカル・タイムベー
ス・モジュロ Ｎカウンタのすべてのドリフトを打ち消
すのに適当な速度で、発生する。ＴＭＩＵ１６（１）−
１６（ｎ）によるタイム・マーカの挿入は、リアルタイ
ムで行われ、実際のタイム・マーカ値は、特殊タイムベ
ースＭＡＣメッセージの任意の待ち行列により遅延を考
慮して調整される。

【００２７】図１に戻って説明すると、ＴＭＩＵ１６
（１）−１６（ｎ）からの出力データ・ストリームは、
各リード線４４（１）−４４（ｎ）を通して、総称変調
器（ＧＥＮ ＭＯＤ）１８（１）−１８（ｎ）によって
受信される。ＧＥＮ ＭＯＤ１８（１）−１８（ｎ）
は、リード線４４（１）−４４（ｎ）を通して受信した
ディジタル・ビット・ストリームを、それぞれ、ケーブ
ル設備２２を通して、ユーザ・ターミナル３２（１）−
３２（ｘ）へ効率よく送信するために、アナログ無線周
波数（ＲＦ）信号に変換する。すでに説明したように、
ユーザ・ターミナル３２（１）−３２（ｘ）に供給され
るサービスを収容するために、ＭＡＣ ＭＵＸ１４
（１）−１４（ｎ）からのある一つまたはそれ以上の出
力データ・ストリームは、第一の所定のデータ速度を持
つことができ、ＭＡＣ ＭＵＸ１４（１）−１４（ｎ）
からの他の一つまたはそれ以上の出力データ・ストリー
ムは、第二の所定のデータ速度を持つことができ、ＭＡ
Ｃ ＭＵＸ１４（１）−１４（ｎ）からのさらに他の一
つまたはそれ以上の出力データ・ストリームは、第三の
所定のデータ速度を持つことができ、以下同様である。

【００２８】説明を分かりやすくするために、以下の説
明においては、ＧＥＮ ＭＯＤ１８（１）は、２７Ｍビ
ット／秒のデータ速度で、ディジタル・ビット・ストリ
ームを受信し、６４直角位相振幅変調（ＱＡＭ）を使用
して、出力アナログ・データ・ストリームを生成し、Ｇ
ＥＮ ＭＯＤ１８（２）は、２Ｍビット／秒のデータ速
度で、ディジタル・ビット・ストリームを受信し、６４
直角位相シフト・キーイング（ＱＰＳＫ）を使用して、
出力アナログ・データ・ストリームを生成し、ＧＥＮ
ＭＯＤ１８（ｎ）は、６４キロビット／秒のデータ速度
で、ディジタル・ビット・ストリームを受信し、例え
ば、周波数シフト・キーイング（ＦＳＫ）を使用して、
出力アナログ・データ・ストリームを生成するものと仮
定する。本発明は、任意の特定のデータ速度を持ってい
る位相データ・ストリームの任意のタイプのタイム・マ
ーカ・メッセージを送信することを可能にする。これに
より、ネットワーク１０は丈夫になり、現在および将来
のデータ速度の位相データ・ストリームを収容すること
ができ、ユーザ・ターミナル３２（１）−３２（ｘ）
を、データ速度、物理的チャネルおよびチャネルコード
化または移送ストリーム・プロトコルからは独立してい
る共通のタイミング基準を使用して、ＴＤＭＡ木タイプ
のアーキテクチャで同期させることができる。

【００２９】ユーザ・ターミナル３２（１）−３２
（ｘ）は、ディジタル・ケーブル・ターミナル（ＤＣ
Ｔ）、パソコン等の任意の適当な装置を含むことができ
る。ユーザ・ターミナル３２（２）は、ネットワーク・
インタフェース・モジュール（ＮＩＭ）３４およびアプ
リケーション・モジュール（ＡＰＰＬＮ ＭＯＤＵＬ
Ｅ）３６からなる通常のユーザ・ターミナルである。Ｎ
ＩＭ３４は、アプリケーション・モジュール３６にネッ
トワーク・サービスを供給し、チューナ、モデム、エラ
ー訂正装置、アクセス制御素子（図示せず）のような送
信素子（図示せず）、およびネットワーク・アクセスお
よびアプリケーション・インタフェース装置（図示せ
ず）を含む。本発明の場合には、ＮＩＭ３４は、さらに
ユーザ・ターミナル３２（２）を、ケーブル設備２２か
らの一つまたはそれ以上のデータ・ストリームで受信し
たタイム・マーカに同期させるための手段を含んでい
る。

【００３０】図３について説明すると、この図は、ユー
ザ・ターミナル（例えば、ユーザ・ターミナル３２
（２））を同期させるための（図１に示す）ネットワー
ク・インタフェース・モジュール３４の一部を形成して
いる、（一点鎖線の四角内に示す）同期装置７０のブロ
ック図である。同期装置７０は、タイムベース・マーカ
検出装置（ＴＢＭ検出装置）７１、直並列シフト・レジ
スタ（Ｓ／Ｐシフト・レジスタ）７２、ローカル・オシ
レータ（ＬＯ）７４、ディジタル制御オシレータ（ＤＣ
Ｏ）７６、ローカルタイムベース・カウンタ（ＬＴＢ
カウンタ）７８、加算器８０、およびラッチ８２からな
る。構造の上からいうと、ＴＢＭ検出装置７１およびＳ
／Ｐシフト・レジスタ７２の入力は、ケーブル設備２２
に接続している。ＴＢＭ検出装置７１からの第一の出力
は、各ＬＴＢカウンタ７８およびラッチ８２の第一の入
力に送られ、ＴＢＭ検出装置７１からの第二の出力は、
Ｓ／Ｐシフト・レジスタ７２の第二の入力に送られる。
Ｓ／Ｐシフト・レジスタ７２からの出力は、ＬＴＢカウ
ンタ７８の第二の入力および加算器８０の第一の入力に
送られる。ＬＯ７４の出力は、ＤＣＯ７６の第一の入力
に送られる。ラッチ８２からの出力は、ＤＣＯ７６の第
二の入力に送られる。ＤＣＯ７６の第一および第二の出
力は、それぞれ、ＬＴＢカウンタ７８の第三の入力およ
び同期装置７０からのクロック（ＣＬＫ）出力へ送られ
る。ＬＴＢカウンタ７８の出力は、加算器８０の第二の
入力に送られる。加算器８０の出力は、ラッチ８２の第
二の入力に送られる。

