(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
−アクセス要求を受信し、前記アクセス要求を処理し、前記アクセス要求に応じて許可を送信するように構成されたプライマリステーションと、
−前記アクセス要求を送信し、前記許可を受信するセカンダリステーションと、
−前記プライマリステーションと前記セカンダリステーションを結合する共用媒体と
を有する共用媒体通信システムであって、
前記セカンダリステーションは、複数のアクセス要求をマルチ要求に結合し、前記マルチ要求を前記プライマリステーションに送信するように構成され、
前記プライマリステーションは、前記マルチ要求を受信し、前記マルチ要求を処理し、前記マルチ要求に結合された前記アクセス要求に応じて前記許可を送信するように構成されることを特徴とし、
前記セカンダリステーションは、以前に結合したアクセス要求、以前に送信されたマルチ要求及び／又は以前に受信した許可の履歴に基づいて前記アクセス要求の結合を適合させるように構成されることを更に特徴とする共用媒体通信システム。
【請求項２】
請求項１に記載の共用媒体通信システムであって、
前記セカンダリステーションは、以前に結合したアクセス要求、以前に送信されたマルチ要求及び／又は以前に受信した許可の履歴に基づいて前記マルチ要求の送信を適合させるように構成されることを特徴とする共用媒体通信システム。
【請求項３】
プライマリステーションにアクセス要求を送信し、前記アクセス要求に応じて前記プライマリステーションから許可を受信するセカンダリステーションであって、
前記アクセス要求は、共用媒体へのアクセスの要求を有し、
前記セカンダリステーションは、複数のアクセス要求をマルチ要求に結合し、前記マルチ要求を前記プライマリステーションに送信するように構成されることを特徴とし、
前記セカンダリステーションは、以前に結合したアクセス要求、以前に送信されたマルチ要求及び／又は以前に受信した許可の履歴に基づいて前記アクセス要求の結合を適合させるように構成されることを更に特徴とするセカンダリステーション。
【請求項４】
請求項３に記載のセカンダリステーションであって、
前記セカンダリステーションは、以前に結合したアクセス要求、以前に送信されたマルチ要求及び／又は以前に受信した許可の履歴に基づいて前記マルチ要求の送信を適合させるように構成されることを特徴とするセカンダリステーション。
【請求項５】
セカンダリステーションからアクセス要求を受信し、前記アクセス要求を処理し、前記アクセス要求に応じて前記セカンダリステーションに許可を送信するプライマリステーションであって、
前記アクセス要求は、共用媒体へのアクセスの要求を有し、
前記プライマリステーションは、以前に結合したアクセス要求、以前に送信されたマルチ要求及び／又は以前に受信した許可の履歴に基づいて結合した複数のアクセス要求を有するマルチ要求を受信し、前記マルチ要求を処理し、前記マルチ要求の前記アクセス要求に応じて前記セカンダリステーションに前記許可を送信するように構成されることを特徴とするプライマリステーション。
【請求項６】
共用媒体通信システムを動作させる方法であって、
−プライマリステーションが、アクセス要求を受信し、前記アクセス要求を処理し、前記アクセス要求に応じて許可を送信し、
−セカンダリステーションが、前記プライマリステーションに前記アクセス要求を送信し、前記プライマリステーションから前記許可を受信し、前記アクセス要求は、共用媒体へのアクセスの要求を有することを有し、
−前記セカンダリステーションは、複数のアクセス要求をマルチ要求に結合し、前記マルチ要求を前記プライマリステーションに送信し、
−前記プライマリステーションは、前記マルチ要求を受信し、前記マルチ要求を処理し、前記マルチ要求に結合された前記アクセス要求に応じて前記許可を送信することを更に有することを特徴とし、
前記アクセス要求の結合は、以前に結合したアクセス要求、以前に送信されたマルチ要求及び／又は以前に受信した許可の履歴に基づいて適合されることを更に特徴とする方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法であって、
前記マルチ要求の送信は、以前に結合したアクセス要求、以前に送信されたマルチ要求及び／又は以前に受信した許可の履歴に基づいて適合されることを更に特徴とする方法。
