(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
網内で結合されたトランシーバを有する通信網において、
前記通信網が、前記トランシーバ間の終端結合により実現される負荷に依存して、提供された網の構成において当該トランシーバの位置を変更することにより、即ち、前記トランシーバ同士を交換することのみによって、再配置された網が元の配置とは異なるように前記トランシーバ間の結合を連帯的に再配置することにより、前記網の容量が最適に利用されるような前記網内の当該トランシーバの配置を得るための再配置手段を有することを特徴とする通信網。
【請求項２】
請求項１に記載の通信網において、
前記網内の前記トランシーバの最適な配置が、前記網内の前記終端結合の、負荷により重み付けされた周波数利用係数の和を最適化することにより得られることを特徴とする通信網。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の通信網において、
前記トランシーバが、相互に無線通信するように構成され、
前記再配置手段が、前記トランシーバに無線チャネルを割り当てるためのチャネル割り当て手段を有し、前記割り当て手段が、前記トランシーバに対する無線チャネルの割り当てを変更することにより、当該トランシーバの位置を変更するように構成されていることを特徴とする通信網。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか一項に記載の通信網において、
前記トランシーバが、ATMパケットを使用して相互に通信するように構成されていることを特徴とする通信網。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか一項に記載の通信網において、
前記再配置手段が、前記終端結合が設定又は解除される場合に、前記トランシーバの位置を変更するように構成されていることを特徴とする通信網。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか一項に記載の通信網において、
前記トランシーバが、前記終端結合の設定又は解除並びに前記終端結合に関する前記負荷について、前記再配置手段に信号情報を送信するように構成されていることを特徴とする通信網。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか一項に記載の通信網で使用する再配置手段において、
前記再配置手段が、前記トランシーバの間の終端結合に関する負荷に依存して、提供された網の構成において前記トランシーバの位置を変更することにより、即ち、前記トランシーバ同士を交換することのみによって、再配置された網が元の配置とは異なるように前記トランシーバ間の結合を連帯的に再配置することにより、前記網の容量が最適に利用されるような前記網内の前記トランシーバの配置を得るように構成されていることを特徴とする再配置手段。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、網内で結合されたトランシーバを有する通信網に関する。
背景技術
上述のような網は、例えば、“Practical LANs Analyzed”の4.2章、F.J. Kauffels著、Ellis Horwood Limited, Chichester England, 1989年発行、に記載されたようなリング構成を持つ網である。上述の文献に記載された網の問題点は、高負荷を有する終端結合が、送信トランシーバとリングが相違する側に位置された受信トランシーバとの間に存在する場合に発生する。この状況において、この終端結合を流れるデータは、送信先トランシーバに到達する前に、中間のトランシーバの全てを通過しなければならない。特に、連続的に存在するトランシーバ間の複数の終端結合が、相互に離れて位置される場合、網の容量が有効利用されない。
発明の開示
本発明は、提供された網構成において、網の容量がより有効利用される上述のような通信網を提供することを目的とする。
上述の通信網に加えて、網が、トランシーバ間の終端結合により提供される負荷に応じてトランシーバの位置を変換して、網におけるトランシーバの最善の配置を得る再配置手段を有することを特徴とする。最善の配置は、多くの終端結合が僅かな数の結合のみを使用するようにトランシーバが位置される、という配置である。