【００３１】動作中、ローカル・オシレータ（ＬＯ）７
４は、所定の周波数でクロック・シーケンス・パルスを
生成し、ＤＣＯ７６は最初ＬＯ７４の周波数の固定分割
周波数で動作する。ＤＣＯ７６からの出力は、最初の所
定のローカル・タイムベース・クロック周波数を持ち、
ローカル・タイムベース・カウンタ７８の入力に送られ
る。ＤＣＯ７６からのローカル・タイムベース・クロッ
クの各パルスは、ローカル・タイムベース・カウンタ７
８を一つだけカウントアップする。

【００３２】ＴＢＭ検出装置７１およびＳ／Ｐシフト・
レジスタ７２は、それぞれケーブル設備２２からチャネ
ル・データ・ストリームを受信する。ＴＢＭ検出装置７
１は、ケーブル設備２２から受信したチャネル・データ
・ストリームの各タイム・マーカ・メッセージを検出
し、ローカル・タイムベース（ＬＴＢ）カウンタ７８お
よびラッチ８２へのストローブ出力信号、およびＳ／Ｐ
シフト・レジスタ７２へのイネーブル制御信号を生成す
る。Ｓ／Ｐシフト・レジスタ７２は、データ・ストリー
ムを受信し、ＴＢＭ検出装置７１からのイネーブル制御
信号に応えて、受信したデータ・ストリームの直列に受
信したモジュロ Ｎタイム・マーカを、ＬＴＢカウンタ
７８および加算器８０へ送信するための並列出力信号に
変換する。Ｓ／Ｐシフト・レジスタ７２からの並列出力
信号は、ケーブル設備２２からのデータ・ストリームで
受信された最も新しいタイム・マーカ・メッセージのタ
イムベース・モジュロ Ｎ計数を含んでいる。

【００３３】ＴＢＭ検出装置７１からのストローブ出力
信号により、ＬＴＢカウンタ７８の前に記憶されたタイ
ム・マーカ計数プラスＤＣＯ７６からの出力によってそ
れに追加された任意の暫定計数からなる現在の計数は、
加算器８０に出力される。それと同時に、Ｓ／Ｐシフト
・レジスタ７２の現在の受信タイム・マーカ計数が、Ｌ
ＴＢカウンタ７８および加算器８０に入力される。加算
器８０は、ＬＴＢカウンタ７８からのタイム・マーカ計
数出力から、Ｓ／Ｐシフト・レジスタ７２からの現在の
受信タイム・マーカ計数のモジュロ Ｎ数を引き算す
る。加算器８０からの出力信号は、ラッチ８２にラッチ
されている二つの入力計数信号の間のエラー数を表す。
ラッチ８２からのエラー計数出力信号は、ＤＣＯ７６に
送信され、ＤＣＯ７６は、エラー計数信号に応答して、
中央局装置１１から受信したタイム・マーカ計数をより
近接して追跡するために、すべてのエラーを減少させる
方向に、ＤＣＯ出力周波数を修正する。このプロセス
は、ロック状態になるまで、ＴＢＭ検出装置７１および
Ｓ／Ｐシフト・レジスタ７２によって、各タイム・マー
カ・メッセージが検出される度に、反復して行われる。

【００３４】例えば、（図２のＴＭＩＵ１６（１）の出
力のところに示すように）すべてのユーザ・ターミナル
３２（１）−３２（ｘ）が１０、２５、４７等のタイム
・マーカの同じシーケンスを受信した場合には、各ユー
ザ・ターミナル３２（１）−３２（ｘ）の動作は以下の
ように説明することができる。各ユーザ・ターミナル３
２（１）−３２（ｘ）は、最初ＬＴＢカウンタ７８の現
在のタイム・マーカ計数「１０」を受信し、検出し、記
憶し、ＤＣＯ７６からのシーケンシャルなクロック・パ
ルスに応答して、「１０」からカウントを開始する。

【００３５】その後、ケーブル設備２２からのデータ・
ストリームのタイム・マーカ番号「２５」を受信し、検
出すると、数字「２５」がＬＴＢカウンタ７８で現在発
見された計数（例えば、「２８」）と効果的に比較され
る。より詳細に説明すると、ＤＣＯ７６からのクロック
・パルスが図１に示すタイムベース・タイマ２０が生成
したタイム・マーカ計数より少し速い速度であったため
に、ＬＴＢカウンタ７８に数字「２８」が発生したわけ
である。二つの数の比較は、ＬＴＢカウンタ７８からの
数字「２８」から、Ｓ／Ｐシフト・レジスタ７２からの
現在の受信タイム・マーカ数「２５」を引き算すること
により、有効に行われる。

【００３６】二つのタイム・マーカ数の間の差「＋３」
は、結果として得られるエラーであり、このエラーはＤ
ＣＯ７６に送信される。ＤＣＯ７６は、「＋３」エラー
信号に応答して、ＬＴＢカウンタ７８への出力クロック
・パルスの周波数をすこし下げる。その後、現在のタイ
ム・マーカ数「４７」を受信すると、この数字「４７」
は、現在ＬＴＢカウンタ７８が表示しているカウンタの
数値（例えば、「４５」）と有効に比較される。この比
較は、ＬＴＢカウンタ７８からの数字「４５」から、Ｓ
／Ｐシフト・レジスタ７２からの現在の受信タイム・マ
ーカ数「４７」を引き算することにより、有効に行われ
る。二つのタイム・マーカ数の間の差「−２」は、結果
として得られるエラーであり、このエラーはＤＣＯ７６
に送信される。ＤＣＯ７６は、「−２」エラー信号に応
答して、ＬＴＢカウンタ７８への出力クロック・パルス
の周波数を少し上げる。