【請求項８】
プライマリステーションにアクセス要求を送信し、前記アクセス要求に応じて前記プライマリステーションから許可を受信する方法であって、
前記アクセス要求は、共用媒体へのアクセスの要求を有し、
前記方法は、以前に結合したアクセス要求、以前に送信されたマルチ要求及び／又は以前に受信した許可の履歴に基づいて複数のアクセス要求をマルチ要求に結合し、前記マルチ要求を前記プライマリステーションに送信することを有することを特徴とする方法。
【請求項９】
セカンダリステーションからアクセス要求を受信し、前記アクセス要求を処理し、前記アクセス要求に応じて前記セカンダリステーションに許可を送信する方法であって、
前記アクセス要求は、共用媒体へのアクセスの要求を有し、
前記方法は、以前に結合したアクセス要求、以前に送信されたマルチ要求及び／又は以前に受信した許可の履歴に基づいて結合した複数のアクセス要求を有するマルチ要求を受信し、前記マルチ要求を処理し、前記マルチ要求に結合された前記アクセス要求に応じて前記セカンダリステーションに前記許可を送信することを有することを特徴とする方法。
【請求項１０】
共用媒体通信システムで使用される信号であって、
前記信号は、共用媒体へのアクセスに対して、以前に結合したアクセス要求、以前に送信されたマルチ要求及び／又は以前に受信した許可の履歴に基づいて結合した少なくとも２つの結合した要求を有するマルチ要求を有することを特徴とする信号。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、
−アクセス要求を受信し、アクセス要求を処理し、アクセス要求に応じて許可を送信するように構成されたプライマリステーションと、
−アクセス要求を送信し、許可を受信するセカンダリステーションと、
−プライマリステーションとセカンダリステーションを結合する共用媒体と
を有する共用媒体通信システムに関するものである。
【０００２】
本発明はまた、プライマリステーションにアクセス要求を送信し、アクセス要求に応じてプライマリステーションから許可を受信するセカンダリステーションに関するものであり、そのアクセス要求は、共用媒体へのアクセスの要求を有する。
【０００３】
本発明はまた、セカンダリステーションからアクセス要求を受信し、アクセス要求を処理し、アクセス要求に応じてセカンダリステーションに許可を送信するプライマリステーションに関するものであり、そのアクセス要求は、共用媒体へのアクセスの要求を有する。
【０００４】
本発明はまた、共用媒体通信システムを動作する方法に関するものであり、
−プライマリステーションが、アクセス要求を受信し、アクセス要求を処理し、アクセス要求に応じて許可を送信し、
−セカンダリステーションが、プライマリステーションにアクセス要求を送信し、プライマリステーションから許可を受信し、そのアクセス要求は、共用媒体へのアクセスの要求を有することを有する。
【０００５】
本発明はまた、プライマリステーションにアクセス要求を送信し、アクセス要求に応じてプライマリステーションから許可を受信する方法に関するものであり、そのアクセス要求は、共用媒体へのアクセスの要求を有する。
【０００６】
本発明はまた、セカンダリステーションからアクセス要求を受信し、アクセス要求を処理し、アクセス要求に応じてセカンダリステーションに許可を送信する方法に関するものであり、そのアクセス要求は、共用媒体へのアクセスの要求を有する。
【０００７】
本発明はまた、共用媒体通信システムで使用される信号に関するものである。
【背景技術】
【０００８】
冒頭パラグラフに記載された共用媒体通信システムの実施例は、DOCSIS標準(Cable  Television  Laboratories,  Inc.から発行された“Data-Over-Cable  Service  Interface  Specifications”、Radio  Frequency  Specification、SP-RFIv2.0-I02-020617)から知られている。
【０００９】
各セカンダリステーションは、プライマリステーションにアップストリームでデータトラヒックを送信することができる。セカンダリステーションはDOCSISシステムのケーブルモデム(CM:cable  modem)であるが、セットトップボックス、テレビ又は受信機でもよい。プライマリステーションは、DOCSISシステムのケーブルモデム終端システム(CMTS:cable  modem  termination  system)であるが、ヘッドエンド又は基地局でもよい。
