JPH09507013A - マルチポイント通信を制御するための方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 マルチポイント通信リンクによる通信を制御する方法および装置は複数のスレイブステーション（１１〜１３）を結合するマルチポイントリンク（２９）およびエンコーダ（３６）を介してスレイブステーション（１１〜１３）へのシグナリング放送を制御する通信制御装置（３５）を有するマスタ（１０）を含む。放送信号（２０１〜２０５）はおのおのタイムスロットマーカまたはスレイブステーションに関連する識別子を含む。マスタ（１０）は検出器（３２）を介してウインドウ期間内の応答信号（２１１〜２１３）を監視し、かつ検出されたとき送信の終りまで待機しかつ増分されたマーカによる次の放送信号を発生する。マスタ（１０）はまた適応的なレートで、例えば、アイドルまたはインアクティブなスレイブステーションと比較してアクティブなものにはより頻繁に、すべてのスレイブステーション（１１〜１３）に放送信号を循環するよう機能する。

Description

【発明の詳細な説明】 マルチポイント通信を制御するための方法および装置 発明の分野 本発明は一般的には通信システムに関し、かつより特定的にはマルチポイント 通信を制御するためのシステムに関する。 発明の背景 マルチポイント構造として知られた、ある通信リンクに結合された多数のまた は複数の通信ユニットを有する通信システムにおいては、マルチポイントリンク へのアクセスを制御する何らかの形式の通信手順が必要である。帯域幅が限られ たシステムにおいては、必要な通信制御を行う一方で、可能なデータのスループ ットの量に関して最適化を行う方法を実施することも重要である。 共通リンク制御に対する１つの解決方法は通信ユニットの１つをアクセス制御 能力を有する「マスタ」としかつ残りの通信ユニットを「スレイブ」とすること である。このアクセス制御の解決方法を使用する２つの一般的なシステムはロー ルコール（ｒｏｌｌ−ｃａｌｌ）（あるいは放送：ｂｒｏａｄｃａｓｔ）ポーリ ング、およびループポーリングである。ロールコール・ポーリングにおいては、 割り当 てられたマスタは周期的にスレイブ局のおのおのをポーリングして通信すべき何 らかの情報があるか否かを判定する。ポーリングは典型的にはおのおののスレイ ブステーションに対する独自のアドレス／識別子を使用して行われ、従ってその １つのステーションのみが応答し、おのおののスレイブステーションは順次ポー リングされる。ループポーリングにおいては、マスタはサイクルごとに１つのポ ール要求のみを送信する。スレイブステーションが該ポール要求を受信したとき 、それはマスタに対し何らかのトラフィックを送信し、かつ次にループの次のス レイブステーションにポール要求を送る。このプロセスがループ内の最後のスレ イブステーションがポール要求を受信しかつ応答するまで反復される。 ロールコールおよびループポーリングの双方は同期通信システムとして構成す ることができる。残念なことに、同期送信における（特に帯域幅が制限されたシ ステムにおける）メッセージ長の制約のため、結果としてスレイブステーション からたった１つのメッセージを完了させるためにいくつかのポーリングサイクル が必要になるという望ましくない結果につながる。ロールコール・ポーリングは さらにマスタおよびおのおののスレイブステーションの間で各サイクルの間に一 定のポーリングトラフィックにおけるかなりのオーバヘッドを必要とするという 不都合を有する。ループポーリングはスレイブステーションが１つだけのポ ール要求を次へ回すことができるようにすることによってこのオーバヘッドのい くらかを低減するが、遠隔のまたは時間に敏感な用途においては望ましくなく、 その場合１つの障害のスレイブステーションがポール要求を次へ回さないことに よりループの障害を引き起こすことがある。同様に、両方のポーリングの手法は スレイブステーションがリンクに加えられまたはリンクから削除されるたびごと にマスタがリセットされる必要があるというそれらの要件のため都合が悪い。 非同期通信はメッセージ長の制約に関連する問題のいくらかを避けることがで きるが、それは典型的には何らかの形式の競合手順によって行われる。