【００３７】上記のプロセスは、ＤＣＯの出力が「ロッ
クされた」状態にあるとの宣言が行われるまで、継続し
て行われる。実際には、各ユーザ・ターミナル３２
（１）−３２（ｘ）は、ケーブル設備２２を通して送ら
れる一つまたはそれ以上の移送ストリームに含まれるタ
イム・マーカを使用して、自分自身を同期させる。例え
ば、ユーザ・ターミナル３２（２）および３２（４）
は、（図２に示す）総称変調器１８（１）からの移送ス
トリームに含まれているタイム・マーカ１０、２５、４
７を使用することができる。また、ユーザ・ターミナル
３２（１）および３２（３）は、（図２に示す）総称変
調器１８（２）からの移送ストリームに含まれているタ
イム・マーカ０８、１９、３５、４９を使用することが
でき、また、ユーザ・ターミナル３２（ｘ）は、（図２
に示す）総称変調器１８（ｎ）からの移送ストリームに
含まれているタイム・マーカ０９、２３、３７等を使用
することができる。

【００３８】ＤＣＯ７６は、任意の適当な装置を含むこ
とができることを理解されたい。例えば、ローカル・オ
シレータ７４から、二進法カウンタ上のクロックへサイ
クルを挿入したり、除去したりするプログラマブル・カ
ウンタ（図示せず）を使用することができる。別の方法
としては、直接ディジタル合成（ＤＤＳ）装置（図示せ
ず）を、ロックしたローカル・クロックを生成するのに
使用することができる。この技術は、位相アキュムレー
タ（図示せず）および参照表を含ず、方形波を生成しな
いオフセット・レジスタ／加算器（図示せず）を使用す
る。ＤＣＯ７６のいずれの装置の場合にも、位相ロック
・ループ（ＰＬＬ）が長期間継続するのを防止するため
に、周波数エラー（１／エラー数）の正確な推定を行う
必要がある。理想的には、このエラーに対して、次の時
間間隔の間、修正を直線的に行うことが望ましい。そう
することにより、最終エラーはローカル・タイムベース
・カウンタ７８の一つのクロック・サイクル以下にな
る。ユーザ・ターミナル（例えば、３２（１））が、ダ
ウンストリーム・タイム・マーカと同期状態にロックさ
れると、ユーザ・ターミナルは、アップストリーム通信
によって会話型のサービスを要求することができる。

【００３９】図１に戻って説明すると、ユーザ・ターミ
ナル３２（１）−３２（ｘ）から遠隔サービス・プロバ
イダへのアップストリーム方向に、ユーザ・ターミナル
３２（１）−３２（ｘ）から中央局装置１１へ任意のア
ップストリーム通信を開始するために、ユーザ・ターミ
ナル（例えば、３２（２））は、ケーブル設備２２およ
びデフォールトまたは所定のアップストリーム・チャネ
ル（例えば、チャネル２３（１））を通して、ネットワ
ーク・インタフェースおよび制御装置３０に会話型サー
ビスの要求を送信する。ネットワーク・インタフェース
および制御装置３０は、外部ネットワーク管理装置（図
示せず）のために、基礎的な物理ケーブル設備２２を管
理する。

【００４０】ケーブル設備２２の帯域幅は、スペース
（木タイプのアーキテクチャのノード）、周波数（ＲＦ
キャリア）および時間（ＴＤＭ）領域にわたって最大限
度に使用される。遠隔ユーザ・ターミナルからのサービ
ス要求に応えて、ネットワーク・インタフェースおよび
制御装置３０は、その後の通信に対して会話型サービス
を要求しているユーザ・ターミナルに、アップストリー
ム・チャネルを動的に割り当てる。より詳細に説明する
と、ネットワーク・インタフェースおよび制御装置３０
は、遠隔サービス・プロバイダとの通信のために、ユー
ザ・ターミナルへのアップストリーム送信に対して、チ
ャネル周波数、フレーム長、およびタイム・スロット
（パケット）数を割り当てる。この情報は、ダウンスト
リーム方向のＭＡＣ ＭＵＸ１４（１）−１４（ｎ）に
供給されたＭＡＣメッセージにより、ユーザ・ターミナ
ルに送信される。いったん設定されると、ユーザ・ター
ミナルは、アップストリーム送信方向に、割り当てられ
たチャネル周波数、フレーム長およびタイム・スロット
を使用して、遠隔サービス・プロバイダと通信する。

【００４１】中央局装置１１の複数のアップストリーム
・チャネル２３（１）−２３（ｎ）は、それぞれ、バー
スト復調器２４（１）−２４（ｎ）および連続している
各アップストリーム・リアルタイム・モジュール（ＵＲ
ＴＭ）２６（１）−２６（ｎ）からなる。バースト復調
器２４（１）−２４（ｎ）は、ユーザ・ターミナル３２
（１）−３２（ｘ）からの無線周波数（ＲＦ）または中
間周波数（ＩＦ）で変調されたキャリアから、ディジタ
ル・ビット・ストリーム・バーストを回収するために、
総称変調器（ＧＥＮ ＭＯＤ）１８（１）−１８（ｎ）
から逆の方法で機能する。

【００４２】さらに、バースト復調器２４（１）−２４
（ｎ）は、そこを通る各バーストの信号電力を測定し、
またバーストの信号電力測定値を含むバーストに１バイ
トを付加し、電力制御機能を実行するために電力測定値
を使用する。バースト復調器２４（１）−２４（ｎ）
は、オプションとして、符号時間単位で、それぞれＵＲ
ＴＭ２６（１）−２６（ｎ）から受信したアパーチャ制
御信号に対するバースト到着時間を測定することがで
き、例えば、信号電力測定値バイトの後のバーストの尾
部（終端部）に、バースト到着時間の測定値を付加す
る。別の方法としては、外部装置（図示せず）は、アパ
ーチャ制御信号に関するバースト到着時間の測定を行う
ことができる。最適の性能を得るために、ＴＤＭＡ環境
で動作しているときに、バースト復調動作を行うことが
できるように、アパーチャ制御信号が使用される。バー
スト復調器で受信された各バーストの期待窓の周囲でバ
ースト復調器２４（１）−２４（ｎ）を実行することが
できると、誤ってバーストを検出する確率が減少する。

