JPS59196640A - パケツト通信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は１つの通信媒体を複数のユーザで共有してパケ
ット通信を行なうパケット通信装置に関する。

第１図のような人工衛星などを１つの通信媒体として用
いるパケット通信方式として、ＴＤＭＡ（時分割多重）
方式とＡＬＯＩ（Ａ方式がよく知られている。前者はチ
ャンネルを１パケツトの伝送時間毎のタイムスロットに
切シ、ユーザ数がＮ（正整数）であれば、Ｎスロットを
１フレームとし、フレーム内の各スロットを各ユーザに
それぞれ固定的に割シ当でたものである。この方式はユ
ーザ数が少なく、各ユーザのトラヒックが大きい場合に
は非常に優れているが、ユーザ数が多く、各ユーザのト
ラヒックが小さい場合には、チャンネルの利用率は非常
に低くなり、平均遅延時間が非常に太きいという欠点を
もつ。又、トラヒックの不均衡がある場合も都合が悪い
。後者のＡＬＯＨＡ方式には最初に考えだされた純ＡＬ
ＯＩ（Ａ方式とその改良形であるスロットＡＬＯＨＡ方
式がある。ここではスロッ）ＡＬＯＨＡ方式について述
べる。この方式は第２図に示しているようにチャンネル
をＴＤＭＡ方式と同様にタイムスロットに切シ、各ユー
ザは送信要求があれば、このタイムスロットに同期して
即パケットを送出し、複数のユーザが送出していて衝突
が起これば、ランダムに再送を行なうものである。この
方式はユーザ数が多く、各ユーザのトラヒックが小さい
場合に優れている。

しかしながらチャンネル容量１に対し、この方式の最大
スループットは０３６８と低く、これ金越えて送信する
と、衝突ばかシ起こしてテッドロック状態を起こす。

したがってユーザ数が多く、かつ各ユーザのトラヒック
が広い範囲にわたって変動する場合、どちらの方式も適
合しない。この場合、トラヒックに応じて、自動的にＡ
ＬＯＨＡモードを取ったり、ＴＤＭＡモードを取ったり
するような方式が考えられる。

先に出願した特許「マルチアクセス方式」特願昭５７−
１０１９１’Ａ、時間軸多重に適用した場合、低トラヒ
ツクのときはＡＬＯＨＡモードとなり、高トラヒツクの
ときはＴＤＭＡモードとなる。この方式は第３図に示さ
れるように、時間を１ノくケントの伝送時間毎のタイム
スロットに切り、Ｍスロットを１フレームとして、フレ
ーム内の各スロットに対応したパラメータをユーザが持
つものである。

今、スロットｉに対応するユーザｊのパラメータをＰ、
ｊとすると、ユーザｊにおいて、スロットｉに再送を含
めて伝送要求があれば、Ｐ・、の確率ｌコ で送信を行なう。もし送出したパケットがチャンネルで
衝突すれば、スロッ）ＡＬＯＨＡ方式と同様、ある分布
に従って遅延させ再送を行なう。

ここでＰ、、全１１節するアルゴリズムを示す。基本ア
ルゴリズムは ＰＴ±＋　＝＝　Ｉ）！、−αδ、−（１）Ｉｊ　　　
　　　Ｉｊ　　　　　　ＩＪ−（２） で表わされる。Ｔは時間を示すもので、単位はフレーム
（Ｍスロット）である。αは正の小さな数で、修正係数
と呼ぶ。又、パラメータ（Ｐ、、）は確ｊ 率を表わすため、上記のアルゴリズムの外にの拘束をお
く。

今、低トラヒツクのときを考える。このときチャンネル
は空である状態が非常に多いので、パラメータＰｉｊは
増加する方向へすべて修正がかかり、結局（３）式の拘
束によってｐ、＝ｉとなる。これは送信要求があれば、
即送信できるので、これは従来のスロットＡＬＯ）ＩＡ
方式と同等な動作を行なっている。この状態を以下ＡＬ
ＯＨＡモードと呼ぶ。

次に高トラヒツクのときを考える。初めＡＬＯＨＡモー
ドであった場合、衝突を頻繁に起こし、すべてのパラメ
ータ（Ｐｉｊ）は−担小てくなる。ある程度小さくなる
と成功するパケットが表われる。今、ユーザｊがスロッ
トｉに送出したパケットが成功したとすると、パラメー
タＰ９．は増え、その他のｌコ ユーザのパラメータｐｉ、（ｋ〆ｊ）は減る。これによ
ってユーザｊがスロッ）ｉに送出する機会が増え、かつ
送出したパケットは成功しやすくなっている。