【００１０】
全てのセカンダリステーションにより送信されたデータは、共用媒体により運ばれる。しかし、２つ以上のセカンダリステーションにより送信されたデータが媒体で衝突すると、プライマリステーションでデータが理解できなくなる。
【００１１】
DOCSIS標準に記載されているそのような衝突を回避する手段は、要求−許可機構である。媒体を使用しようとするセカンダリステーションは、プライマリステーションにアクセス要求を送信する。プライマリステーションは、競合するセカンダリステーションの間を仲裁し、媒体を使用してもよいことをセカンダリステーションに示す許可をダウンストリームで送信する。セカンダリステーションは、その要求を受信した後にのみ、アップストリームでそのデータを送信してもよい。要求−許可機構は、アプリケーションデータ間の衝突を回避するが、要求間の衝突を回避しない。その要求間の衝突は、衝突解決プロトコル(collision  resolution  protocol)で解決され得る。要求−許可機構は、同軸又はツイストペアケーブルや、光ファイバや、光ファイバ同軸ハイブリッド(HFC:hybrid  fiber  coax)システムや、パッシブ光ネットワーク(PON:passive  optical  network)に基づくシステムのようなシステムを含む共用媒体通信システムに共通に適用される。媒体での伝送に適合させるために、通常は、アクセス要求はISOスタックの下位レイヤの機能によりフレームにラップされる。このことは、それぞれ別々のアクセス要求にオーバーヘッドを追加する。
【００１２】
各セカンダリステーションは、複数の同時サービスフローを処理することができる。サービスフローは、セカンダリステーションの双方向伝送サービスとして見ることができる。セカンダリステーションによりサービスフローを処理することは、サービスフローについて定められたいわゆるサービス品質トラヒックパラメータに従った、トラヒックのシェーピング(shaping)、ポリシング(policing)及び優先付けを含み得る。
【００１３】
各サービスフローは、セカンダリステーションでその独自のアクセス要求を生成する。従って、全てのサービスフローのアクセス要求は、媒体へのアクセスに対して競合する。このことは通信システムの品質を劣化させ、特にアクセス遅延を増加させる。
【００１４】
既知の共用媒体通信システムは、アクセス要求を処理する際に比較的低い効率を有し、比較的高いアクセス遅延を有する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
冒頭パラグラフに記載された形式の共用媒体通信システムを提供することが本発明の目的であり、アクセス要求を処理する際に比較的高い効率を有する。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
その目的は、セカンダリステーションが、複数のアクセス要求をマルチ要求に結合し、マルチ要求をプライマリステーションに送信するように構成され、プライマリステーションが、マルチ要求を受信し、マルチ要求を処理し、マルチ要求に結合されたアクセス要求に応じて許可を送信するように構成されることで実現される。
【００１７】
複数の別々のアクセス要求のオーバーヘッドの節約のため、アクセス要求を処理する際のシステムの効率は改善される。他の利点は、結合したアクセス要求が共用媒体へのアクセスに対して相互に競合できないため、アクセス遅延が低減されるという点である。
【００１８】
有利には、結合したアクセス要求はまた、マルチ要求を有してもよい。
【００１９】
有利には、マルチ要求は、いわゆるサービスID(SID:service  ID)と、要求のミニスロットの数である要求サイズとを示すビットに符号化することにより、DOCSIS要求フレームで表される。プレフィックスは別としてこれらのビットの全ては、マルチ要求を符号化することに利用可能である。少なくとも１つのビットは、結合したアクセス要求のSIDを符号化する。少なくとも１つの残りのビットは、結合したアクセス要求のそれぞれの要求サイズを符号化する。このことは、通常のDOCSIS要求フレームが使用可能であるという利点を有する。