【００４３】図４について説明すると、この図は、本発
明による、ネットワーク・インタフェースおよび制御装
置３０および（図１に示す）タイムベース・タイマ２０
と一緒に動作するアップストリーム・チャネル２３
（１）のブロック図である。（図１に示す）他の各アッ
プストリーム・チャネル２３（２）−２３（ｎ）は、図
４に示すものに対応するブロック図を持っていて、同じ
方法で、ネットワーク・インタフェースおよび制御装置
３０およびタイムベース・タイマ２０と一緒に機能する
ことを理解されたい。アップストリーム・チャネル２３
（１）は、アップストリーム・リアルタイム処理モジュ
ール（ＵＲＴＭ）装置２６（１）、およびバースト復調
器２４（１）からなる。ＵＲＴＭ２６（１）は、チャネ
ル管理（ＣＨＡＮ ＭＧＴ）装置９０、バースト・タイ
ミング装置９２、および転送エラー訂正／循環冗長度チ
ェック（ＦＥＣ／ＣＲＣ）装置９４からなる。チャネル
装置２３（１）においては、バースト・タイミング装置
９２が、導体９６を通して、バースト復調器２４（１）
へアパーチャ制御信号を送り、リード線９７を通して、
バースト復調器２４（１）からバースト検出信号を受信
する。

【００４４】バースト復調器２４（１）は、またそれぞ
れ、リード線９８、９９を通して、ＦＥＣ／ＣＲＣ装置
９４に「受信データ」および「受信クロック」を送信す
る。チャネル装置２３（１）は、バス４８を通して、タ
イムベース・タイマ２０からタイムベース（ＴＢ）クロ
ックおよびＴＢマーカ信号を、リード線５０（１）を通
して、ケーブル設備２２からＲＦまたはＩＦ信号を受信
する。より詳細に説明すると、バースト復調器２４
（１）は、ケーブル設備２２から直接ＲＦ信号を受信す
ることができる。別の方法としては、ケーブル設備２２
から受信した変調ＲＦ信号を、バースト復調器２４
（１）に送信する目的で、変調ＩＦ信号に変換するため
に、コンバ−タ（図示せず）を、ケーブル設備２２とバ
ースト復調器２４（１）との間に挿入することができ
る。さらに、チャネル装置２３（１）は、リード線４９
（１）を通して、パケット再転送装置２８に、パケット
（例えば、ＡＴＭパケット）を送信し、バス５１、およ
びリード線４９（１）、パケット再転送装置２８および
（図１に示す）リード線５２を通して、ネットワーク・
インタフェースおよび制御装置３０と会話する。

【００４５】ユーザ・ターミナル（例えば、図１の３２
（２））が会話型の要求をすると、ネットワーク・イン
タフェースおよび制御装置３０は、ユーザ・ターミナル
３２（２）に対して、以下に説明するダウンストリーム
ＭＡＣメッセージを通して使用するための、フレーム
長、タイム・スロットおよび周波数を割り当てる。ま
た、ネットワーク・インタフェースおよび制御装置３０
は、バス５１を通して、チャネル装置２３（１）に適当
な設定信号を送ることによって、適当なチャネル装置
（例えば、チャネル装置２３（１））を設定する。より
詳細に説明すると、ネットワーク・インタフェースおよ
び制御装置３０は、例えば、チャネル装置２３（１）に
対するタイミング・スロットおよびフレーム・パラメー
タ（スロット／フレームの数）のようなある種のパラメ
ータを、チャネル管理装置９０にロードまたは構成する
ために、バス５１を通して信号を送信する。

【００４６】チャネル管理装置９０は、基本的には、バ
ースト・タイミング装置９２およびＦＥＣ／ＣＲＣ９４
の動作を制御するプロセッサである。例えば、チャネル
管理装置９０は、ＦＥＣ／ＣＲＣ装置９４から入手した
各受信タイム・スロットのエラーの数、電力レベル等の
ような、チャネル装置２３（１）に対する統計を追跡す
る。チャネル管理装置９０によって送信された実際のデ
ータ・パケットは、各スロットまたはパケットに含まれ
ているエラーの平均数および電力レベルを含んでいる各
スロットのパケットに関する、局部的に生成された統計
的なデータを含んでいる。この情報は、パケット再転送
装置２８を通して、例えば、ＡＴＭパケットの形式で、
ネットワーク・インタフェースおよび制御装置３０に送
られる。より詳細に説明すると、チャネル管理装置９０
によって送信されたＡＴＭパケットは、ネットワーク・
インタフェースおよび制御装置３０に対する統計的な情
報を含んでいて、リード線４９（１）を通して、パケッ
ト再転送装置２８に送信され、このパケット再転送装置
２８は上記の統計的な情報を、（図１に示す）リード線
５２を通して、ネットワーク・インタフェースおよび制
御装置３０に再転送する。

【００４７】ＦＥＣ／ＣＲＣ装置９４は、それぞれ、リ
ード線９８および９９を通して、バースト復調器２４
（１）から、データまたはクロック・パケットを受信
し、転送エラー・チェック（ＦＥＣ）または循環冗長度
チェック（ＣＲＣ）、またはデータおよびクロック・パ
ケットに関する他の必要なエラー・チェックを行う。エ
ラー修正済みデータ・パケットは、リード線４９（１）
を通して、パケット再転送装置２８へ送信され、そこで
（図１に示す）リード線５４を通して、遠隔サービス・
プロバイダへ送信するために、正しいチャネルに設置さ
れる。より詳細に説明すると、パケット再転送装置２８
は、それぞれ、ＦＥＣ／ＣＲＣ装置９４によって、ヘッ
ダ・フィールドに入力された微分化コードおよびチャネ
ル管理装置９０をチェックして、パケットがリード線５
４を通して、遠隔サービス・プロバイダに再転送すべき
データ・パケットなのか、リード線５２を通して、ネッ
トワーク・インタフェースおよび制御装置３０に再転送
すべき情報パケットなのかを決定する。

