(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ネットワークアクセスポイントおよび複数の端末から構成される一対多データ通信網においてデータを送受信する際に発生する伝播遅延を補償する方法であって、
（ａ）予測伝播遅延時間とオフセット時間とよりなるマップメッセージを前記伝送タイミング情報として端末に伝送する段階と、
（ｂ）伝送された前記マップメッセージを受信した時点から前記オフセット時間が経過した後、前記端末から前記ネットワークアクセスポイントにデータを伝送する段階と、
（ｃ）前記データが前記ネットワークアクセスポイントに伝送されるまでに要した時間と、前記予測伝播遅延時間との差に基づいて、伝播距離による遅延時間を予測し、前記マップメッセージの前記予測伝播遅延時間を、あらたに予測された遅延時間に更新する段階とを含み、前記端末の移動に起因する伝播遅延を補完することを特徴とする一対多データ通信網の伝播遅延補完方法。
【請求項２】
前記（ａ）乃至（ｃ）段階は反復されることを特徴とする請求項１に記載の一対多データ通信網の伝播遅延補完方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一対多（Ｐｏｉｎｔ−ｔｏ−Ｍｕｌｔｉｐｏｉｎｔ）データ通信に関するものであり、より詳しくは、一対多データ通信網におけるデータの伝送方法ならびデータ伝送の際に生じる伝播遅延を補完する方法に関する。
【従来の技術】
一対多データ通信では、ケーブルモデムを使用した光同軸ハイブリッドネットワーク（ＨＦＣ：Ｈｙｂｒｉｄ Ｆｉｂｅｒ＆Ｃｏａｘｉａｌ）や、無線通信網であるブロードバンドネットワーク（Ｂ−ＷＬＬ：Ｂｒｏａｄｂａｎｄ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｌｏｃａｌ Ｌｏｏｐ）等の通信網を共有して（介して）データの送受信を行っている。
【０００２】
一般に、下り（Ｄｏｗｎｓｔｒｅａｍ）とは、ネットワークアクセスポイントから端末へのデータ伝送をいい、上り（Ｕｐｓｔｒｅａｍ）とは、端末からネットワークアクセスポイントへのデータ伝送をいう。
【０００３】
一対多データ通信網においては、一般に、データをネットワークアクセスポイントから全ての端末に対して同時に伝送する（下り回線）と共に、ネットワークアクセスポイントの制御のもと共有された通信メディア（通信網）を介して端末からネットワークアクセスポイントにデータを伝送する（上り回線）。
特に、上り回線では、媒体（通信メディア）への効率的な接続のために、端末からネットワークアクセスポイントへのデータ伝送が、特定のプロトコルを利用して所定時間毎に行われる。この所定時間毎の伝送を正確に行うためには、各端末はネットワークアクセスポイントと正確に同期していなければならない。
言い換えれば、ネットワークアクセスポイントの時計と、端末の時計とがきちんと同期していなければならない。
【０００４】
一対多データ通信網は、ネットワークアクセスポイントと複数の端末とから構成される。ネットワークアクセスポイントは、各端末との同期が可能となるように、時間情報メッセージを定期的に各端末に向けて発信している。
そして、各端末は時間情報メッセージを受信すると、端末自身の時計の時間をネットワークアクセスポイントの時計の時間に同期させる。これによりネットワークアクセスポイントと端末との同期が確立される。
従来のデータ伝送方法では、ネットワークアクセスポイントと各端末との伝播遅延が、レンジング（Ｒａｎｇｉｎｇ）を行うことで、補完されるので、ネットワークアクセスポイントは、所望の時間に端末との間で正確にデータの送受信が行える。
【０００５】
また、共有された媒体（通信網）の利用効率を最大化するために、ネットワークアクセスポイントは、各端末に関する種々パラメータに基づいてスケジューリングを行い、各端末からのデータの送信タイミングを算出する。そして、媒体（通信網）への接続およびデータの送受信を制御するための送受信タイミング情報を作成し、作成された送受信タイミング情報を伝送フレーム間隔ごとに各端末に伝送する。
【０００６】
送受信タイミング情報を受信した各端末は、受信した送受信タイミング情報に含まれる割当開始時刻にオフセット時間を加算して得られた時刻に、ネットワークアクセスポイントにデータを送信する。
言い換えれば、各端末は、通信網に何時接続するかを指定する割当開始時刻から所定のオフセット時間が経過した後に通信網に接続し、ネットワークアクセスポイントにデータを送信する。
