(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝送媒体を介して複数の２次局に結合された少なくとも１台の１次局を有し、上記２次局はアクセス要求を上記１次局に送信するアクセス要求手段を有する多重アクセス電気通信ネットワークであって、上記１次局はチャネル標識を少なくとも１台の２次局に送信する送信手段を有し、上記２次局は上記チャネル標識を受信する標識受信手段を有し、上記アクセス要求手段は、上記２次局により受信された上記チャネル標識に依存して少なくとも１個のチャネルで上記アクセス要求を送信するように設けられ、
上記送信手段は上記２次局に要求メッセージ標識を送信するように設けられ、上記要求メッセージ標識はアクセス要求メッセージを指定する或いは上記アクセス要求メッセージの形式を示し、上記２次局の上記受信手段は上記要求メッセージ標識を受信するように設けられ、上記アクセス要求手段は、受信された上記要求メッセージ標識に依存してアクセス要求メッセージを送信するように設けられている
ことを特徴とする多重アクセス電気通信ネットワーク。
【請求項２】
上記チャネル標識は、上記アクセス要求の開始時点及び間隔を示すことを特徴とする請求項１記載の多重アクセス電気通信ネットワーク。
【請求項３】
上記要求メッセージ標識は、上記アクセス要求メッセージを表わすシンボルの文字列を示すことを特徴とする請求項１又は２記載の多重アクセス電気通信ネットワーク。
【請求項４】
上記チャネル標識は、上記アクセス要求の先頭及び間隔を指定する先に格納されたチャネルキーのアドレスを有することを特徴とする請求項１又は２記載の多重アクセス電気通信ネットワーク。
【請求項５】
上記要求メッセージ標識は、上記アクセス要求の要求メッセージを指定する先に格納されたチャネルキーのアドレスを有することを特徴とする請求項４記載の多重アクセス電気通信ネットワーク。
【請求項６】
上記チャネル標識及び上記要求メッセージ標識は、単一のプロトコル標識により表わされることを特徴とする請求項４又は５記載の多重アクセス電気通信ネットワーク。
【請求項７】
上記チャネル標識は上記２次局のグループ標識を有し、上記アクセス要求手段は、上記の標示されたグループに関連するチャネルだけでアクセス要求を送信するように設けられていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の多重アクセス電気通信ネットワーク。
【請求項８】
複数の２次局に結合された少なくとも１台の１次局を利用する多重アクセス方法であって、媒体アクセス要求をアクセスチャネルで上記１次局に送信し、上記１次局はチャネル標識を少なくとも１台の２次局に送信し、上記２次局は該２次局で受信した上記チャネル標識に従って上記アクセス要求を少なくとも１個のチャネルで送信し、
上記１次局は要求メッセージ標識を上記２次局にも送信し、上記要求メッセージ標識はアクセス要求メッセージを指定する或いは上記アクセス要求メッセージの形式を示し、上記２次局は上記要求メッセージ標識に従ってアクセス要求メッセージを送信する
ことを特徴とする多重アクセス方法。
【請求項９】
多重アクセス電気通信ネットワークで使用され、少なくとも１台の２次局にチャネル標識を送信する送信手段を有し、上記チャネル標識に依存して少なくとも１個のチャネルでアクセス要求を受信するため配置されている１次局であって、
上記送信手段は要求メッセージ標識を上記２次局に送信するように設けられ、上記要求メッセージ標識はアクセス要求メッセージを指定する或いは上記アクセス要求メッセージの形式を示し、当該１次局は上記要求メッセージ標識に依存して上記アクセス要求メッセージを受信するように設けられている
ことを特徴とする１次局。
【請求項１０】
上記チャネル標識は、上記アクセス要求の開始時点及び間隔を示すことを特徴とする請求項９記載の１次局。
【請求項１１】
上記要求メッセージ標識は、上記アクセス要求メッセージを表わすシンボルの文字列を示すことを特徴とする請求項９又は１０記載の１次局。
【請求項１２】
上記チャネル標識は、上記アクセス要求の先頭及び間隔を指定する先に格納されたチャネルキーのアドレスを有することを特徴とする請求項９又は１０記載の１次局。
【請求項１３】
上記要求メッセージ標識は、上記アクセス要求の要求メッセージを指定する先に格納されたチャネルキーのアドレスを有することを特徴とする請求項１２記載の１次局。
【請求項１４】
上記チャネル標識及び上記要求メッセージ標識は、単一のプロトコル標識により表わされることを特徴とする請求項１２又は１３記載の１次局。
【請求項１５】