その結果、ユーザｊのパラメータＰ０．は増え続けＪ てＰ、ｊ＝１となり、その他のユーザのパラメータＰ、
ｋ（ｋ〆ｊ）は減りつづけ、Ｐ、に−０（ｋ〆ｊ）とな
る。このように定まると、スロットｉで衝突が起ること
はなくなる。他のスロットのパラメータについても同様
に定まり、結果として衝突を回避した系を実現する。

ところで、上記の従来方式はパケット到着がポアソン過
程で、かつ遅延のバラツキがゆるされるデータ通信に対
２しては非常に効率的な糸を実現するが、周期的で、か
つ即時性を要求する音声のようなものに対してはトラヒ
ックによって遅延が変化するため問題となる。

本発明の目的は、周期的かつ即時性を要求するデータに
対しては回線交換的にチャンネルに割り当て全行ない、
残りのチャンネルに対してはランダムアクセスを行なう
パケット通信装置を提供することにある。

上記目的は、１つの通信媒体を複数のチャンネルに分割
し、各ユーザはそれぞれのチャンネルに対応するパラメ
ータを持ち、該パラメータに応じてチャンネルにアクセ
スする量を制御すると同時に、即時性を要求するデータ
に対しては使用率の低いチャンネルへダミーパケットを
ある時間連続的に送出することによって達成される。

以下図面を用いて本発明について詳細に説明する。

通常、データ通信の場合は従来方式と同じ動作を行ない
、回線接続要求が来た場合、使用率の低いチャンネルへ
ある時間Ｔ、だけ連続的にダミーパケットヲ送る。時間
Ｔｔ　ｋ　Ｔ＋　（フレーム）〉１／α十１と定めれば
、時間Ｔ、後には（１）式のアルゴリズムかられかるよ
うに、そのチャンネルに対応する他のユーザのパラメー
タはＯになり、他のユーザをそのチャンネルから完全に
締め出す。その状態は回線が設定されたこと全意味する
。その後、データパケットヲ連続的に送出する。他のユ
ーザが同じチャンネルへ回線接続、要求を出すことが起
りうるが、最後のダミーパケットが衝突しているかどう
かで、競合状態かどうかがわかる。もし競合状態であれ
ば、そのチャンネル？：解放し他のチャンネルで再び回
線接続を行なうようにする。そうすると、後から回線接
続を行なったユーザがそのチャンネ／ｌ／全占有するこ
とになる。

以下第１の実施例について詳しく説明する。

第４図は無緋端末の基本構成図である。端子１は入出力
端子で、データ端末などに接続、される。

インタフェース部１０１ではデータ端末から端子１を通
して送られてきたデータをパケットに組み立て、次のネ
ットワーク制御部１０２へ送り、ネットワークｆｔｆｌ
Ｊ御部１０２から送られてきたパケットを分解し、端子
工を通じてデータ端末へ送る。ｘ漏末から回線要求信号
がきたならば、その信号をネットワーク制御部１０２へ
送９、その後ネットワーク制御部１０２から送出パルス
がきたら、そのパルスに同期して端末からのデータをパ
ケットに組み立て、ネットワーク制御部１０２へ送る。

データが終了したならば、解除信号をネットワーク制御
部１０２へ送る。ネットワーク制御部１０２はアクセス
制御を主に行ない、変復調部１０３は言葉どおり変調及
び復調を行なうもので詳しくは後で述べる。ＲＦ部１０
４は変復調部１０３から送られてきたＩＦ倍信号中間周
波数信号）の周波数を送信周波数まで上げ、アンテナを
通じて壁中へ放射し、アンテナで受信した受信信号をＩ
Ｆ倍信号落し、変復調部１０３へ送るものである。以上
の基本構成はスロットＡＬＯＨＡ方式と同じであるが、
ネットワーク制御部１０２と変復調部１０３の内部が大
きく異なる。第５図は変復調部１０３のブロック図であ
る。