本発明による通信網の実施例は、網内のトランシーバの最適化された配置が、網中の終端結合の周波数利用係数の負荷量を最適化することにより得られることを特徴とする。終端結合の周波数利用係数は、終端結合に必要な連結数の逆数である。即ち、より重い負荷を持つ終端結合が荷された場合の負荷量は、より軽い負荷が荷される負荷量よりも、負荷量に大きな影響を及ぼす。特定の終端結合の周波数利用係数は、総負荷量について、終端結合の連結数が減少する場合に上昇する。負荷総量は、高負荷を有する終端結合が或る特定の結合のみを使用する配置について、すなわちそのような終端結合に関する送信及び受信機が互いに隣接して配置される場合に高い値を示す。
本発明による通信網の更なる実施例は、トランシーバが相互に無線通信するために配置され、再配置手段がトランシーバに無線チャネルを割当てるチャネル割当て手段を有し、この割当て手段がトランシーバに対する無線チャネルの割当てを変更することによりトランシーバの位置が変化するように配置されたことを特徴とする。このようにトランシーバの位置を変更することは、非常に簡単に実施される。
本発明による通信網の更なる実施例は、トランシーバがATM(Asyncronous Transfer Mode)を使用して相互に通信するために配置されたことを特徴とする。
システムにおいてATMが使用されると、使用者情報は、例えば、固定長のブロックに挿入される電話、画像または音声信号である。固定長のブロックは、５３バイトに等しいセルとして示される。各セルは、５バイト長のヘッダ領域と、使用者情報を収容しかつ、４８バイト長の情報領域とを有する。このようなヘッダ領域は、慣例的な識別コード、エラー認識データ、そして制御データを実現する。この慣例的な識別コードは、例えば、終端結合識別子である。このような識別子は、同様に、システム中のセルの送信先の記述を含むVCI(Virtual Channel Identifier：仮想チャネル識別子)として参照される。セルの送信用に、VC(Virtual Channel：仮想チャネル)のVCIへの記述が可能である。種々の仮想チャネルが、仮想経路を参照され。仮想経路は、VPI(Virtual Path Identlfier：仮想経路識別子)により参照される。
網内のトランシーバが、ATMパケットを使用して相互に通信を行う場合、交換機能は、非常に簡単な方法でトランシーバにより実施できる。各パケットは、そのセルのヘッダに基づいて個別に処理できる。
本発明による通信網の更なる実施例は、再配置手段が、終端結合を設定または解除するときにトランシーバの位置を変更するために配置されることを特徴とする。終端結合が設定または終結される場合、網内の状況が変わり、網内のトランシーバの配置の調整が必要とされる。
本発明による通信網の更なる実施例は、トランシーバが、終端結合の設定及び解除に関する、そして終端結合の負荷に関する信号化情報を再配置手段に送信するために配置されることを特徴とする。この方法において、再配置手段は、直接的に、網における伝達状況に関する情報を得る。
【図面の簡単な説明】
第１図は、トランシーバがリング構成で配置されかつ、無線結合を介して通信する通信網を示す。
第２ａ図は、存在するいくつかの終端結合が示される通信網を示す図である。
第２ｂ図は、利用可能な容量のより有効な効率的有効を導く位置に、いくつかのトランシーバが変更される通信網を示す図である。
第２ｃ図は、最善の配置の通信網を示す図である。
第３ａ図は、第２ａ図の配置に関する通信網用のTDMAにおける無線チャネル配置を示す図である。
第３ｂ図は、第２ｃ図の配置に関する通信網用のTDMAにおける無線チャネル配置を示す図である。
第４ａ図は、第２ａ図の配置に関する通信網用のFDMAにおける無線チャネル配置を示す図である。
第４ｂ図は、第２ｃ図の配置に関する通信網用のFDMAにおける無線チャネル配置を示す図である。
第５図は、リング構成を持つ網において使用されるべきトランシーバを示す図である。
第６図は、トランシーバがチェイン構成で結合された通信網を示す図である。
第７図は、トランシーバがケーブルにより結合された通信網を示す図である。
発明を実施するための最良の形態