多重アクセス電気通信ネットワークに使用され、アクセス要求を１次局に送信するアクセス要求手段を有し、上記１次局からのチャネル標識を受信する標識受信手段を有する２次局であって、
上記アクセス要求手段は当該２次局で受信された上記チャネル標識に依存して上記アクセス要求を少なくとも１個のチャネルで送信し、上記受信手段は要求メッセージ標識を受信するように設けられ、上記要求メッセージ標識はアクセス要求メッセージを指定する或いは上記アクセス要求メッセージの形式を示し、上記アクセス要求手段は受信された上記要求メッセージ標識に依存して上記アクセス要求メッセージを送信するように設けられている
ことを特徴とする２次局。
【請求項１６】
上記チャネル標識は、上記アクセス要求の開始時点及び間隔を示すことを特徴とする請求項１５記載の２次局。
【請求項１７】
上記要求メッセージ標識は、上記アクセス要求メッセージを表わすシンボルの文字列を示すことを特徴とする請求項１５又は１６記載の２次局。
【請求項１８】
上記チャネル標識は、上記アクセス要求の先頭及び間隔を指定する先に格納されたチャネルキーのアドレスを有することを特徴とする請求項１５又は１６記載の２次局。
【請求項１９】
上記要求メッセージ標識は、上記アクセス要求の要求メッセージを指定する先に格納されたチャネルキーのアドレスを有することを特徴とする請求項１８記載の２次局。
【請求項２０】
上記チャネル標識及び上記要求メッセージ標識は、単一のプロトコル標識により表わされることを特徴とする請求項１８又は１９記載の２次局。
【請求項２１】
上記チャネル標識は上記２次局のグループ標識を有し、上記アクセス要求手段は、上記の標示されたグループに関連するチャネルだけでアクセス要求を送信するように設けられていることを特徴とする請求項１５乃至２０のいずれか１項に記載の２次局。
【発明の詳細な説明】
本発明は、１次局へのアクセス要求を送信するアクセス要求手段を有する複数台の２次局に、伝送媒体を介して接続された少なくとも１台の１次局からなる多重アクセス電気通信ネットワークに係る。
本発明は、更に、１次局、２次局及び上記の電気通信ネットワークを使用する方法に関する。
上記の電気通信ネットワークは、１９９４年８月にシドニーで開催されたＩＢＣ会議“情報スーパーハイウェーの最後のマイル(The Last Mile of the Information Superhighway)”の予稿集に掲載されたシー  ジェー  エル  ヴァンドリエル(C.-J.L.van Driel)と、ダブリュー  エー  エム  スニジャーズ(W.A.M.Snijders)による論文“双方向ディジタルサービスへのエンドユーザアクセスのためのネットワーク革命(Network Evolution for End User Access to Interactive Digital Services)”により公知である。
かかる電気通信ネットワークは、少なくとも部分的に２次局の一部に共通している伝送チャネルを介する数台の２次局と１次局との間の通信に使用される。かかる伝送チャネルは、光ファイバ、同軸ケーブル、又は無線リンクにより構成することが可能である。かかる伝送システムの応用は、受動的な光ネットワーク、ケーブルＴＶシステム、ローカルエリアネットワーク、マルチメディアネットワーク、衛星通信用システム、及び、移動無線システムにより構成される。
数台の２次局のため共通チャネルを利用する伝送システムにおいて、１次局に同時に情報を送信する２次局による干渉が生じないことを保証する必要がある。２次局に対する適切なサービスを保証するため、ネットワーク上のデータ輸送は、特に重い負荷条件の下で高効率であることが要求される。
従来のアクセスプロトコルに関する問題は、重い負荷条件の下で効率が急激に低下し、ネットワークの全体的な崩壊を生じさせる可能性があることである。
本発明の目的は、重い負荷の下での効率の低下が軽減される上記のタイプのネットワークを提供することである。
従って、本発明のネットワークにおいて、１次局は少なくとも１台の２次局にチャネル標識を送信する送信手段を含み、２次局は上記チャネル標識を受信する標識受信手段を含み、並びに、アクセス要求手段が２次局により受信されたチャネル標識に依存して少なくとも一つのチャネルに基づくアクセス要求を送信するため設けられていることを特徴とする。