【００４８】アップストリーム・チャネル装置２３
（１）で同期を行うために、バースト・タイミング装置
９２は、リード線９６を通して、バースト復調器２４
（１）に送信するために、アパーチャ制御信号を生成
し、リード線９７を通して、バースト復調器２４（１）
からバースト検出信号を受信する。バースト・タイミン
グ装置９２は、何時バーストが到着するのかを決定し、
ＴＢクロックとＴＢマーカ信号からアパーチャ制御信号
を生成するために、バス４８を通して、タイムベース・
タイマからのＴＢクロックおよびＴＢマーカ信号を使用
する。

【００４９】図５および図６について説明すると、図５
は図４のアップストリーム・チャネル２３（１）の後期
バーストのタイミング図であり、図６は図４のアップス
トリーム・チャネル２３（１）の前期バーストのタイミ
ング図である。より詳細に説明すると、バースト・タイ
ミング・装置９２は、リード線９６を通してのバースト
復調器２４（１）に対する、アパーチャ制御信号の形式
の各タイム・スロット用の時間基準（ｔ_slot）を生成
し、リード線９７を通して、バースト復調器２４（１）
からのバースト検出信号を受信する。タイム・スロット
（ｔ_slot）は、バス４８を通して、タイムベース・タイ
マ２０からバースト・タイミング装置９２によって受信
されたＴＢマーカ信号、およびバス５１を通して、ネッ
トワーク・インタフェースおよび制御装置３０によっ
て、チャネル管理装置９０にロードされた関連チャネル
・パラメータの関数である。タイム・スロット
（ｔ_slot）信号に対するアパーチャ（ｔ_apr ）信号の位
置は、ネットワーク・インタフェースおよび制御装置３
０によってプログラムすることができる。

【００５０】図５および図６に、バーストのヘッド・エ
ンドの到着時間をｔ_arv で示す。バースト到着のタイミ
ング・エラーは、下記の式１によって表される。 ｔ_err ＝ ｔ_apr − ｔ_arv （式１） （図５に示すように）ｔ_err ＜０である場合には、バー
ストは遅れ、（図６に示すように）ｔ_err ＞０の場合に
は、バーストは進んでいる。通常の動作の場合には、｜
ｔ_err ｜＜ｔ_g である必要がある。ｔ_g （図示せず）は
バースト間のガード・タイムである。無視することがで
きる処理遅延変化を持っている素子からなるシステムの
場合には、ｔ_err は、任意の適当なレンジング・アルゴ
リズムによって使用することができる訂正計数である。
より詳細に説明すると、レンジングは、処理遅延、チャ
ネル遅延、位相遅延、パケット・ジッタおよびオシレー
タの精度にようなすべてのシステムのタイミング・オフ
セットを補正するために必要な時間修正を決定するのに
使用される手順または技術であると定義される。このこ
とは時間領域内の帯域幅を最適化するのに必要である。

【００５１】レンジングを行わないで、ガード・タイム
を決定する際の優勢係数は、最小スロット幅ｔ_slotw を
決定する最悪の伝播遅延によって決定される。この場
合、 ｔ_slotw ＝ バーストの長さ ＋ 最悪の伝播遅延 （式２） である。

【００５２】今まで説明してきた本発明の特定の実施例
は、本発明の一般原理の単なる例示としてのものに過ぎ
ないことを理解されたい。当業者なら本発明の原理に基
づいて種々の修正を行うことができる。例えば、データ
速度、物理的チャネルおよび移送ストリームのチャネル
・プロトコルから独立している他のタイム・マーカ書式
を、ユーザ・ターミナルを同期させるために使用するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の時分割多元接続（ＴＤＭＡ）通信ネッ
トワークのブロック図である。

【図２】本発明の内部に挿入された例示としてのタイム
・マーカを含む、例示としてのデータ移送ストリームを
示す図１のＴＤＭＡ通信ネットワークの部分図である。

【図３】本発明のユーザ・ターミナルまたは加入者ター
ミナルを、受信したデータ移送ストリームのタイム・マ
ーカに同期させるためのネットワーク・インタフェース
・モジュールのブロック図である。

【図４】本発明のアップストリーム・チャネルのブロッ
ク図である。

【図５】図４のアップストリーム・チャネルの後期のバ
ースト用のタイミング図である。

【図６】図４のアップストリーム・チャネルの早期のバ
ースト用のタイミング図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロバート パトリック ムリンズ アメリカ合衆国．19403 ペンシルヴァニ ア，イーグルヴィル，プレスコット サー クル 5020 (72)発明者 マイケル ジェー．ギティングス アメリカ合衆国．08057 ニュージャーシ イ，モーレスタウン，ウエスト サード ストリート 265 (72)発明者 デニス アール．クラーク アメリカ合衆国．18966 ペンシルヴァニ ア，サウザンプトン，チャーチヴィル ロ ード 833