ポール要 求を待つ代わりに、送信すべきトラフッィクを有する各ユニットはリンクアクセ ス要求を発生する。しかしながら、複数のまたは多数のユニットが同時にアクセ スを要求すれば、衝突が発生し何らかの形式の調停または撤回（ｂａｃｋ−ｄｏ ｗｎ）手順を必要とする。理解できるように、そのような競合をベースとしたシ ステムはリンクにより多くのユニットが加えられるに応じてますます効率の悪い （すなわち、より多くの衝突が生じる）ものとなる。 従って、複数のユニットの間で共通のリンクを有するシステムにおける、該リ ンクにわたるデータのスループットを増大しかつ制御のシグナリングの処理を最 小にする、通信制御のより効率的な手段の必要性が存在する。特にメッ セージを通信するのに必要なオーバヘッドおよび時間を最小にするようにデータ の適応的な量のまたは非同期の転送を可能にするポーリングシステムが必要であ る。 図面の簡単な説明 図１は、本発明に係わるマルチポイント通信制御を使用した通信システムを概 略的に示す。 図２は、本発明に係わるマスタおよびスレイブによって送信することができる 情報送信のタイミング、サイズおよび内容を示す。 図３は、本発明の１実施形態に係わる請求の範囲第１項の通信システムにおい てマスタステーションにより通信を制御するためのステップを示すフローチャー トである。 図４は、本発明の１実施形態に係わる請求の範囲第１項の通信システムにおい てスレイブステーションにより通信を行うためのステップを示すフローチャート である。 実施例の詳細な説明 これらの問題および他のものは本発明に係わるマルチポイント通信を制御する ための方法および装置によって解決される。図１は、本発明の１つの可能な実施 形態に係わるそのような通信システムを示す。この特定の実施形態においては、 通信システムは無線通信ユニットまたはベースステーション（ＢＳ）１０〜１３ を有する無線電話システム であり、おのおののベースステーションはリンク２０〜２５を介してネットワー クアクセスユニット、図示された実施形態ではＩＳＤＮ（統合サービスデジタル ネットワーク）交換機５、を通して通信ネットワークに結合されている。図示さ れたリンクはシステムに応じて任意の形式の通信リンク（ツイステッドペア、同 軸ケーブル、光ファイバまたはマイクロウエーブ）とすることができるが、図示 された実施形態ではリンク２０〜２３は交換機５およびそれぞれのベースステー ション１０〜１３の間で２つのＩＳＤＮ基本レートインタフェース“Ｂ”チャネ ルを伝達でき、かつリンク２５はさらに“Ｄ”（または制御データ）チャネルの 伝達が可能である。そのような構造は例えばベースステーション１０〜１３のグ ループが交換機５から遠隔の位置に配置されるべき場合、あるいは数多くのその ようなステーションが１つのグループで使用されるべきである場合、そして予期 される制御データがおのおののステーション１０〜１３に対し別個の“Ｄ”チャ ネルリンクを必要とするのではなく１つの“Ｄ”チャネルリンク２５によってす べてのネットワークに関係する制御データが送信できるほど十分に低い場合に望 ましい。別個の制御データリンクの代わりに、共通のまたはマルチポイントリン ク２９がマスタのベースステーション１０（好ましくはネットワーク“Ｄ”チャ ネルリンク２５を有するベースステーション）を残りの、またはスレイブ、ベー スステーションに接続する。 しかしながら、マルチポイントリンクが限られた帯域幅を有する場合には、通 信を制御するための従来技術の手法は前記発明の背景の項で述べた理由により望 ましくない。本発明はこれらの問題を、図示された実施形態に関して説明するよ うに、おのおののスレイブステーションを適応的にポーリングしかつおのおのの スレイブステーションがデータの適応的な量または非同期転送によって応答でき るようにするシステムおよび方法を提供することによって解決する。これは従っ てオーバヘッドメッセージ要求を効率的に最小化しかつデータのスループットを 最適化する。 図１に戻ると、同図はマスタステーションＢＳ０ １０の１実施形態のある関 連する機能／回路をも示している。