【００２０】
有利には、マルチ要求は、DOCSISベンダ特有フレームに入れられることにより、伝送用に適合される。これは、任意であるが特有のビットコンビネーションにより、DOCSIS  MACフレームのFC_PARMフィールドで示され得る。このことは、例えば将来の標準に含まれ得る。これは、マルチ要求を符号化するのに利用可能な多くのビットが存在するという利点を有する。このことは、マルチ要求に効率的に結合され得るアクセス要求の数を増加させる。いわゆるReq./Data送信機会がベンダ特有のMACフレームの送信に使用され得る。
【００２１】
本発明による共用媒体通信システムの実施例では、セカンダリステーションは、以前に結合したアクセス、以前に送信されたマルチ要求及び／又は以前に受信した許可の履歴に基づいてアクセス要求の結合を適合させるように構成される。
【００２２】
本発明による共用媒体通信システムの実施例では、セカンダリステーションは、以前に結合したアクセス要求、以前に送信されたマルチ要求及び／又は以前に受信した許可の履歴に基づいてマルチ要求の送信を適合させるように構成される。
【００２３】
有利には、２つの前記の適合は、単一のサービスフローに関連する少なくとも２つのアクセス要求のパラメータを結合することを有する。１つの例は、データ伝送の少なくとも２つの連続的なアクセス要求のデータサイズを合計することである。スロット媒体(slotted  medium)の他の例は、少なくとも２つの連続的なアクセス要求のスロットの要求数を合計することである。DOCSIS標準でもたらされる更に他の例は、単一のサービスフローからの少なくとも２つの要求フレームのいわゆるミニスロットの要求数を合計することである。
【００２４】
有利には、これらの適合は、２つの特定のアクセス要求を結合する際の潜在的な利益と、実際の衝突の欠点との間のトレードオフを利用する。一方、システムに比較的高いトラヒック負荷が存在する場合、マルチ要求に比較的大きい数のアクセス要求を結合して効果を上げる。他方、システムに比較的低いトラヒック負荷が存在する場合、アクセス要求がほとんど結合しないため、比較的小さい利益しか存在しない。実際のトラヒック負荷は、履歴から導くことにより、推定され得る。
【００２５】
有利には、プライマリステーションは、マルチ要求に含まれるアクセス要求を取得し、別々に受信したときにように、各アクセス要求を処理する。
【００２６】
有利には、プライマリステーションは、アクセス要求を部分的に又は全体として処理する手段と、またマルチ要求を処理する手段とを使用する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明の前記の目的及び特徴は、図面を参照した好ましい実施例の以下の説明から明らかになる。
【００２８】
図１は、本発明による通信システムの実施例のブロック図を示している。共用媒体通信システム100は、プライマリステーション102と、少なくとも１つのセカンダリステーション104とを有する。プライマリステーションはケーブルモデム終端システム(CMTS:cable  modem  termination  system)でもよいが、ヘッドエンド、集線装置、管理センタ又は基地局でもよい。セカンダリステーションはケーブルモデム(CM:cable  modem)でもよいが、セットトップボックス、テレビ、ネットワーク終端装置、受信機又はいわゆる加入者宅内装置でもよい。
【００２９】
共用媒体106は、各セカンダリステーション104とプライマリステーション102とを結合する。媒体とネットワークは通常ではツリートポロジーを有するが、バス又はスタートポロジーも可能である。媒体は、同軸若しくはツイストペアケーブル、光ファイバ、光ファイバ同軸ハイブリッド(HFC:hybrid  fiber  coax)又はパッシブ光ネットワーク(PON:passive  optical  network)でもよい。
【００３０】