チャネル標識を２次局に送信することにより、２次局により送信されるアクセス要求を支配することが可能である。アクセスチャネル標識は、例えば、アクセスチャネルの周波数、フレーム中のタイムスロット、或いは、複数のビット位置により構成されたアクセスタイムスロット中のビットを指定することによりアクセスチャネルを指定することが可能である。従って、複数のアクセスチャネル上で負荷を均等にするため、種々の２次局からのアクセス要求を種々のチャネルに向けることが可能になる。更に、ある２次局に対するアクセスが拒絶されていることを示すチャネル標識を送信することにより、個々の２次局に対するアクセスを拒絶することが可能である。本発明によれば、更に、新しいチャネル標識を送信するだけでアクセスプロトコルが変更される。
上記の変更の一例は、低い負荷条件で使用可能な衝突プロトコルから、重い負荷条件下の無衝突プロトコルへの切り替えである。衝突プロトコルでは、同一のチャネル標識子が異なる局に送信され、その結果として、アクセスチャネルの個数が削減される。無衝突プロトコルの場合に、異なるチャネル識別が各２次局に送信され、これにより、アクセスチャネルの個数が増加するが、多数の衝突に起因した効率の低下の問題を解決する。
本発明の一実施例は、送信手段が要求メッセージ標識を２次局に送信するため設けられ、２次局の受信手段が上記要求メッセージ標識を受信するため設けられ、並びに、アクセス要求手段が受信された要求メッセージ標識に依存してアクセス要求を送信するため設けられていることを特徴とする。
アクセス要求メッセージを２次局に送信することによりアクセス要求メッセージを指定することによって、実質的に全ての所望のアクセスプロトコルを実現することが可能になる。使用されるべきアクセスチャネルと、送信されるべきアクセス要求メッセージとを指定することにより、要求された全情報が２次局で得られる。
本発明の他の実施例は、アクセス要求手段がアクセス要求を表わす信号を搬送波バースト上で変調するため設けられ、チャネル標識は、搬送波バーストの開始時点及び間隔を示すことを特徴とする。アップリンクトラヒックを輸送するため１個以上の搬送波を使用することは、特に、ファイバー同軸ハイブリッドシステムい適当である。
上記の実施例は、時分割多重アクセスと周波数分割多重アクセスとを組み合わせて使用することが可能であるため、特に、ネットワークが多数の加入者により構成されている場合に有用である。
本発明の他の実施例は、チャネル標識がアクセス要求の開始及び間隔を指定する先に格納されたチャネルキー(channel key)のアドレスを含むことを特徴とする。
種々のプロトコルの間で高速に切り替えることを可能にするため、完全なチャネル標識の代わりにチャネル標識のアドレスを２次局に送信する方が好都合である。チャネル標識自体は、始動時処理の間に、２次局に一括して送信しても良い。
以下、添付図面を参照して本発明を説明する。図面において、
図１は本発明が使用可能な伝送システムであり、
図２は本発明と共に使用されるべきアップリンクフレームの第１の実施例の図であり、
図３は本発明と共に使用されるべきアップリンクフレームの第２の実施例の図であり、
図４は図１に示された１次局２のブロック図であり、
図５は図１に示された２次局４．．．１２のブロック図である。
図１によるネットワークは、伝送媒体１４を介して複数台の２次局４．．．１２に接続されたヘッドエンド２である１次局からなる。伝送媒体は、複数台の２次局に対し部分的に共通である。伝送媒体は多数のユーザの間で共有されるので、数種類のアクセスプロトコルを実現することが必要である。２次局４．．．１２の中の１台の２次局がヘッドエンド２へのデータの送信を要求しているかどうかをヘッドエンド２に通知するため、２次局は、最初に、ある種の要求情報を要求領域内の専用タイムスロットに送信することが必要である。
本発明の考えによれば、多数の無衝突及び衝突解消プロトコルを取り扱う汎用的な媒体アクセスプロトコル構造、即ち、ＭＡＣプロトコルが設けられている。一般的に言うと、２次局は、ペイロードセル及び一つ以上のアクセス要求チャネルにより構成されたアップリンクフレームにそのデータを送信する。概略的に言うと、要求セルを使用する方法は２種類ある。それらは、無衝突的な方式で使用され得るが、要求領域内の衝突を許容しても構わない。衝突が許されるならば、付加的な衝突解消又は衝突解消アルゴリズムが必要とされる。本発明は、両方の解消法或いはそれらの組合せをサポートするＭＡＣプロトコル構造に関する。
図２はアップストリームフレームの第１の実施例を表わす図である。最大の部分はペイロードデータを伝送するため使用される。要求セルと称される小さい方の部分は、アクセス要求を伝送するため確保される。図２のアップリンクフレームにおいて、アクセスセルはＮ個の部分に分割され、各部分はＮ台の各２次局に対し確保される。各２次局は要求セル内に一定数のシンボルを有し、その要求セル内で帯域幅に対する要求を出すことが許される。各２次局に対し場所が固有であるため、要求に関する衝突が回避される。その結果として、各要求はヘッドエンド２により即座に取り扱われる。