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ダウンストリーム・チャネル同期手段か
   らなる時分割多元接続（ＴＤＭＡ）通信ネットワークで
   あって、 上記のダウンストリーム・チャネル同期手段が、所定の
   周波数で増大し、係数が予め指定した数値に達した場合
   に、ゼロにリセットされるモジュロ Ｎビット・プログ
   ラマブル循環基準係数からなるタイム・マーカを生成す
   るためのタイムベース・タイマと、少なくとも一つのタ
   イム・マーカ挿入装置とからなり、 各タイム・マーカ挿入装置が、 所定のデータ速度を持ちデータ・パケットと、所定の間
   隔でデータ・パケット間に分散しているメディア・アク
   セス制御（ＭＡＣ）パケットからなるディジタルＴＤＭ
   Ａ移送ストリームを受信するための第一の入力ターミナ
   ルと、 タイムベース・タイマが生成したタイム・マーカを受信
   し、現在の受信ＭＡＣパケット中に、現在の受信タイム
   ・マーカを挿入するための第二の入力ターミナルと、 遠隔ユーザ・ターミナルに、継続した出力ＴＤＭＡ移送
   ストリームによって、ＭＡＣパケットに挿入したタイム
   ・マーカ計数と一緒に、受信したＴＤＭＡデータ・スト
   リームを送信するための出力ターミナルとからなり、 この出力ターミナルにおいて、タイム・マーカがデータ
   速度、物理的チャネルおよび移送ストリームのチャネル
   ・プロトコルから独立していて、ユーザ・ターミナルの
   同期のために使用されるＴＤＭＡ通信ネットワーク。
2. 【請求項２】 ダウンストリーム・チャネル同期手段
   が、少なくとも一つの変調手段をさらに含み、各変調手
   段が少なくとも一つのタイム・マーカ挿入装置の独立し
   た装置によって送信されたディジタルＴＤＭＡ移送スト
   リームを、遠隔ユーザ・ターミナルへ送信するための所
   定のプロトコルを持つ独立したアナログ出力ＴＤＭＡ移
   送ストリームに変調する請求項１に記載のＴＤＭＡ通信
   ネットワーク。
3. 【請求項３】 ダウンストリーム・チャネル同期手段
   が、 複数のタイム・マーカ挿入装置と、 複数の変調手段とからなり、 上記のタイム・マーカ挿入装置のうちの二つが、異なる
   所定のデータ速度を持ち、データ・パケットと、所定の
   間隔でデータ・パケットの間に散在しているメディア・
   アクセス制御（ＭＡＣ）パケットからなるディジタルＴ
   ＤＭＡ移送ストリームを受信し、連続ディジタル出力Ｔ
   ＤＭＡ移送ストリームのＭＡＣパケットの挿入タイム・
   マーカ計数と一緒に、受信ＴＤＭＡ移送ストリームを送
   信し、 上記の変調手段のうちの二つが、複数のタイム・マーカ
   挿入装置の独立した装置によって送信されたディジタル
   ＴＤＭＡ移送ストリームを、遠隔ユーザ・ターミナルへ
   送信するための異なる所定のプロトコルを持つ個々のア
   ナログ出力ＴＤＭＡ移送ストリームに変調する請求項２
   に記載のＴＤＭＡ通信ネットワーク。
4. 【請求項４】 ダウンストリーム・チャネル同期手段
   が、複数のタイム・マーカ挿入装置からなり、上記のタ
   イム・マーカ挿入装置のうちの二台が、異なる所定のデ
   ータ速度を持ち、データ・パケットと所定の間隔でデー
   タ・パケットの間に散在しているＭＡＣパケットからな
   る個々のディジタルＴＤＭＡ移送ストリームを受信し、
   連続出力ＴＤＭＡ移送ストリームのＭＡＣパケットの挿
   入タイム・マーカ係数と一緒に受信ＴＤＭＡ移送ストリ
   ームを遠隔ユーザ・ターミナルに送信する請求項１に記
   載のＴＤＭＡ通信ネットワーク。
5. 【請求項５】 ダウンストリーム・チャネル同期手段
   が、さらに、複数の変調手段からなり、変調手段の中の
   二つが複数のタイム・マーカ挿入装置の独立した装置に
   よって送信されたディジタルＴＤＭＡ移送ストリーム
   を、遠隔ユーザ・ターミナルへ送信するための異なる所
   定のプロトコルを持つ個々のアナログ出力ＴＤＭＡ移送
   ストリームに変調する請求項４に記載のＴＤＭＡ通信ネ
   ットワーク。
6. 【請求項６】 少なくとも一つのアップストリーム・チ
   ャネル装置をさらに含むアップストリーム・チャネル同
   期手段からなり、各アップストリーム・チャネル装置
   が、（ａ）アップストリーム・チャネル装置を通してデ
   ータ・パケットを送信する各ユーザ・ターミナルに任意
   に予め割り当てられたフレーム長およびタイム・スロッ
   トの数を記憶するためのプログラマブル・リアルタイム
   装置と、（ｂ）遠隔ユーザ・ターミナルから、所定のデ
   ータ速度で、データ・パケットからなるアップストリー
   ムＴＤＭＡ移送ストリームと、アップストリーム・チャ
   ネル装置に到着中に、アップストリーム・チャネル装置
   でのデータ・パケットの処理を同期するために、タイム
   ベース・タイマが生成したモジュロ Ｎビット・プログ
   ラマブル循環基準計数からなるタイム・マーカの両方を
   受信するためのプログラマブル・リアルタイム装置から
   なる請求項１に記載のＴＤＭＡ通信ネットワーク。
7. 【請求項７】 アップストリーム・チャネル同期手段の
   各アップストリーム・チャネル装置が、遠隔ユーザ・タ
   ーミナルからアップストリーム・チャネル装置への所定
   のデータ速度で、データ・パケットからなるアップスト
   リームＴＭＤＡ移送ストリームと、受信アップストリー
   ムＴＤＭＡ移送ストリームのアパーチャ制御信号に関す
   るバースト到着時間を測定するためのプログラマブル・
   リアルタイム装置からのアパーチャ制御信号の両方を受
   信するためのバースト復調器をさらに含む請求項６に記
   載のＴＤＭＡ通信ネットワーク。
8. 【請求項８】 アップストリーム・チャネル同期手段
   が、複数のアップストリーム・チャネル装置からなり、
   上記のアップストリーム・チャネル装置の中の少なくと
   も二台が、複数のユーザ・ターミナルのあるものからの
   異なる移送データ・ストリーム・プロトコルからなるア
   ップストリームＴＤＭＡ移送ストリームを受信し、処理
   する請求項６に記載のＴＤＭＡ通信ネットワーク。
9. 【請求項９】 各遠隔ユーザ・ターミナルが、ネットワ