該マスタ１０は“Ｂ”および“Ｄ”チャネル リンク２０，２５によって通信を受けるためのネットワークＩ／Ｏ（入力／出力 ）装置３８を含む。単にリンクインタフェースに結合されたレジスタまたはバッ ファとすることができる、入力装置３１がスレイブステーション１１〜１３から メッセージを受けるために、マルチポイントリンク２９に結合されている。受信 メッセージはデコーダ３３においてデコードされかつコントローラ／プロセッサ ３５において処理される。ネットワークに送られるべき情報はコントローラ３５ によって適切に処理されかつネットワークＩ／Ｏ３８を介して送られる。スレイ ブステーション１１〜１３に向けられたメッセージはコントローラ３５によって 発生され かつエンコーダ／送信機３６による送信のために符号化される。検出器３２が入 力レジスタ３１の情報（ビット）を検知することにより、あるいは、ポートを介 してリンク２９に結合さた場合には情報が前記リンク２９によって送信されてい るか否かを検知することにより、スレイブステーションのトラフィックを監視す るように結合されている。スレイブステーション１１〜１３はまたマスタ１０と 同じ機能／回路および接続によって構成することができ、例外として“Ｄ”チャ ネルリンク２５スレイブステーション１１〜１３に対しては要求されない。 この実施形態はＩＳＤＮネットワークに結合された無線通信システムの１つの 好ましい構成を示しているが、本発明はまたマルチポイント通信を使用すること ができる任意の他の形式の通信システムに適用できることが理解されるべきであ る。同様に、この実施形態では説明したマスタのベースステーション回路は論理 的に分離されているが、当業者はこれらの機能の実際の構成は、それらに限定さ れるものではないが、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）を適切にプログラミン グすること、個別部品をいっしょに結合すること、および１つまたはそれ以上の 応用特定集積回路（ＡＳＩＣ）の組合わせを使用することを含む種々の異なる方 法で達成できることを理解するであろう。従って、この実施形態の説明は例示の ためのものであり本発明の範囲を制限するものではないことが理解されるべきで ある。 次に図２に移ると、マスタ１０によって送ることができる情報伝送のタイミン グ、サイズおよび内容が図示されている。マスタ１０は放送信号（ｂｒｏａｄｃ ａｓｔ ｓｉｇｎａｌｓ）２００〜２０５を送信し、スレイブステーションにい つ送信すべきかを知らせることによりマルチポイントリンク２９上のすべてのス レイブユニット１１〜１３の送信を制御する。信号２０１〜２０５のラベルＴ１ 〜Ｔ３はタイムスロットマーカまたは他の識別子（例えば、相手受信先：ｄｅｓ ｔｉｎａｔｉｏｎ ａｄｄｒｅｓｓｅｅ）を介してそれぞれの放送信号において 識別される関連する受信先（ａｄｄｒｅｓｓｅｅ）ＢＳ１〜ＢＳ３ １１〜１３ を示す。マスタがタイムスロットを規定するために内部基準期間を使用して送信 している場合は、それは交互に第１のタイムスロット部分で放送信号を送信しか つ次のタイムスロット部分（図２において、各信号２００〜２０３に続く“ｘ” で示されている）において応答を監視する。タイムスロットはまた隣接するマス タステーションの送信のスタート（または同様の反復される部分）の間の時間に のみもとづいて決定することもできる。タイムスロット化された手法が使用され てもされなくても、おのおのの“ｘ”はマスタが返答送信を監視するためスタン バイしているウインドウ期間を表す。 スレイブステーション１１〜１３（ＢＳ１〜ＢＳ３）が、それぞれ、放送信号 ２０１〜２０３を受信したとき、おの おののスレイブステーション１１〜１３はその割り当てられた識別子またはタイ ムスロットマーカを検出しかつ前記ウインドウ期間ｘ内で送信を始める（図４の ステップ４１０〜４２０を参照）。しかしながら、スレイブステーション１１〜 １３は前記ウインドウまたはタイムスロットに制約されるものではなく、かつ完 全なメッセージが送信されるまで応答信号２１１〜２１３を送信し続けることが できる。