図３には衝突が許可されたＭＡＣプロトコルと共に使用するためのアップリンクフレームが示される。アクセスセルは、アクセス要求を提示するＭ個（Ｍ＜Ｎ）の所謂ミニスロットに分割される。このプロトコルでは、データを伝達すべきユーザは、要求セル内のＭ個のいずれかのミニスロットにアクセス要求をランダムに送信する。同時に要求を送信するユーザが他に居なければ、要求はヘッドエンド２に無事に到達する。ヘッドエンドはその要求を全ての局に送り返し、その結果として、全ての局は対応するタイムスロットがペイロード領域内の対応するタイムスロットで自分のデータを伝達し得るユーザのため確保されたことを知る。
より多数のユーザが同一のミニスロットに自分の要求を送信した場合、衝突が生じ、即ち、何れの要求もヘッドエンドにより考慮され得ない。ヘッドエンドは上記の２次局のため衝突解消処理を開始する。
この衝突解消処理の間、他の局は要求を出すことが許されない。衝突が解消された後、局は自分のデータパケットを送信するためタイムスロットを受け、ヘッドエンドは全ての局に対し要求区間を再開する。
図２のプロトコルの場合に、要求領域の固有の場所が各加入者のため確保される。このため、加入者が多数である場合、非常に多くのオーバーヘッドが生じる。しかし、多数の加入者に対し、ある種の統計量が活動的なユーザの数に適用される。各加入者に、要求セル内の固有の場所ではなく、固有のキーを供給する場合を想定する。キーの組が適当に選択され、かつ、ある程度の衝突が許容された場合に、実現可能な改良は、ＣＤＭＡ技術に基づく衝突解消アルゴリズムを用いて達成される。この場合に、要求領域に衝突を生じさせた全てのユーザのアドレスを、相関技術を用いて直接取り出すことが可能である。ＣＤＭＡベースの衝突解消アルゴリズムの性能を調べる必要がある。大きな利点は、標準的な衝突解消プロトコルにおいて必要とされる繰り返し式の反復に起因した付加的な遅延が無く、かつ、自分のデータパケットを送信するため、１回の要求サイクル内に同時に二人以上の加入者が多数のミニセルに割り当てられることである。この方法は、図１に示されたプロトコルと図２に示されたプロトコルとの間のハイブリッド形式であると考えられる。
上記のＭＡＣプロトコルの間の基本的な相違は、所謂要求セル内の要求メッセージの形式と、ヘッドエンド２による到来した要求の処理とである。ＭＡＣプロトコルはヘッドエンド２の取り扱い処理により実現される。２次局２において、全ての要求取り扱い処理を対処し得るプロセッサが必要とされることに注意する必要がある。これが簡単な方法で実現可能であることを明らかにするために例を示す。この例は、異なるプロトコルが実現される仕方を説明する。要求メッセージの形式が２個のキーである場合を想定する。上記のキーの長さは、アクセスセル内のシンボルの個数と一致する。
上記例では、第１番目のキー(key #1)は、０と１との文字列であり、ここで、“０”は“キャリヤオフ”を表わし、“１”は“キャリヤオン”を表わす。第２番目のキー(key #2)は、要求セル内の対応する位置に送信する必要があるシンボル値を示すシンボル値の文字列である。
図２によるプロトコルに対し上記の２個のキーを用いることにより、以下のように表わすことが可能である。
キー#1は、２次局ｉに対応した位置番号ｉを除いて全て零の文字列であり、キー#2は一定値の文字列である。
図３によるプロトコルの場合に、キーは以下の通り定義される。
キー#1は、各要求ミニスロットに対応したシンボル位置を除いて全て零である。キー#2は、２次局のアドレスに関係した固有のシンボル結合を含む。次に、多数のキーを用いて異なるＭＡＣプロトコルを記述する汎用的な処理が扱われる。この汎用的な記述のため、３個のキー（上記の簡単な例よりも１個多い）が定義される。それらは、キーａ(key＿a)、キーｂ(key＿b)及びキーｃ(key＿c)と称される。
キーａは、伝送のため使用可能なシンボルを指定する文字列により定義される。本発明の考え方に従うチャネル標識において、文字列は０、１及び２により構成され、
・“０”は“要求セル内のこのシンボル位置に対するキャリヤオフ”を意味し、
・“１”は“要求セル内のこのシンボル位置上の識別番号を伝送するためのキャリヤオン”を意味し、
・“２”は“要求セル内のこのシンボル位置上のメッセージを伝送するキャリヤオン”を意味する。
キーｂは、キーａにより共に長さが定義された識別番号(id＿num)及びメッセージ(key＿message)として定義される。識別番号は、各２次局の初期化の際にヘッドエンド２により発行される。メッセージの内容は２次局により定義され、例えば、優先度標識又はバッファ状態でも構わない。