【０００７】
このような従来のデータ伝送および伝播遅延の補完（レンジング）方法の場合、データの送信が正確に行えるように、ネットワークの同期を適宜維持および調節する必要があるために、ネットワークアクセスポイントは、各端末に周期的に同期メッセージ（ＳＹＮＣ）を伝送しなければならなかった。
さらに、従来の方法の場合、ネットワークアクセスポイントから端末への伝送距離に起因する伝播遅延を補完するために、レンジングメッセージをも周期的に交換しなければならなかった。よって、オーバーヘッド（負荷）が増加してしまうという問題点があった。
したがって、媒体（通信メディア）のすべてをデータ伝送に使用することはできず、全体の伝送容量がこれらデータ以外の情報のやりとりにより影響を受けてしまうという問題、言い換えれば、通信網のうち、データの電送に利用される割合が減少するので、伝送容量が少なくなるという問題があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする技術的課題は、端末をネットワークアクセスポイントにその都度同期させる必要無しにデータを伝送できる一対多データ通信網のデータ伝送方法を提供するところにある。
本発明が解決しようとする他の技術的課題は、端末とネットワークアクセスポイントとの距離に起因する伝播遅延を、レンジングメッセージを交換すること無しに、補完（レンジング）できる一対多データ通信網の伝播遅延補完方法を提供するところにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するために為されたものである。すなわち、本発明にかかる伝播遅延の補完方法は、ネットワークアクセスポイントおよび複数の端末から構成される一対多データ通信網においてデータを送受信する際に発生する伝播遅延を補償する方法であって、（ａ）予測伝播遅延時間とオフセット時間とよりなるマップメッセージを前記伝送タイミング情報として端末に伝送する段階と、（ｂ）伝送された前記マップメッセージを受信した時点から前記オフセット時間が経過した後、前記端末から前記ネットワークアクセスポイントにデータを伝送する段階と、（ｃ）前記データが前記ネットワークアクセスポイントに伝送されるまでに要した時間と、前記予測伝播遅延時間との差に基づいて、伝播距離による遅延時間を予測し、前記マップメッセージの前記予測伝播遅延時間を、あらたに予測された遅延時間に更新する段階とを含む一対多データ通信網の前記端末の移動に起因する伝播遅延補完方法である。
このようにすることにより、次にネットワークアクセスポイントから端末に伝送タイミング情報が送信される際に、更新後の予測された遅延時間と伝播遅延を加味したオフセット時間とがマップメッセージとして伝送されるので、効率よくネットワークアクセスポイントと端末との同期が計れると共に、伝播遅延を補完することが出来る。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る一対多データ通信網におけるデータの伝送方法を、添付図面を参照しながら説明する。
図１は一般の一対多データ通信網を説明する説明図である。このデータ通信網は、ネットワークアクセスポイント１０と、各端末（第１端末〜第Ｎ端末）１２、１４、…、１６、１８とより構成される。ここで、Ｎは２以上の正の整数である。
【００１３】
ネットワークアクセスポイント１０は、各端末（第１端末〜第Ｎ端末）１２、１４、…、１６、１８と、共有された伝送媒体（通信メディア）を通じてデータの送受信を行う。なお、データの送受信方式は、有線方式であっても無線方式であっても良い。
【００１４】
従来のデータ伝送の方法の場合、ネットワークアクセスポイント１０から各端末１２、１４、…、１６、１８に対して、周期的に同期メッセージが伝送される。
一方、本発明に係る一対多データ通信網におけるデータの伝送方法の場合、各端末１２、１４、…、１６、１８は、ネットワークアクセスポイント１０から伝送された伝送タイミング情報を受信した時点を基準にして、データをネットワークアクセスポイント１０に伝送する時刻を決定する。
【００１５】
例えば、各端末１２、１４、…、１６、１８は、ネットワークアクセスポイント１０から伝送タイミング情報を受信した時点から所定のオフセット時間が経過した後に、データをネットワークアクセスポイント１０に伝送する。ここで、このオフセット時間は、ネットワークアクセスポイント１０から伝達される伝送タイミング情報に含まれている。