第１図は、トランシーバ１〜６がリング構成で配置された通信網を示す。２つの隣接するトランシーバの間の通信チャネルは、結合１と呼ばれる。リング中の通信は、単一方向に作用する。トランシーバはそれぞれ、基地に結合できる。無線の網においてはしかしながら、同一の収容体内のトランシーバ及び局を統合することが有利である。局は、例えば、電話、ビデオ電話、パーソナルコンピュータ、テレビ及びオーディオ受信機等である。トランシーバは、無線チャネルを介して相互に通信するものである。これらのトランシーバは、固定長のATMセルの形で情報を伝送する。ATMセルは、５バイト長のヘッダと、４８バイト長の使用者情報領域を有する。このようなヘッダにおいては、慣例的な識別コード、エラー認識データ及び制御データを実現する。慣例的な識別コードは、例えば、終端結合識別子である。このような識別情報は、システム中のセルの送信先を示すVCI(Virtual Channel Identifier)として参照される。セルを送信するため、仮想チャネル(VC)は、仮想チャネル識別子によって形成される。種々の仮想チャネルのトランクグループは、仮想経路として参照される。仮想経路は、仮想経路識別子VPIにより示される。
無線周波数管理装置７は、トランシーバと無線信号チャネルを介して通信する。この装置は、無線チャネルをリング中のトランシーバに割当てる。これは、FDMA内、即ちリング中の隣り合うトランシーバと通信するための自己の周波数帯域の獲得を実施するものにおいて実現できる。TDMAについても同様に実現できる。特定の時間フレームにおいて、各トランシーバは、一つまたは複数の時間スロットを隣り合うトランシーバと通信するためにアクセスする。TDMAに基づくチャネル配置は、本出願による、共に待機中のドイツ特許出願4343839.3号により詳しく記述されている。CDMAを使用する無線チャネルの割り当ても可能である。
第２ａ図は、いくつかの存在する終端結合が示される通信網を示す。ATMにおいて、これら結合は、仮想チャネル(VC)と呼ばれている。各仮想チャネル用に、負荷が設けられる。第２図において、５個の仮想チャネルが存在する。トランシーバ１からトランシーバ４へのＶＣ１の負荷は、３０Mbit/sである。トランシーバ２からトランシーバ５へのＶＣ２の負荷は、２Mbit/sである。トランシーバ５からトランシーバ６へのＶＣ３の負荷は、６４kbit/sである。トランシーバ６からトランシーバ１へのＶＣ４の負荷は、３０Mbit/sである。トランシーバ３からトランシーバ４へのＶＣ５の負荷は、６４kbit/sである。ＶＣ１用の必要な無線結合の数は１で、ＶＣ２用には３で、ＶＣ３用には１で、ＶＣ４用には３で、ＶＣ５用には１である。各仮想チャネルＶＣi用に、周波数利用率ｑiを規定できる。ｑiは、以下の数式（１）のように、送信トランシーバと受信トランシーバの間の無線結合の数Ｎiに関連する。
ｑi＝１／Ｎi（１）
ここで、通信網における全ての仮想チャネルの負荷により重み付けされた周波数利用係数の和Ｓは、以下の数式（２）で算出できる。
0003817262.tif 000002
ここで、Ｍiは仮想チャネルＶＣiの負荷。Ｎiは必要な結合の数、そして、ΣＭjは、通信網における全ての終端結合の負荷の合計である。総量Ｓは、通信網における使用可能な容量の能力を示す。この配置の総量Ｓは0.66である。
無線周波数管理部７は常に、接続の設定または解除を行い、トランシーバから無線信号チャネルを介して情報を受信する。新たな接続が設定された場合、周波数管理部７は、トランシーバからこの接続の予想される負荷を得る。この状況においてのみ、周波数管理部７は、トランシーバの位置を変更しなければならない。周波数管理部７は、例えば、リング中の全てのトランジスタの配置毎の総量Ｓを演算することができる。配置を選択する場合、最大の総量Ｓをもたらす。特に、リングの多くのトランシーバを持つ場合、そして、多くの仮想チャネルが存在する場合、これらの演算には多くの時間がかかりうる。最初の最適化処理は、次のように実施可能である。無線周波数管理部７は、次のように網の最適化のために起動する。最大の負荷及び最小の周波数利用係数を持つ仮想チャネルのトランシーバが互いに隣接するように配置される。総量Ｓがこの配置用に演算される。総量Ｓが所望の状況よりも大きい場合、訂正が実施される。その後、次に大きな負荷を持つトランシーバ用に、この工程が繰返される。この処理は、訂正の必要が無くなるまで続けられる。
この処理についてさらに説明する。第２ａ図に初期状態において、最大の負荷及び最小の周波数利用率係数を持つ仮想チャネルはＶＣ１である。これは、トランシーバ１，４が隣り合うべきであることを意味する。トランシーバ１は、ＶＣ４が同様に１である周波数利用係数を用い高い負荷を有するために、この位置に維持され、そしてトランシーバ６，１が隣り合わせに位置されねばならない。そして、トランシーバ４がトランシーバ１の横に位置され、一方、他のトランシーバの正確な位置が変化することなく維持される。この状況は、第２ｂ図に示される。総量Ｓの値は更新される。ここで、更なる訂正が可能ならば、この値が規定されるべきである。この結果、ＶＣ２に対応するトランシーバ２及び５は、密接に束ねられる。この結果は、第２ｃ図に示される。総量Ｓは、さらに更新される。第２ｃ図の配置においては、更なる配置には到らない。ＶＣ３またはＶＣ５に対応するトランシーバを互いに近づけて配置することは、ＶＣ１及びＶＣ５の周波数係数の低下をもたらす。２つの仮想チャネルがより大きな負荷を持つことによって、網全体の能力の低下をもたらすであろう。総量Ｓは減少するであろう。