キーｃは、識別のグループであり、初期化の際に発行された識別番号の最大長を有する。キーｃは本発明の概念によるグループの標識と対応する。識別番号とキーメッセージの両方の最大長は２バイトであるので、４バイトの最大長が可能である。キーａの最大長は要求セルの長さにより決められる。ヘッドエンド２は、要求を意味するセルを２次局４・・・１２に通知する。第１のキー及び第２のキーを使用することにより、２次局４・・・１２はアクセス要求を提示することが可能である。
上記のシステムの更なる拡張として、多数のキーセットが提案される。ヘッドエンド２は、かかる多数のキーセットを２次局にダウンロードし、適切なキーセットを許可状態にすることにより、ＭＡＣプロトコルが定義される。あるＭＡＣプロトコルから別のＭＡＣプロトコルへの変更は、キーセットとヘッドエンド２内のアルゴリズムとを変更することにより実現される。従って、キーセットは所謂キーアドレス(key＿address)によりアドレス指定される。キーアドレスは、本発明の概念によるプロトコル標識に対応する。４組のキーセットを備えることができるように、２ビットのアドレスを有することが提案される。
ある種のプロトコルの場合に、要求セルの異なる部分をランダムに、或いは、一定パターンによって選択することが必要である。この機能は、キーアドレスにより構成される（ヘッドエンド２により発行された）シーケンス識別子key＿seqを導入することにより提供される。最初、第１のキーアドレスはアクティブキーアドレスと称される。２次局が（状態機械により示される如く）要求を送信することが許可されたとき、２次局はキーシーケンス内でアクティブキーアドレスを使用する。この動作の後、次のキーアドレスがアクティブになる。キーシーケンスは２バイト長であるため、64,000個の異なるシーケンスを提供し、疑似ランダム性が十分に保証される。
たとえ、２次局の状態機械によって許可されていても、全く送信を行わない機能を実現し得ることが分かる。これは、一つのキーセットにおいて、キーａに対し全て“０”をプログラムすることにより行われる。
キーｃの目的は、異なる加入者のグループのため多数の連続的な要求セルの中の各要求セルが用いられるようにすることである。この結果として、複数の要求セルに亘って加入者が均等に分散させられる。下流方向の所謂多重フレームの先頭で、要求番号request＿numと称されるカウンタ値がヘッドエンド２により送信される。このカウンタ値は各２次局のカウンタにロードされる。カウンタは各要求セルの後に１ずつ増加される。２次局は、要求番号request＿numとキーc key＿cの値とが合致し、対応する要求セルを使用しても良いことが示されているときに限り、（キーシーケンスkey＿seqの実際の値により判定された）選択されたキーセットを使用する。
上記のキーを使用することにより、殆ど全てのＭＡＣプロトコルを記述し得ることが容易に分かる。ヘッドエンド２は、初期化中に上記キーを種々の２次局にダウンロードし、必要があれば、ハウスキーピングメッセージを介して動作中にキーを再プログラムする。更に、ヘッドエンド２は、要求に対しどのセルが使用されるべきであるかを制御する。従って、２次局自体のハードウェアを全く変更することなく、ヘッドエンド２は、２次局４・・・１２に適切なキーセットを選択させることによって、２次局をあるＭＡＣプロトコルから別のプロトコルに切り替えることが可能である。種々のＭＡＣプロトコルを処理するための付加的な複雑化は、ヘッドエンド２にだけで行われる。かくして、２次局自体を全く変更すること無く規格に準拠させたままの状態で、ＭＡＣプロトコルに基づく変更をシステム内に実現することが可能である。定義された変数の一覧を以下の表１に記載する。
0003775605.tif 000002
上記の機能を説明するために、二つの例を示す。この節では、図２によるプロトコルを実現するため１個のキーセットだけを使用する第１の例を説明する。
１２８個の２次局と、９バイトの要求セルとにより構成されたネットワークが使用される場合を考える。変調符号はＤＱＰＳＫ、即ち、１シンボル当たり２ビットである場合を想定する。これは、要求セルで３６シンボルが伝送され得ることを意味する。更に、２シンボルの間隔の範囲内で、搬送波（キャリヤ）がオン状態に切り替えられ、１シンボルが伝送され、搬送波がオフ状態に切り替えられると仮定する。受信機の搬送波検波は十分であり、従って、シンボルの値は受信しなくてもよいことに注意する必要がある。上記の９バイトの要求セルと、１要求当たり２シンボルとを用いて、１要求セル当たり１６個の要求を格納することが可能である。これは、２次局が、２次局０．．１５に対するグループ識別子１、２次局１６．．３１に対するグループ識別子２、以下同様に続き、８個のグループに分割されるべきことを意味する。キーセットは特定の２次局に対し常に同一であるので、１個のキーセットだけが必要である。