   ーク・タイミング機能を実行するためのネットワーク・
   インタフェース・モジュールからなり、 上記のモジュールが同期手段からなり、 上記の同期手段が、予め設定された周波数で、クロック
   ・パルスを生成するためのディジタル的に制御されたロ
   ーカル・オシレータと、 ダウンストリーム移送ストリームからのタイム・マーカ
   受信時間の間に、ローカル・オシレータからの予め設定
   された周波数で増大する、ダウンストリーム移送ストリ
   ームの受信タイム・マーカから、モジュロ Ｎビット・
   プログラマブル循環ローカル・オシレータ計数を生成す
   るためのカウンタと、 少なくとも一つのタイム・マーカ挿入装置の中の一台か
   らの、ダウンストリームＴＤＭＡ移送ストリームの現在
   の受信タイム・マーカ計数と上記のカウンタからの現在
   のモジュロ Ｎ計数とを比較し、所定の方向においてデ
   ィジタル的に制御されたローカル・オシレータの予め設
   定された周波数を変更する目的で、ディジタル的に制御
   されたローカル・オシレータに送信するために、現在の
   受信タイム・マーカ計数とカウンタの現在の計数との間
   の差に対応するエラー制御出力信号を生成するための比
   較手段からなる請求項１に記載のＴＤＭＡ通信ネットワ
   ーク
10. 【請求項１０】 ダウンストリーム・チャネル同期手段
    からなる時分割多元接続（ＴＤＭＡ）通信ネットワーク
    であって、 上記のダウンストリーム・チャネル同期手段が、所定の
    周波数で増大し、計数が予め指定した数値に達すると、
    ゼロにリセットされるモジュロ Ｎビットプログラマブ
    ル循環基準計数を含むタイム・マーカを生成するための
    タイムベース・タイマと、 複数のタイム・マーカ挿入装置とからなり、 上記の各タイム・マーカ挿入装置が、 所定のデータ速度を持ち、データ・パケットと所定の間
    隔でデータ・パケット間に散在しているメディア・アク
    セス制御（ＭＡＣ）パケットからなるディジタルＴＤＭ
    Ａ移送ストリームを受信するための第一の入力ターミナ
    ルと、 タイムベース・タイマが生成するタイム・マーカを受信
    し、現在の受信タイム・マーカ計数を現在の受信ＭＡＣ
    パケットに挿入するための第二の入力ターミナルと、 遠隔ユーザ・ターミナルへ、連続ＴＤＭＡ出力移送スト
    リームのＭＡＣパケットの挿入タイム・マーカ計数と一
    緒に、受信ＴＤＭＡデータ・ストリームを送信するため
    の出力ターミナルからなり、タイム・マーカは、ＴＤＭ
    Ａ出力移送ストリームのデータ速度、物理的チャネルお
    よびチャネル・プロトコルから独立していて、ユーザ・
    ターミナルの同期に使用され、またタイム・マーカ挿入
    装置の中の二台は、異なる所定のデータ速度を持つディ
    ジタルＴＤＭＡ移送ストリームを受信するＴＤＭＡ通信
    ネットワーク。
11. 【請求項１１】 ダウンストリーム・チャネル同期手段
    が、さらに複数の変調手段からなり、上記の変調手段の
    中の二台が、複数のタイム・マーカ挿入装置の中の独立
    した何台かが送信したディジタルＴＤＭＡ移送ストリー
    ムを、遠隔ユーザ・ターミナルへ送信するための異なる
    所定のプロトコルを持つ個々のアナログ・ダウンストリ
    ームＴＤＭＡ出力移送ストリームに変調する請求項１０
    に記載のＴＤＭＡ通信ネットワーク。
12. 【請求項１２】 さらに、アップストリーム・チャネル
    同期手段からなり、 上記のアップストリーム・チャネル同期手段が、複数の
    アップストリーム・チャネル装置からなり、 その各アップストリーム・チャネル装置が、（ａ）アッ
    プストリーム・チャネル装置を通して、アップストリー
    ムＴＤＭＡ移送ストリームで、データ・パケットを送信
    する各ユーザ・ターミナルに、任意に予め割り当てられ
    たフレーム長およびタイム・スロットの数を記憶するた
    めのプログラマブル・リアルタイム装置と、（ｂ）遠隔
    ユーザ・ターミナルから、所定のデータ速度で、データ
    ・パケットからなるアップストリームＴＤＭＡ移送スト
    リームと、アップストリーム・チャネル装置に到着中
    に、アップストリーム・チャネル装置でのデータ・パケ
    ットの処理を同期するために、タイムベース・タイマが
    生成したモジュロ Ｎビット・プログラマブル循環基準
    計数からなるタイム・マーカの両方を受信するためのプ
    ログラマブル・リアルタイム装置からなる請求項１０に
    記載のＴＤＭＡ通信ネットワーク。
13. 【請求項１３】 アップストリーム・チャネル同期手段
    の各アップストリーム・チャネル装置が、さらに、遠隔
    ユーザ・ターミナルからの所定のデータ速度で、データ
    ・パケットからなるアップストリームＴＭＤＡ移送スト
    リームと、受信アップストリームＴＤＭＡ移送ストリー
    ムのアパーチャ制御信号に関するデータ・パケット到着
    時間を測定するためのプログラマブル・リアルタイム装
    置からのアパーチャ制御信号との両方を受信するための
    バースト復調器からなる請求項１２に記載のＴＤＭＡ通
    信ネットワーク。
14. 【請求項１４】 アップストリーム・チャネル装置の中
    の少なくとも二台が、異なる移送ストリーム・プロトコ
    ルを含むアップストリームＴＤＭＡ移送ストリームを受
    信し、処理する請求項１２に記載のＴＤＭＡ通信ネット
    ワーク。
15. 【請求項１５】 ネットワークが、さらにそれぞれが同
    期手段からなるネットワークタイミング機能を実行する
    ためのネットワーク・インタフェース・モジュールから
    なる複数の遠隔ユーザ・ターミナルからなり、 上記の同期手段が、所定の周波数で増大するモジュロ
    Ｎビット・プログラマブル循環ローカル・オシレータ計
    数を生成するためのディジタル的に制御されたローカル
    ・オシレータと、 ダウンストリーム移送ストリームからのタイム・マーカ
    受信時間の間に、ローカル・オシレータからの予め設定
    された周波数で増大するダウンストリーム移送ストリー
    ムの受信したタイム・マーカから、モジュロ Ｎビット
    プログラマブル循環ローカル・オシレータ計数を生成す