共用媒体106での衝突を回避するため、各セカンダリステーション104は、プライマリステーション102に要求108を送信しなければならない。許可110を受信した後にのみ、セカンダリステーション104はプライマリステーション102に更なるデータを送信することができる。更なるデータは、例えばオーディオ及び／又はビデオストリーム、データファイル、トランザクション、加入者フィードバック、その他の放送のように、如何なるコンテンツを有してもよい。複数の別々の要求108を送信する代わりに、セカンダリステーション104は要求108をマルチ要求108に結合し、マルチ要求108をプライマリステーション102に送信することができる。マルチ要求108を受信した後に、プライマリステーション102はマルチ要求108を処理し、マルチ要求108の結合した要求に応じて許可110を送信する。
【００３１】
図２は、本発明による通信システムの実施例で使用されるマルチ要求を示している。マルチ要求は、DOCSIS要求フレーム(RF:request  frame)200で表される。要求フレームは、一般的にペイロードとヘッダとで構成される。
【００３２】
DOCSIS要求フレーム200のペイロードは、14ビットのSID210と、8ビットの要求サイズ212とで構成される。ヘッダ(図示なし)は、
−異なるセカンダリステーションからのその後のバーストを安全に分離するガードバンド(guard  band)
−受信したバーストの復調に必要なプリアンブル
のような物理レイヤのオーバーヘッドと、
−要求をそのようなものとして識別する制御フィールド
−エラー検出用のチェックシーケンス
のようないくつかのMACレイヤのオーバーヘッドとを有する。
【００３３】
その結果、要求フレームの比較的小さい部分のみが、ペイロードにささげられる。
【００３４】
本発明によると、以下の説明で詳述されるように、特別のSID管理機構と要求分割ルールが使用され得る。
【００３５】
SID210は、Lビットのプレフィックス(PF:prefix)220と、Nビットのセカンダリステーション番号(SSN:secondary  station  number)222と、残りのMビットのフィールドの要求サービスフロー(SF:service  flow)224とで更に区別される。DOCSIS要求フレーム200の場合、M=14-L-Nである。
【００３６】
例えば‘01’や‘001’のような所定のプレフィックス220は、ブランドセカンダリステーション又はアクセス要求を結合可能な他のセカンダリステーションを示すために使用される。プライマリステーションは、ブランドセカンダリステーションを特別に取り扱う。いわゆる特別のSID(SSID:special  SID)は、これらのプレフィックス220のうちの１つで始まる。他のSIDの全ては通常のSID(NSID:normal  SID)と呼ばれる。
【００３７】
要求サービスフロー224のMビットは、SSN222により示されるセカンダリステーションについて一式のMのSSIDを作るために使用され得る。各Mビットは、サービスフローを表す。各サービスフローについて結合した要求を示すためにビットが設定される。複数のビットが設定されている場合、マルチ要求は各サービスフローのそれぞれについて要求を有する。最大数の設定ビットは上方でRに境界され、DOCSISフレーム200の場合は8に境界される。要求サービスフロー224のビットパターン毎に、複数の要求サブフィールドへの要求サイズ212の構成が予め定められる。従って、要求サービスフロー224に設定されたrビットで、8ビットがそれぞれfr1,fr2,...frr
(如何なるrについてfriのiの合計は8である)のサイズのrの連続サブフィールドに再分割される。サブフィールドiは、要求サービスフロー224の第i設定ビットのサービスフローの結合した要求の要求サイズを符号化する。
【００３８】
具体的な例では、ブランドセカンダリステーションを示すために使用されるプレフィックスは、L=2でビット列‘01’である。セカンダリステーション番号は、次の8ビット(N=8)に符号化され、このプレフィックスでは最大256のブランドセカンダリステーションを示している。残りのM=14-2-8=4ビットは、サービスフロー224を符号化するのに利用可能である。R=2(せいぜい2つの要求がマルチ要求に結合される)とすると、元の要求フィールドの再分割は、例えばf11=8且つf21=f22=4でもよい。すなわち、１つのみのSSIDが結合したSSIDに表される場合、その要求サイズは255(8ビット)まででもよい。一方、結合したSSIDに表される2つのSSIDが存在する場合、そのそれぞれは、15(4ビット)の最大の要求サイズを有する。後者の場合の例として、マルチ要求がビット列01  11001011  0101に等しいSID210と、ビット列1001  0111に等しい要求サイズ212とを有する場合、SSID01  11001011  0100の要求は要求サイズ1001(=9)を有し、SSID01  110010110  0001の要求は要求サイズ0111(=7)を有する。