かくして、図２のプロトコルは、２次局#2に対し以下の値を割り当てることにより実現される。
0003775605.tif 000003
２次局#70には以下の値が割り当てられる。
0003775605.tif 000004
多重フレームが伝搬するとき、要求番号request＿numの値が“０”である場合を想定する。２次局#2は、右から４番目のシンボル位置の値を１として、最初の利用可能な要求セルでその要求を伝送する。他のシンボルに関し、送信器はオフ状態である。２次局#70は、（グループ識別子１を有する）第４の要求セルで要求を伝送し、“１”のシンボルを送信するため、左から４番目のシンボルを使用する。キーシーケンスkey＿seqは、両方の場合にプログラムされたキーだけをアドレス指定することに注意する必要がある。
以下の例を参照して、図３によるアクセスプロトコルを実現する多重キーの使用法を説明する。
１２８個の２次局からなるネットワークが考慮され、かつ、９バイトのアクセスセルが使用される場合を考える。変調符号はＤＱＰＳＫ、即ち、１シンボル当たり２ビットであると仮定する。更に、１８シンボルの間隔の範囲内で、搬送波はスイッチオンされ、１６シンボルを送信し、搬送波がもう一度スイッチオフされ得る場合を想定する。上記の９バイトの要求セルと、１要求当たり１８シンボルとを用いることにより、１要求セル当たり２個の要求を伝送することが可能である。これは、３個の要求スロットが使用された場合に、２個のグループ識別子が使用され得ることを意味する。“要求伝送なし(no request transmission)”がアドレス指定可能でなければならないので、この例では４個のキーセットがプログラムされる。
図３によるプロトコルは、以下の値を２次局#2に割り当てることにより実現される。
0003775605.tif 000005
２次局#70には以下の値が割り当てられる。
0003775605.tif 000006
多重フレームが伝搬するとき、要求番号request＿numの値が“０”である場合を考える。２次局#2は、要求セルの右半分の値を“0000 0000 0000 0010 0000 0000 0000 0000”として、自分の要求を最初の利用可能な要求セルに送信する。キーシーケンスkey＿seqの値(01)は、上記キーセットを選択し、全ての‘０’シーケンスは、仮定されたキーメッセージkey＿messageの優先度値である。要求セルのもう一方の半分の間で送信器はオフ状態である。２次局#70は、（グループ識別子１を有する）第２の要求セルで自分の要求を送信し、要求セルの右半分で値“0000 0000 0100 0110 0000 0000 0000 0000”を使用する。キーシーケンスkey＿seqの値(11)は上記のキーセットを選択し、全ての‘０’シーケンスは仮定されたキーメッセージkey＿messageの優先度値である。
キーａ key＿a及びキーｂ key＿bに従うキーの他の定義を以下に示す。
キーａ key＿a及びキーｂ key＿bにより定義されたパターンの（シンボル中で測定された）送信器によって観察されるオフセットは、以下に説明する方法を用いて適当な要求セルを選択する要求セル選択(rcell＿sel)と、選択されたセル内でキーｂ key＿bの送信の開始を定義する要求セル内オフセット(rcell＿offset)の２個の変数を用いて定義される。
要求セル選択rcell＿selの目的は、多重要求セルの使用を可能にさせることである。下流方向の多重フレームの先頭には、要求番号request＿numと称されるカウンタがある。この値は、各２次局のカウンタにロードされる。カウンタは各要求セルの後に１ずつ増加され、要求モジュロrequest＿modをカウントする。２次局は、要求番号request＿numの値と要求セル選択rcell＿selの値との間に合致があり、対応する要求セルを使用しても構わないことが示された場合に限り、選択されたキーセットを使用する。要求セル内オフセットrcell＿offsetは、キーｂの値がキーａによって示された間隔中に送信され得る前に、シフトされるべき要求セル内のシンボルの個数を表わす。