応答信号２１３は典型的には、例えば、相手識別子２２１、発信識別子 ２２２、およびリンクレイヤ（すなわち、ＯＳＩ（オープンシステム相互接続： Ｏｐｅｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）レイヤ２）コー ド２２３を含む第１の最小部分（応答信号２１２において送信されるような）を 有する信号である。この最小部分は、単独で送信された場合は、マスタ１０にス レイブステーションが依然としてアクティブであることを通知するアクノレッジ メント信号として作用することができる。第２の部分２２５は任意のＯＳＩレイ ヤ３（またはそれより高い）情報を含む。 各スレイブステーションに向けられた放送信号を循環的なベースで送信するこ とに加えて、コントローラ３５はまた、例えば、グループアドレスその他を識別 子として有するすべてのスレイブステーションに適用可能な制御メッセージを放 送するよう動作可能である。そのような汎用の放送メッセージは信号２００によ って示されている。さらに、 あるスレイブステーションのメッセージのアクノレッジメントを次のサイクルの 放送信号まで遅らせる代わりに、コントローラ３５は、放送シグナリングのさも なければ典型的なシーケンスから離れて、スレイブステーションの応答の直後に アクノレッジメント放送を送るよう構成できる。例えば、同じスレイブステーシ ョンへの前の放送信号２０３の直後の、スレイブステーション１３（ＢＳ３）へ の放送信号２０５を参照。 図３はさらにマスタ１０がリンク２９の通信を制御するプロセスを示す。前記 放送信号の送信に続き、検出器３２は送信されたマーカに対応するスレイブステ ーションからの応答信号に対しウインドウ期間ｘの間監視を行う。もし応答信号 が検出されれば、検出器３２は応答信号送信が終了するのを監視し続ける。マス タがセットされた時間の前に送信するのを防止するために同様のまたは同じウイ ンドウ期間ｘを使用することもできる（これは、例えば、マスタ−スレイブ送信 に戻る前に他のタスクのための最小処理時間が必要とされる場合に使用できる） 。いったん検出器３２が送信の終了またはさらなる送信の欠如、ならびにウイン ドウ期間の経過を検出すると、それはコントローラ３５に通知する。コントロー ラ３５は次に次の放送信号を準備し、次の目標のスレイブステーションにとって 適切なようにマーカを増分する。同様に、ウインドウ期間内に何らの応答信号も 検出されなければ、コントローラ３５はマー カを増分しかつ次の情報メッセージを符号化しかつ次の目標のスレイブステーシ ョンに送信するためにエンコーダ３６に送る。プリセット基準、例えば、応答な しに数ｎの放送信号が発生したこと、に応じて、コントローラ３５はシステムオ ペレータに対し交換機５を介してスレイブステーションの活動の欠如について警 報するようプログラムされる。いったん応答が再び検出されると、警報なし信号 または警報停止信号（ｕｎａｌａｒｍ ｓｉｇｎａｌ）が送信される。（ステッ プ３００〜３４０）。 この放送ポーリングのプロセスはすべてのスレイブステーション１１〜１３に 対し循環的なベースで反復されるのが好ましい。従って、すべてのスレイブステ ーションが情報トラフィックを送信している（すなわち、アクティブである）場 合は、マスタ１０のコントローラ３５は順次的なサイクルの放送信号２０１〜２ ０３が繰り返し送信されるようにする。しかしながら、アクティブなスレイブス テーションに対するオンスループット容量（ｏｎ ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ ｃａ ｐａｃｉｔｙ）を最大にするため、より頻繁でない周期的なレートで、最小のア クノレッジメント信号によってのみ応答しているもののような、アイドルのスレ イブステーションに対して循環的に信号を放送することも好ましい。例えば、ス レイブステーションからの所定の数のアクノレッジメントのみの応答、例えばＢ Ｓ２に対する図２の応答２１２、の後に、コントローラ３５はアク ティブなスレイブステーション１１および１３に対しｍ、例えば、５、サイクル の信号２０１および２０３の反復する放送ごとに１度だけ信号２０２を再放送す るよう動作することができる。 他の種類の応答に対する付加的な周期的サイクルもまた当業者によって容易に 実施することができる。