変調器１０５は信号線６を通じて入ってきたバケ。

トを変調し、信号線１０’＆通じてＲＦ部１０４へ送る
。保調器１０８は信号線１１から入ってくる変調信号を
復調し、信号線９を通じてネットワーク制御部１０２へ
送る。キャリア検出器１０６はチャンネルが送信状態で
あったのかどうかを調べるもので、信号線１１の信号の
パワーを検出し、そのパワーがある閾値以上であれば送
信状態と判定してビジー信号を、閾値以下であれば空状
態と判定してエンプティ信号を信号線７を通じてネット
ワーク制御部１０２へ送る。スロット同期信号検出器１
０７では絶えずチャンネル上に流れているスロット同期
信号を抽出し、同期パルスを信号線８を通じてネットワ
ーク制御部１０２へ送る。

第５図中の変調器１０５．復調器１０８及びスロット同
期信号検出器１０７はスロットＡＬＯＨＡ方式を遂行す
る装置にもあるが、本発明はチャンネルが送信状態であ
るかどうかを調べるキャリア検出器１０６が追加される
。第６図はネットワーク制御部１０２のブロック図を示
すものである。

信号線２からはいってきたパケットは一担ノ（ツファ１
０９に蓄えられ、ゲート回路１１Ｏが開らかれたとき、
信号線６全通して変復調部１０３ヘノくケラトを送る。

ゲート回路１１０は制御回路１１１から送られてくる制
御信号によって開閉を行なうゲート回路１１０から出た
パケットは信号線６を通じて送り出されると同時に遅延
器１１２で伝搬遅延時間だけ遅延させられ、衝突検出器
１１３へ入力される。衝突検出器１１３は送信した）く
クツ）が他のユーザが出したパケットとチャンネルで側
突を起したかどうかを判定する回路で、信号線９から入
ってくるパケットと遅延器１１２から来るノ（フットを
比較し、一致すればサクセス信号を出し、異ガれはコリ
ジヨン信号を出す。再送器１１４では後で述べるダミー
パケット以外で遅延器１１２からのパケットをとり込み
、愉突検出器１１３７５−らコリジ１ン信号を受ければ
、ある分布に従がって遅延させ、バッファ１０９へ再び
もどし、サクセス信号を受ければ、そのパケットを取り
除く。

ダミーパケット発生器１１５では制御回路１１１から周
期的にパケットの発生の信号がきたならば、それに従っ
てダミーパケット発生器 】０９へ送る。アドレスフィルタ１１６では信号ｉ１９
から入ってきた受信パケットの中で、自分宛のアドレス
がついたパケットのみを取り込み、信号線５全通してイ
ンタフェース部１０１へ送る。制御回路１１１では信号
線７からビジー信号かエンフ。

ティ信号を、信号線８からスロット同期ノくルスを、衝
突検出器１１３からサクセス信号あるいはコリジヨン信
号を、信号線３から回線要求信号および解除信号を受け
、ゲート回路１１０と呼発生器１１５を制御し、信号線
４全通して送出信号をインタフェース部１０１へ送る。

次に詳しく制御回路１１１について説明する。信号線３
からは回線要求信号及び解除信号、信号線８からスロッ
ト同期パルス、信号線１２からサクセス信号かコリジ１
ン信号、信号線７からビジー信号かエンプティ信号を取
り込み、信号線４から送出信号、信号線１３からダミー
ノくケラト発生器１１５ｔ−制御する発生パルス、信号
線１４からゲート回路１１０の開閉を制御するゲート制
御信号を送る。カウンタ１１７ではスロット同期ノくル
スｉＭを法として数え、その数値工（送信スコツｌ一番
号）と送信スロット番号工から伝搬遅延時間分のスロッ
ト数をＭを法として引いた数値工′（受信スロット番号
Ｉ’）をセレクタ１１８へ送る。

これは伝搬遅延が太きいと送出するスロットと受信する
スロットが異なるため、２つのスロット番号が必要とな
るのである。セレクタ１１８ではＭＩＢｉｌのパラメー
タを記憶している記憶回路１１９から送信スロット番号
Ｉに対応するノくラメータＰ工と受信スロット番号１′
に対応するノ（ラメータＰｘＩを取り出し、パラメータ
Ｐ工を）くターン発生器１２０へ、パラメータＰ１′を
演算回路１２１へ送る。