以上のサイズが上記の如く定められた変数に割り当てられる場合を考える。識別番号id＿numとキーメッセージkey＿messageの最大長は、共に２バイトであるので、キーｂ key＿bは４バイトの最大長を有する。キーａ key＿aの最大長はミニセルの長さである要求セルの長さにより定められる。要求セル選択rcell＿sel及び要求セル内オフセットrcell＿offsetの両方の長さは、１バイトであると仮定される。
ヘッドエンド２は、どのセルが要求を意味するかを２次局に通知する。両方のキーを使用することにより、２次局は要求を提示し得る。
ある種のプロトコルに対し、要求セルの異なる部分をランダム又は一定パターンによって選択することが必要である。この機能は、要求セル選択rcell＿sell及び要求セル内オフセットrcell＿offsetの値のシーケンスにより構成される（ヘッドエンド２により発行された）シーケンス識別子key＿seqを導入することにより提供される。最初、第１のキーシーケンスのペア値は、アクティブ値と称される。２次局が（状態機械により示される如く）要求を送信することが許可されたとき、２次局はキーシーケンスのアクティブ値を使用する。この動作の後、次のペア値がアクティブになる。シーケンスを与える要求セル選択rcell＿sel及び要求セル内オフセットrcell＿offsetの３２個のペアにより構成されるキーシーケンスkey＿seqは、十分に長さがあるのでランダム性を保証し得る。
２次局の状態機械によって許可されていても、全く送信を行わない機能を実現し得ることが分かる。これは、要求セル選択rcell＿sel及び要求セル内オフセットrcell＿offsetの両方に対し、全て“１”を用いることにより実現される。この値は、常に、キーｂ key＿bの値を要求セルの範囲外にさせるので、通常のシフトを用いるため有効な値ではない。従って、この値は、伝送が全くない目的のため使用される。
以下の一覧表は他の変数の定義を示す。
0003775605.tif 000007
上記の定義された変数は、ハウスキーピングメッセージを用いて２次局に全てロードされる。この目的のため使用される命令は、ハウスキーピングに関する節に記載された構造と類似した構造を有する。
下流方向において、２種類のＭＡＣセルのクラス、即ち、ＭＡＣ１とＭＡＣ２とを区別する点が有利である。ＭＡＣ１セルは、要求に関する承認を含む。ＭＡＣ２セルは、上流方向のＡＴＭ輸送セルをある種の２次局に割り当てるため使用される。上記の２種類のＭＡＣセルに関係した上記の動作は、後から到来する帯域幅に対する要求により高い優先度を与えることが可能であるように要求を承認し、かつ、実際の帯域幅の配置を延期する可能性を提供するため故意に切り離される。
要求承認セル（ＭＡＣ１）は、上流の要求セルを反映したセルである。２次局は、自分が送信した要求メッセージが反映されたメッセージと合致するかどうかをチェックする。合致しているならば、自分の要求がヘッドセルによって認識されたことが分かる。次に、２次局はヘッドエンドが要求された量のＡＴＭセルを割り当てるまで待機する。反映されたメッセージが送信されたメッセージと合致しないならば、２次局は、メッセージがヘッドエンド２により認識されていないとの結論を得て、２次局内の状態機械に依存して以下の要求スロットの中の一つに自分の要求を再送信する。
反映されたメッセージには、要求メッセージの不受理が衝突又はビット誤りの何れに起因するかを示すスペースが確保されている。かかる標識を用いることにより、２次局は、新たな２次局による要求の送信が許可されない衝突解消期間中であるか、或いは、衝突解消期間が終了した直後であるかを監視することが可能になる。
セル配置情報を含むＭＡＣ２セルは、２次局をアドレス指定するため２バイトを使用する。更に、ミニセルヘッダ内の幾つかの特別ビットを用いることにより、全ての２次局又は２次局のグループを１個のアドレスでアドレス指定することが可能である。上記の動作は、例えば、ＡＬＯＨＡのようなプロトコルをサポートするため必要である。次の上流基本フレーム内の全ての利用可能なＡＴＭセルを割り当てるため必要とされるＭＡＣ２セルと同数の上記ＭＡＣ２セルが基本フレーム内に在る。１バイトのヘッダを含む９バイト形のセルの場合を想定すると、上記の１個のセルは、上流で４個のＡＴＭセルを十分に割り当てることができる４個の２次局アドレスを送信することが可能である。上記の２種類のＭＡＣセルのクラスの構造を用いることにより、種々のプロトコルをサポートし得ることに注意する必要がある。
ポーリング：
上流又は下流方向に要求セルは無く、ＭＡＣ２セルだけがＡＴＭセルを特定の２次局に割り当てる。
図２に記載されたプロトコル：
上流の要求セルと、下流での対応した承認用のＭＡＣ１セルとが在る。この場合に衝突は生じない。ＭＡＣ２セルはＡＴＭセルを帯域幅を依頼した２次局に割り当てる。