例えば、１つまたはそれ以上のスレイブステーションが ｎサイクルの間応答しなければ、システムオペーレータに対する警報を発生する ことに加えて、コントローラ３５は周期的に、もちろんずっと低い周期的レート ではあるが、スレイブステーションにポーリングを行いそれが再び通信している か否かを判定することができる。同様に拡張ベースステーションがマルチポイン トリンク２９に加えられるたびごとにマスタ１０を再構築する代わりに、マスタ １０はさらに加えられるべき（ｙｅｔ−ｔｏ−ｂｅ−ａｄｄｅｄ）スレイブステ ーションに関連する論理的識別子の数でプリセットできる。マスタ１０は周期的 に（例えば、ｙ分またはｚのアクティブサイクルごとに１度）論理的識別子を備 えた信号を送信する。新しいまたは置換えのスレイブステーションがその論理的 識別子を割り当てられたマルチポイントリンク２９に導入されたとき、それは自 動的にポーリングされることになる。応答が最初に受信されたとき、コントロー ラ３５は該ユニットに対する放送信号に対し周期的な循環的レートを変更し、か つシステムオペレータにインアクテ ィブなステーションが今やアクティブであることを通知する。 コントローラはさらに、ウインドウ期間を適応的に変えるため、かつスレイブ ステーションがどのように放送信号に応答するかを変えるために、順次的な順序 をはずれて情報を放送するよう構成できる。この適応的な能力は高いトラフィッ ク状況のもとでは特に有用であり、より大きな容量が必要であることが標準的な シグナリングのタイミングマージンを低減することを正当化しかつあり得る品質 の低下、衝突、その他の危険を増大する場合に特に有用である。そのような構成 のコントローラはさらにアクティブなユニットのサイクルを完了させるための時 間の長さを監視する。サイクル期間が終了したとき、コントローラは、インアク ティブなユニットに対する放送の周波数を低減することなどによって、他のシグ ナリングの量を調整する。それはさらにウインドウ期間を短縮し、かつ汎用の放 送を介して応答のためのそれらのウインドウを短縮するよう各スレイブステーシ ョンに通知する。同様に、各スレイブステーションは汎用の放送を介してアクノ レッジメントのみの送信を停止するよう指令を受けることができる。このモード では論理的／インアクティブユニットとアイドルのユニットの間を区別する手段 はもはやないため、マスタもまたトラフィック負荷が設定されたしきい値レベル より低く低下するまでその論理的／インアクティブなユニットへの送信を停 止し、かつアクティブ／アイドルのユニットにのみ放送する。従って、情報を有 する応答のみがスレイブステーションによって送信され、かつマスタはアイドル のスレイブステーションを通ってより迅速に循環を行うことができる。当業者は システムオペレータによって望ましいものとされるこれらおよび他の適応的な特 徴をどのように実施するかは理解できるであろう。 従って、適応的長さ／非同期応答メッセージングおよび増大したスループット を備えたマルチポイントリンクの適応的制御を可能にするマルチポイント通信シ ステムが示された。本発明がその例示的な実施形態に関して説明されたが、当業 者には本発明の精神および範囲から離れることなく種々の修正および変更を行う ことができることは明らかであろう。むしろ、本発明の範囲は添付の請求の範囲 に照らして理解されるべきである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．第１の通信ユニットによりマルチポイントリンクによる情報送信を制御す る方法であって、 （ａ）第１の識別子を含む第１の信号を送信する段階、 （ｂ）前記第１の信号に応答して送信される前記マルチポイントリンク上の応 答信号を検出する段階、 （ｃ）前記応答信号がもはや送信されていないことを検出し、かつ前記マルチ ポイントリンクにより次の識別子を含む次の信号を送信する段階、 を具備する第１の通信ユニットによりマルチポイントリンクによる情報送信を 制御する方法。 ２．