演算回路１２１ではパラメータｐＪ：ｉを更新し、セレ
ンｐ　１１８へもどし、セレクタ１１８では更新された
パラメータＰ÷・を記憶回路１１９へもどす。パターン
発生器１２０ごは信号線８から入ってくるスロット同期
パルスに同期してセレクタ１１ＢからきたパラメータＰ
、′を確率とし、その確率に従ってゲートを開く制御信
号を信号線１４を通じてゲート回路１１０へ送る。制御
器１２２では信号Ｍ３から回線要求信号を受けとってか
ら、）剪除侶号を受けとるまで、回線接続のだめの制御
を行なう。最大値検出器１２３ではセレクタ１１８から
送られてくるパラメータを比較し、最大値のパラメータ
のスロット番号を信号線２１全通じて制御器１２２に送
り、信号線２２から再割り当て要求信号が来た場合、次
に値の大きなパラメータのスロット番号を信号線２１を
通じて制御器１２２へ送る。

第８図に制御器１２２のブロック図を示す。信号線３か
ら回線要求信号を受けると、論理回路１２８では信号線
２２にパルスを送シタイマ１２４を作動させ、レジスタ
１２５にはそのとき信号線２１からはいってきたスロッ
ト番号を記憶させる。比較器１２６ではレジスタ１２５
に記憶されているスロット番号と信号線１６から入って
くる受信スロット番号と比較し、一致すれば接続パルス
を発生する。

比較器１２７ではレジスタ１２５に記憶されているスロ
ット番号と信号線１７から人づてくる送信スロット番号
を比較し、一致すればダミーパケット送出パルスを論理
回路１２８へ入力する。タイマ１２４は時間ＴＩ作動す
る。論理回路１２８ではタイマ１２４が作動している間
、信号線１８を通じて比較器１２６からの接続パルスを
送９信号線１３を通じて比較器１２７からの送出パルス
を送る。タイマ１２４が切れ、そのとき信号線１２から
サクセス信号がくれば信号線４から比較器１２７からの
送出パルスを送る。信号線３から解除信号を受けた場合
はレジスタ１．２５　ｅ　ＩＪ上セツト、信号線４から
の送出パルスの送出全停止する。もし、タイマが切れた
ときに、信号線１２からダミーコリジヨン信号がくれば
、信号線２２から再割り当て要求信号を送出し、回線要
求信号がはいってきたときの動作を再び行なう。

第９図に演算回路１２１のブロック図を示す。

信号線１２からサクセス信号かコリジヨン信号、信号線
７からビジー信号かエンプティ信号を関数器１３１に取
り込み、関数器１３１では、関数値δを出力する。次演
算器Ａ１３０ではスイッチ１２９からパラメータＰが入
ってきたならば、パラメータＰを関数器１３１からの出
力δをもとにして、Ｐ十αδ〈０のとき　Ｐ←０ ０〈Ｐ十αδ〈１のとき　Ｐ４−Ｐ十αδｉ＜ｐ＋αδ
　　のとき　Ｐ←１ のように更新し、スイッチ１２９へもどす。スイッチ１
２９では通常、信号線１９と演算器Ａ１３０とを接続し
、信号線１８を通じて接続パルスが入ってきたときだけ
スイッチを切シ換え、そのとき信号線１９からはいって
きたパラメータを演算器Ｂ１３２へ送る。演算器Ｂ１３
２でははいってきたパラメータを１にセットして即もど
す。

以上第１の実施例について説明したが、回線設定するユ
ーザが増えてくると、すべてのチャンネルがそれらのユ
ーザに占有されてしまい、通常のデータ通信を行なって
いたユーザが締め出されることが起る。

第２の実施例では各ユーザがパラメータを観て、回線接
続されている数を調べ、その数がある数値を起えた場合
は、回線接続を受けつけないようにする。それによって
回線接続の数を制限し、通常のデータ通信の締め出しを
妨ぐ。

以下第２の実施例について詳しく説明する。第１０図は
ネットワーク制御部１０２の第２の実施例である。第７
図の第１の実施例と異なるところは判定器２００が付加
されていることと、それによって制御器２０１が少し変
わることである。判定器２００ではセレクタ１１８から
逐次送られてくるＭ個のパラメータのＯである数を数え
、その数が設定された数Ｍ。以上であれば、信号線２１
を通して接続不能信号を制御器２０１へ送る。第１１図
に第２の実施例の制御器２０１を示す。第８図に示され
ている第１の実施例の制御器１２２と基本的に異なると
ころは論理回路Ａ２０２が付加されていることだけであ
る。論理回路Ａ２０２は通常＜Ｓ号線３．４と論理回路
１２８とをただ接続しているだけであるが、信号線２１
から接続不能信号がはいってくれば、信号線３，４と論
理回路１２８と切りはなし、信号線３から回線要求信号
がきたときに、信号線４から接続不能信号を返えす。