図３に記載されたプロトコル：
上流の要求セルは競争領域として使用される。ＭＡＣ１セル内の下流承認は、正確な受理又は衝突を示す。承認結果に依存して、２次局はＡＴＭセル配置を待機し、或いは、その状態機械に応じて再送信を行う。
ＡＬＯＨＡ：
上流の要求セル及び下流のＭＡＣ１セルは無い。ＭＡＣ２セルを介して、全てのＡＴＭセルが全ての２次局で利用可能になる。
図４のヘッドエンド２において、下流信号がマルチプレクサ２０の第１の入力に印加される。プロセッサ２２の出力はマルチプレクサ２０の第２の入力に接続される。マルチプレクサ２０の出力は送信器２６の入力に接続される。送信器２６の出力はデュプレクサ３０の入力に接続される。デュプレクサ３０の出力は伝送媒体１４に接続される。
チャネル標識を伝送するための伝送手段は、プロセッサ２２、マルチプレクサ２０及び送信器２６の結合により構成される。
デマルチプレクサ３０の出力は、受信器２８の入力に接続される。受信器２８の出力はデマルチプレクサ２４の入力に接続される。デマルチプレクサ２４の第１の出力はプロセッサ２２に接続される。デマルチプレクサ２４の第２の出力は、より高いレイヤのネットワークにより伝送されるべき信号を搬送する。
ペイロード信号及び制御信号（ＭＡＣ１、ＭＡＣ２セル、レンジング信号等）は、マルチプレクサ２０により下流フレームで多重化される。制御信号はプロセッサ２２により供給される。マルチプレクサの出力信号は、送信器２６によって１個以上の搬送波上で変調され、次いで、デュプレクサ３０を介して伝送媒体に供給される。
デュプレクサ３０は、出力信号を受信器２８の入力に印加する。複数の搬送波が種々の２次局のグループに対し使用されるので、受信器は１個以上の搬送波を復調するため設けられる。受信器２８の出力信号は、デマルチプレクサ２４により分離される。デマルチプレクサ２４の第１の出力で得られるアクセス要求、チャネル解放メッセージ、状態情報等の制御情報は、プロセッサ２２に印加される。
プロセッサ２２は、アクセス要求の取り扱い、伝送容量の２次局への割り当て、２次局のキーの初期化及び更新を行う。更に、レンジング処理がプロセッサ２２により始動され、制御される。
図５によれば、２次局４・・・１２において、上流に伝送されるべき信号はマルチプレクサ４４の第１の入力に供給される。送信器３６の出力は、デュプレクサ３２の入力に接続され、その入力／出力は伝送媒体１４に接続される。第１の加入者制御信号はプロセッサ４２に印加される。プロセッサ４２の第１の出力はマルチプレクサ４４の第２の入力に接続される。プロセッサ４２の第２の出力は送信器３６に接続され、プロセッサ４２の第３の出力は第２の加入者制御信号を搬送する。
デュプレクサ３２の出力は受信器３４の入力に接続される。受信器３４の出力はデマルチプレクサ４０の入力に接続される。デマルチプレクサ４０の第１の出力はプロセッサ４２の第２の入力に接続される。デマルチプレクサ４０の第２の出力はペイロードデータを搬送する。
アクセス要求手段は、プロセッサ４２、マルチプレクサ４４及び送信器３６により構成される。標識受信手段は受信器３４により構成される。
ヘッドエンド２により送信された下流信号は、デュプレクサ３２によって受信器３４に伝達される。上記下流信号は受信器３４で復調され、得られたディジタルシンボルはデマルチプレクサ４０に伝達される。デマルチプレクサ４０は、受信器の出力信号に現れる制御データとペイロードデータとを分離する。制御データはプロセッサに送信され、ペイロードデータは加入者端末で利用される。
ヘッドエンド２に送信されるべきデータが加入者端末に有る場合に、このことが第１の加入者制御信号を用いてプロセッサに通知される。上記信号に応じて、プロセッサ４２はアクセス要求を提示する。これは、プロセッサ４２がヘッドエンド２から直前に受信したチャネル標識に従って送信器をスイッチオン状態にすることにより行われる。マルチプレクサ４４を介して、アクセス要求メッセージは送信器３６の入力に伝達される。アクセス要求メッセージはヘッドエンド２から先に受信されている。要求メッセージが送信器３６の出力で利用可能になり、伝送媒体を介してヘッドエンドに伝達される。
ヘッドエンド２が伝送容量を２次局に割り当てたならば、プロセッサ４２はデータの送信が可能であることを加入者端末に通知する。このデータは制御情報と多重化され、ヘッドエンド２に送信される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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