なお、このオフセット時間を待たずに、データの伝送を行っても良い。
【００１６】
次に、伝送タイミング情報について、添付図面を参照しながら以下に説明する。
図２は、伝送タイミング情報のフォーマットを示す図面である。
この伝送タイミング情報のフォーマットには、メディア・アクセス制御ヘッダ４０（ＭＡＣ：Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）、管理メッセージヘッダ４２（ＭＭ：Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｍｅｓｓａｇｅ）、上りチャンネルＩＤ４４、エンティティの総数４６、接続ＩＤ４８、データ形態５０、およびオフセット５２が含まれる。
【００１７】
従来の伝送タイミング情報のフォーマットの場合には、何時端末からネットアクセスポイントに向けてデータの伝送を行うかを指定する割当開始時間が含まれているが、本発明に係る伝送タイミング情報では、図２に示すように、この割当開始時間が含まれていない。
図２に示すように、メディア・アクセス制御（ＭＡＣ）ヘッダ４０は、メディア（通信メディア）へのアクセス制御に関するヘッダであり、ソースのアドレス、宛先アドレス、およびパケットタイプ等の情報を含む。
【００１８】
管理メッセージ（ＭＭ）ヘッダ４２は、伝送されるパケットがデータではなくメッセージである場合は、メッセージの種類情報とメッセージ関連情報とを含んでいる。
ここで、伝送タイミング情報は、特定の上りチャンネルを共有している端末（１２、１４…１６および１８）間の伝送タイミングを制御するので、すなわち、通信網を介してネットワークアクセスポイントにデータを電送しようとする端末の伝送タイミングを制御する情報であるので、上りチャンネルＩＤ４４は、該当する上りチャンネルＩＤを含んでいる。
【００１９】
ここで、エンティティ（ｅｎｔｉｔｙ）の総数４６は、エンティティ（接続ＩＤ＋データ形態＋オフセット）の総数を意味する。
接続ＩＤ４８は、通信網への接続確立の際に端末に割り振られるＩＤであり、データ形態５０は、伝送されるデータのフォーマット、すなわち、伝送率や変調方式などを意味する。オフセット５２は、オフセット時間である。
尚、このオフセット時間は固定であっても良く、また、通信網の状態に応じて可変となるように構成してもよい。この場合、その可変量は、ネットワークアクセスポイントで決められる構成など適宜選択可能である。
【００２０】
本発明に係る一対多データ通信網におけるデータの伝送方法では、ネットワークアクセスポイント１０から伝送タイミング情報を受信した時点を基準にして、上りチャンネルを介して、データを端末から伝送する時点（伝送開始時）が決定される。
言い換えれば、端末では伝送タイミング情報を受信した時刻を基準として、データをネットワークアクセスポイント送信する時刻（伝送開始時）を決定する。よって、従来のように、いちいちネットワークアクセスポイントと端末とを同期させる信号を送信する必要がない。
【００２１】
次に、一対多データ通信網における伝播遅延の補完方法を、添付図面を参照しながら説明する。
【００２２】
図３は、本発明にかかる一対多データ通信網における伝播遅延の補完方法を説明するフローチャートである。
このフローチャートは、マップメッセージ（ＭＡＰ）を伝送する段階と、マップメッセージ（ＭＡＰ）を受信した時点からオフセット時間が経過した後にデータを送信する段階と、実際の伝播遅延時間を予測する段階とから構成される（第７０段階〜第７４段階）。
【００２３】
図４は、図３に示したネットワークアクセスポイント９０と端末９２との間の伝播遅延を補完する方法を説明する説明図である。
【００２４】
ネットワークアクセスポイント１０と各端末１２、１４、…、１６、１８との伝播距離に起因する伝播遅延の本発明にかかる補完方法は、ネットワークアクセスポイント１０と各端末１２、１４、…、１６、１８との間でレンジングメッセージを交換する従来の伝播遅延の補完方法とは異なり、以下の手順にて行われる。
【００２５】
初めて通信網に接続して、ネットワークアクセスポイント１０から接続ＩＤ４８を割り振られた各端末１２、１４、…、１６、１８がデータをネットワークアクセスポイントに上りチャンネルを介して送信する際の伝送タイミング情報を設定する場合、端末とネットワークアクセスポイントとの間のデータの伝送に関する伝播遅延情報が存在しない。