以上説明したように、本発明は即時性を要求するデータ
に対しては回線交換的にチャンネル割シ当てを行ない、
残りのチャンネルに対してはランダムアクセスを行なう
複合交換を分散制御で容易に実現する。なお、本実施例
では時間を複数のチャンネルに分割する場合のみをあつ
かったが、周波数を複数のチャンネルに分割する場合に
も同様に適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は衛星通信を示す図、第２図はスロットＡＬＯＨ
Ａ方式を示す図、第３〆１はフレーム全示す図、第４図
は本発明の基本構成図、第５図は第４図に示された変復
調部１０３のブロック図、第６図は第４図に示されたネ
ットワークｊｌｔｌＪ御部１０２のブロック図、第７図
は第６図に示された制御回路１１１の第１の実施例を示
すブロック図、第８図は第７図に示された制御器１２２
のブロック図、第９図は第７図に示された演算回路１２
１のブロック図、第１０図は第６図に示された制御回路
１１１の第２の実施例を示すブロック図、第１１図は第
１０図に示された制御器２０１のブロック図である。 図において１０１はインタフェース部、１０２１ｄネッ
トワーク制御部、１０３は変復調部、１０４はＲＦ部、
１０５は変調器、１０６はキャリア検出器、１０７はス
ロット同期信号検出器、１０８は復調器。 １０９はバッファ、１１０はゲート回路、１１１は制御
回路、１１２は遅延器、１１３は衝突検出器、１１４は
再送器、１１５はダミーパケット発生器、１１６はアド
レスフィルタ、１１７はカウンタ、１１８はセレクタ、
１１９は記憶回路、１２０はパターン発生器。 １２１は演算回路、１２２は制御器、１２３は最大値検
出器、１２４はタイマ、１２５はレジスタ、１２６゜１
２７は比軟器、１２８は論理回路、１２９はスイッチ。 １３０は演算器Ａ　、１３１は関数器、１３２は演算器
Ｂ。 ２００は判定器９２０１は制御器、２０２は論理回路Ａ
である。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　５第１図 第２図 タイムスロ・ン計 第３図 ７２３４　　　　　　　　　ｉ　　　　　　　Ｍ第４図 第５　図 第　乙　図 第７図 Ｌ−一一一−−−−−−−−−−−−−−一一一一一−
−−一−−−一−−−１第１θ図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．１つの通信媒体を共有してパケット通信を行なうマ
   ルチアクセス方式で、１つの通信媒体を複数のチャンネ
   ルに分割し、各ユーザは各チャンネルの使用状況を観測
   し、前記観測した情報をもとに各チャンネルにアクセス
   する量を制御するマルチアクセス方式を用いたパケット
   通信装置において、各チャンネルに対応した複数のパラ
   メータを記憶する記憶回路と、あるチャンネルへ送信要
   求がくれば、対応するパラメータを確率としてパケット
   を送出する手段と、チャンネルが送信状態であるかどう
   かを調べるキャリア検出手段と、送出したパケットがチ
   ャンネルで衝突を起こしたかどうかを調べる衝突検出手
   段と、回線接続安水がくれば、一つのチャンネルへ定ま
   った時間連続的にダミーパケットヲ送出し、最後のダミ
   ーパケットが前記衝突検出手段によシ衝突が検出された
   ならば、別なチャンネルへ再び定まった時間連続的にダ
   ミーパケットを送出する手段と、前記衝突検出手段で衝
   突を検出されたパケットでダミーパケット以外のパケッ
   トを再送する手段と、各チャンネルに対応する前記キャ
   リア検出手段と前記衝突検出手段の出力に応じ、前記記
   憶回路に記憶されている複数のパラメータを更新する演
   算回路から構成され、回線接続とランダムアクセスとを
   共存させたことを特徴とするパケット通信装置。 ２、記憶回路に記憶されている複数のパラメータの０の
   個数を数え、ある数値を起えた場合は、回線接続を受け
   つけない手段を設けた特許請求の範囲第１項に記載のパ
   ケット通信装置。