    るためのカウンタと、 少なくとも一つのタイム・マーカ挿入装置の中の一台か
    らの、ダウンストリームＴＤＭＡ移送ストリームの現在
    の受信タイム・マーカ計数と上記のカウンタからの現在
    のモジュロＮ計数とを比較し、所定の方向においてディ
    ジタル的に制御されたローカル・オシレータの予め設定
    された周波数を変更する目的で、ディジタル的に制御さ
    れたローカル・オシレータに送信するために、現在の受
    信タイム・マーカ計数とカウンタの現在の計数との間の
    差に対応するエラー制御出力信号を生成するための比較
    手段からなる請求項１０に記載のＴＤＭＡ通信ネットワ
    ーク
16. 【請求項１６】 ＴＤＭＡ通信ネットワークの中央局装
    置と複数の遠隔ユーザ・ターミナル間の通信を同期させ
    る方法であって、 （ａ）タイムベース・タイマの所定の周波数で増大し、
    計数が予め指定した数値に達すると、ゼロにリセットさ
    れるモジュロ Ｎビット・プログラマブル循環基準計数
    を含むタイム・マーカ・シーケンスを生成するステップ
    と、 （ｂ）それぞれが、データ・パケットと、所定の間隔
    で、データ・パケット間に散在しているメディア・アク
    セス制御（ＭＡＣ）パケットを含む所定の周波数からな
    る少なくとも一つのディジタル時分割多元接続（ＴＤＭ
    Ａ）移送ストリームを受信するステップと、 （ｃ）ステップ（ａ）で生成した現在の受信タイム・マ
    ーカ計数を、タイム・マーカ挿入装置の少なくとも一つ
    のディジタルＴＤＭＡ移送ストリームのそれぞれの中
    の、ステップ（ｂ）で同時に受信するＭＡＣパケット中
    に挿入するステップと、 （ｄ）遠隔ユーザ・ターミナルへ、個々の連続アナログ
    ・ダウンストリームＴＤＭＡ移送ストリームのステップ
    （ｃ）からのＭＡＣパケットの挿入タイム・マーカ計数
    と一緒に、各ディジタルＴＤＭＡ移送ストリームを送信
    するステップとからなり、各アナログ・ダウンストリー
    ムＴＤＭＡ出力移送ストリームのタイム・マーカは、ダ
    ウンストリームＴＤＭＡ出力移送ストリームのデータ速
    度、物理的チャネルおよびチャネル・プロトコルから独
    立していて、ユーザ・ターミナルの同期に使用され、ま
    た複数のユーザ・ターミナルによって、アップストリー
    ム・データ送信のために使用される通信同期方法。
17. 【請求項１７】 （ｅ）タイム・マーカ挿入装置によっ
    て送信された少なくとも一つのディジタルＴＤＭＡ移送
    ストリームのそれぞれを、複数の遠隔ユーザ・ターミナ
    ルへ送信するための所定のプロトコルを持つ個々のアナ
    ログＴＤＭＡ出力移送ストリームに変調するステップを
    さらに含む請求項１６に記載の方法。
18. 【請求項１８】 （ｅ）アップストリームＴＤＭＡ移送
    ストリームのアップストリーム方向の所定のユーザ・タ
    ーミナルから、データ・パケットを受信するために割り
    当てられるアップストリーム・チャネル装置のプログラ
    マブル・ライルタイム装置の所定のユーザ・ターミナル
    に任意に予め割り当てられたフレーム長およびタイム・
    スロット数に関する個々の制御情報を記憶するステップ
    と、 （ｆ）ステップ（ａ）でタイムベース・タイマが生成し
    たモジュロ Ｎビット・プログラマブル循環基準計数か
    らなるタイム・マーカと、アップストリーム・チャネル
    装置に到着中に、アップストリーム・チャネル装置での
    所定のユーザ・ターミナルからのデータ・パケットの処
    理を同期するために、所定の遠隔ユーザ・ターミナルか
    らの所定のデータ速度で、データ・パケットからなるア
    ップストリームＴＤＭＡ移送ストリームとの両方を受信
    するステップとをさらに含む請求項１６に記載の方法。
19. 【請求項１９】 ステップ（ｆ）を実行する際に、所定
    の遠隔ユーザ・ターミナルからの所定のデータ速度で、
    データ・パケットからなるアップストリームＴＤＭＡ移
    送ストリームと、受信ＴＤＭＡ移送ストリームのアパー
    チャ制御信号に関するデータ・パケット到着時間を測定
    するためのプログラマブル・リアルタイム装置からのア
    パーチャ制御信号との両方を受信する請求項１８に記載
    の方法。
20. 【請求項２０】 ＴＤＭＡ通信システムが、複数のアッ
    プストリーム・チャネル装置からなり、ステップ（ｆ）
    を実行する際に、アップストリーム・チャネル装置の中
    の少なくとも二台が、異なる移送ストリーム・プロトコ
    ルを含む個々のアップストリームＴＤＭＡ移送ストリー
    ムを受信し、処理する請求項１９に記載の方法。
21. 【請求項２１】 複数の各遠隔ユーザ・ターミナルが、
    下記のステップ、すなわち、 （ｅ）ディジタル的に制御されたローカル・オシレータ
    で、予め設定した周波数で、クロック・パルスを生成す
    るステップと、 （ｆ）ダウンストリーム移送ストリームからのタイム・
    マーカ受信時間の間に、ローカル・オシレータからの予
    め設定した周波数で増大するカウンタのダウンストリー
    ム移送ストリームの受信タイム・マーカからモジュロ
    Ｎビット・プログラマブル循環ローカル・オシレータ計
    数を生成するステップと、 （ｇ）ダウンストリームＴＤＭＡ移送ストリームの現在
    の受信タイム・マーカ計数を、比較装置のカウンタから
    の現在のモジュロＮ計数と比較し、所定の方向に、ディ
    ジタル的に制御されたローカル・オシレータの予め設定
    された周波数を変更する目的で、ディジタル的に制御さ
    れたローカル・オシレータに送信するために、現在の受
    信タイム・マーカ計数とカウンタの現在の計数との間の
    差に対応するエラー制御出力信号を生成するステップ
    と、 （ｈ）ステップ（ｇ）で生成したエラー出力信号に応じ
    て、所定の方向にディジタル的に制御されたローカル・
    オシレータの所定の周波数を変更するステップとを実行
    するためのネットワーク・インタフェース・モジュール
    からなる請求項１６に記載の方法。