よって、本発明に係る伝播遅延の補完方法では、予測遅延時間として、最大伝播遅延時間（Ｍａｘ．ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ ｄｅｌａｙ）を設定し、これとオフセット時間とを含むマップメッセージ（ＭＡＰ）を含む伝送タイミング情報を、ネットワークアクセスポイント９０から端末９２に送信する（第７０段階）。
なお、マップメッセージ（ＭＡＰ）がネットワークアクセスポイント９０から端末に９２に伝送される際に、伝播遅延９８が発生する。
【００２６】
続いて、ネットワークアクセスポイント９０から伝送されたマップメッセージ（ＭＡＰ）を受信した端末９２では、マップメッセージ（ＭＡＰ）を受信した時点を基準に、伝送タイミング情報のマップメッセージ（ＭＡＰ）に含まれるオフセット時間１００の分だけ待機した後、データ（ＤＡＴＡ）をネットワークアクセスポイント９０に伝送する（第７２段階）。
ここで、データ（ＤＡＴＡ）が該当ステーション９２からネットワークアクセスポイント９０に伝送される際にもまた、伝播遅延１０２が発生する。
なお、伝送するデータは、予め決められているデータでも、伝送タイミング情報に含まれる命令に応じたデータでも良い。
【００２７】
そして、ネットワークアクセスポイント９０は、マップメッセージ（ＭＡＰ）の伝送から、端末９２から伝送されたデータ（ＤＡＴＡ）が受信されるまでに要した実際の時間と、初めに設定した最大伝播遅延時間（予測遅延時間）との差９６を参酌して、伝播距離に起因する遅延時間を新たに予測する（第７４段階）。
【００２８】
ここで、図に示すように、新たに予測された遅延時間は、最大伝播遅延時間から差９６（ＧＡＰ）を差し引いた値に該当し、次の伝送タイミング情報の算出に使われる。
第７４段階では、前述の最大伝播遅延時間（予測遅延時間）とオフセット時間とを含むマップメッセージ（ＭＡＰ）が、新たに予測された遅延時間とオフセット時間を有するマップメッセージ（ＭＡＰ）に更新され、次回の端末へのデータ送信時に、更新さえたマップメッセージが端末に送信される。
この後、ネットワークアクセスポイントでは、端末から送信されたデータＤＡＴＡを受信する毎に予測遅延時間の予測を行うことで、伝播遅延の補完が継続的に行われることになる。
【００２９】
本発明に係る方法では、端末９２の移動に起因する伝播遅延もまた補完することが可能である。
そして、予測された伝播遅延時間とオフセット時間とを含む更新されたマップメッセージ（ＭＡＰ）１０４が、ネットワークアクセスポイント９０から端末９２に伝送され、端末９２は更新されたマップメッセージ（ＭＡＰ）を受信した時点からオフセット時間１０６が経過した後に、データＤＡＴＡをネットワークアクセスポイント９０に伝送する。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明にかかる一対多データ通信網におけるデータの伝送方法、および伝播遅延の補完方法では、予測された伝播遅延時間と実際の伝播遅延時間を基に、データの送受信の度に、端末に電送させるデータに含まれるマップメッセージが更新される。
よって、従来の一対多データ通信網において、ネットワーク同期の維持および調整のために、発信していた同期メッセージをネットワークアクセスポイントから端末へ周期的に発信する必要がない。
また、伝播遅延を補完するために行われていた、ネットワークアクセスポイント１０と各端末（１２、１４、…、１６、１８）との間のレンジングメッセージの周期的な交換をする必要ない。
【００３１】
その結果、ネットワークトラフィックの増大を防止することができ、ネットワーク等に掛かるオーバーヘッド（負荷）を最小化することができるので、ネットワーク利用効率、すなわち、データ伝送効率を極大化させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般の一対多データ通信網を説明するための図面である。
【図２】本発明による伝送タイミング情報のフォーマットを示す図面である。
【図３】本発明による一対多データ通信網の伝播遅延補償方法を説明するためのフローチャートである。
【図４】図３に示した伝播遅延補償方法を説明するための図面である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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