【００３９】
当業者は、マルチ要求を要求フレームに符号化する代替方法を考えることができる。
【００４０】
利用可能なSSIDの数は、セカンダリステーション毎に上限を有する。従って、プライマリステーションは、SSID又はNSIDがセカンダリステーションの新しいサービスフローの生成時に割り当てられるか否かを決定するために、何らかのロジックを実行する。
【００４１】
１つより大きいNSIDの同時の存在のように、異なるセットのSSIDを独立して処理することを仮定すると、セカンダリステーションはそれに割り当てられた別々のセットのSSIDを有してもよい。ブランドセカンダリステーションでこれを実装する１つの可能性は、NSIDに対してSSIDの優先度を与え、それぞれFCFS順に処理されることである。代替として、アクセス要求とマルチ要求は、FCFS、ラウンドロビン又はその他に適切な方法で行われてもよい。最後に、SSIDがまた非ブランドセカンダリステーションに割り当てられることも可能であるが、プライマリステーションはそれらをNSIDとしてみなすべきである。
【００４２】
一般的に、要求を結合することは、結合した要求の最大要求サイズを低減する。影響を緩和する１つの選択肢は、ピギーバック(piggyback)を使用することである。最初の要求は、フレームの一部のみを伝送するために、少数のミニスロットのみを要求する。次の部分のフレームの要求が、以前の部分のフレームに加えられる。
【００４３】
図３は、本発明による通信システムの性能を示したいくつかのグラフを示している。この場合、通信システムは、100のセカンダリステーションで構成され、各セカンダリステーションに5のサービスフローを有する。複数のシナリオについて、システムでのトラヒック負荷の関数として接続アクティブ時間(CAT:connection  active  time)の平均値が図示されている。
【００４４】
ここでは、CATは、第１の要求がセカンダリステーションで生成された時から、(他の要求と結合している場合には、場合によってはマルチ要求の一部として)その要求がプライマリステーションでうまく受信された時までの時間差(時間の単位)として定められる。図３において、時間の一単位は、単一の要求フレームの持続時間に対応し、アクセス要求はそのようなフレームの3分の1を占める。
【００４５】
図３に示す曲線は、結合なしの平均CAT(sc.1)と、結合した平均CAT(sc.2)とを示しており、図３の凡例に示すようにR=1、2、3、4及び5について後者を示している。更に、２つの曲線はシミュレーション結果を正当化する分析結果(anal.)を表す。比較的高いトラヒック負荷の場合、結合が適用されてRが増加した場合に平均CATがかなり減少する。R=1でのみ結合することは、結合しない相対的に大きい平均CAT(sc.1)に近づく。R=1で結合することはFCFS順に個々のセカンダリステーションのサービスフローを行うことに対応するため、このことは当然である。
【００４６】
しかし、比較的低いトラヒック負荷の場合、逆効果が見られる。すなわち、Rが増加すると、平均CATがかなり増加する。
【００４７】
Rをトラヒック負荷に依存させることは、小さい平均CATに関して比較的低いトラヒック負荷の場合にR=1で、相対的に高いトラヒック負荷に対してRを4又は5に増加させることで効果を上げることを、このことは意味する。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明による通信システムの実施例のブロック図である。
【図２】本発明による通信システムの実施例で使用されるマルチ要求である。
【図３】本発明による通信システムの性能を示したいくつかのグラフである。
【図１】
0004464833.tif 000002
【図２】
0004464833.tif 000003
【図３】
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