前記第１の信号は第１のタイムスロット部分で送信されかつ前記応答信号 は前記第１のタイムスロット部分の後にすぐ続く第２のタイムスロット部分で始 まって非同期的に送信されかつ検出され、前記段階（ｃ）における検出段階は前 記第２およびさらに他のタイムスロット部分の１つにおいて応答信号の長さに応 じて行われる、請求項１に記載の方法。 ３．前記第１および第２のタイムスロット部分は同じタイムスロットにあり、 かつ前記第２のタイムスロット部分は所定のウインドウ期間を含む、請求項２に 記載の方法。 ４．前記段階（ｂ）はさらにアクノレッジメント応答信号および情報応答信号 からなるグループの内の１つを検出 する段階を具備する、請求項１に記載の方法。 ５．さらに、一群の信号の少なくとも一部を循環的に送信する段階を含み、前 記部分は前記第１の信号を含みかつ一群の信号のおのおのは、第１の周期的なレ ートで、それぞれのベースステーションに対応するベースステーション識別子を 含み、かつ、所定の数の前記第１の信号の送信とこれに続くアクノレッジメント 応答信号に応じて、第２の周期的レートで前記第１の信号を循環的に送信し、前 記第２の周期的レートは前記第１の周期的レートより低速である、請求項４に記 載の方法。 ６．前記段階（ｂ）の応答信号は情報応答信号であり、かつ前記段階（ｃ）は 、次の信号を送信する前に、（ｉ）前記第１の識別子および前記情報応答信号の アクノレッジメントを含むさらに他の信号を送信する段階、（ｉｉ）さらなる応 答信号を検出する段階、そして（ｉｉｉ）前記さらなる応答信号がもはや送信さ れていないことを検出し、かつ次に次の信号を送信する段階を具備する、請求項 ４に記載の方法。 ７．マルチポイントリンク上の他の通信ユニットに対しマスタとして作用する ことができる通信ユニットであって、 （ａ）前記マルチポイントリンクに結合され前記マルチポイントリンク上の第 １のスレイブ通信ユニットに関連する第１の識別子を含む第１の信号を送信する 送信機手段、 （ｂ）前記マルチポイントリンクに結合され、前記第１ の信号に対する応答信号が前記マルチポイントリンクによって送信されているこ とを検出しかつ、前記応答信号が検出されたとき、前記応答信号がもはや送信さ れていないことを検出する検出器手段、そして （ｃ）前記検出器手段および送信機手段に動作可能に結合され、前記検出器手 段が前記応答信号がもはや送信されていないことを検出したことに応じて、前記 送信機手段が前記マルチポイントリンク上の他のスレイブ通信ユニットに関連す る次の識別子を含む次の信号を送信するよう制御する制御手段、 を具備するマルチポイントリンク上の他の通信ユニットに対しマスタとして作 用することができる通信ユニット。 ８．前記検出器手段は前記マルチポイントリンクに結合された入力レジスタ、 および該入力レジスタおよび制御手段に結合され前記入力レジスタにおける応答 信号の存在および不存在を検出しかつ所定の期間の間の前記応答信号の不存在を 検出したことに応じて前記制御手段にアイドルデータ信号を出力するよう動作す る検出器を具備する、請求項７に記載の通信ユニット。 ９．前記送信機手段は前記制御手段からの第１の識別子として第１のタイムス ロットマーカを含む第１の情報信号成分を受信しかつ該第１の情報信号成分を第 １の信号に符号化するよう動作するエンコーダを具備する、請求項７に記載の通 信ユニット。 １０．前記制御手段はさらに一群の信号の内の少なくとも一部を循環的に送信 するために前記送信機手段を制御するよう動作可能であり、前記一部は前記第１ の信号を含みかつ前記一群の信号のおのおのは、第１の周期的レートで、それぞ れの独自の通信ユニットに対応する独自の通信ユニット識別子を含み、かつ、前 記第１の信号の所定の数の送信とこれに続くアクノレッジメント応答信号に応じ て、前記第１の信号を第２の周期的レートで循環的に送信し、前記第２の周期的 レートは前記第１の周期的レートより低く、かつ前記第２の部分の前記独自の通 信ユニット識別子に対応する前記独自の通信ユニットのおのおのはアイドルであ り、かつ、第２の周期的レートより低い第３の周期的レートで、前記一群の信号 の第３の部分を循環的に送信し、該第３の部分に含まれる前記独自の通信ユニッ ト識別子に対応する独自の通信ユニットのおのおのはマルチポイントリンクによ って現在通信を行っていない、請求項７に記載の通信ユニット。