ここで述べた最初の最適化処理は、網配置を最適化するための可能性の一つに過ぎない。最適な配置を演算するための時間が不足する場合、同様に網の容量が既に有効使用される配置を最適な配置ではないにしても利用できる。例えば、第２ｂ図の場合、既に非常に十分であり、これらの状況の下では非常に良好な使用が可能である。
以下の表１は、第２ａ図乃至第２ｃ図各々に対応する総量Ｓの値を示す。
0003817262.tif 000003
第３図は、無線網がTDMA原理により動作する場合、どのようにトランシーバの位置を変更するかを示す図である。第３ａ図は、６個の時間スロットが存在する時間フレームFrを示す図である。各時間スロットにおいて、一つのトランシーバが送信を許容され、そしてその隣のスロットにおいて受信が許容される。第３ａ図は、第２図の状況における時間スロットの割り当てを示している。無線周波数管理部７は、時間スロットの割り当てを変更することにより、非常に簡単に網内のトランシーバの位置を変更できる。第３ｂ図は、第２ｃ図の状況における時間スロットの配置を示す。
第４図は、無線網がFDMA原理により動作する場合に変更可能なトランシーバの位置を示す。第４ａ図は、第２ａ図の状況の周波数帯域の割り当てを示す図である。周波数管理部は、周波数帯域の割り当てを変更することにより、容易に網内のトランシーバの配置を変更できる。第４ｂ図は、第２ｃ図の状況についての周波数帯域の割り当てを示す図である。
無線周波数管理者７とトランシーバ１乃至６との間の信号情報の通信は、付加的な時間スロットまたは付加的な周波数帯域を使用して実現しても良い。
第５図は、ATM通信リングの動作に適するトランシーバ１乃至６のブロック図を示す図である。TDMAシステムにおけるトランシーバの動作方法は、ここで説明される。FDMAシステムに対してトランシーバをどのように適応させるかは、当業者には既知であろう。トランシーバは、無線受信部１１と、無線送信部１２と、多重化分離器１３と、出力バッファ１５とを有する。このトランシーバは、局１４に接続される。トランシーバ及び局は、同一の収容体１０内に収容される。無線受信部は、無線周波数管理部７からの信号情報を受信する。この情報は、トランシーバが他のトランシーバからのデータを受信するためのタイムスロットと、トランシーバがデータの送信を許容されるタイムスロットとを示す。トランシーバが情報inf1を送信するために許容される時間スロットの割り当てに関する情報の最終部分は、無線送信部に送られる。無線受信部はさらに、隣接するトランシーバからの全ての入力セルidを受信し、そして多重分離器１３にこれらを送信する。多重分離器は、局１４に、この局に向けられるべき入力セルrdを送り、そして出力バッファに全てのセルtrdが送信される。この送信は、セルヘッダ（VCI）中のアドレス情報に基づいて実施される。局が送信のために必要とするセルｓｄは、出力バッファ１５に向けられる。出力バッファ１５のセルの全ては、出力セルｏｄである。これらのセルは、無線周波数管理部７により示される時間スロットにおいて、次のトランシーバに送信される。局１４が新たな接続の設定を要求するとき、この局は、負荷に関する信号情報inf2と、宛先局のアドレス情報を無線送信部を介して無線周波数管理部７に送信する。同様に、接続の解除に関する信号情報inf2も無線周波数管理部７に送信する。新たな接続の設定または解除をするたびに、周波数管理部は、トランシーバの位置がその状況において最適であるか否かを監視する。位置が最適でない場合、無線周波数管理部７は、新たな状況についてトランシーバの最適な位置を演算し、そして上述のようにトランシーバの位置を変更する。
第６図は、トランシーバ３１乃至３４がチェイン構成で結合された無線結合を使用するATM網を示す図である。第６図には、４つの仮想チャネルが存在する。トランシーバ３１からトランシーバ３４へのＶＣ６の負荷は、３０Mbit/sである。トランシーバ３３からトランシーバ３４へのＶＣ７の負荷は、２Mbit/sである。トランシーバ３２からトランシーバ３３へのＶＣ８の負荷は、６４kbit/sである。トランシーバ３４からトランシーバ３２へのＶＣ９の負荷は、３０Mbit/sである。ＶＣ６用に必要とされる無線結合の数は３で、ＶＣ７用が１、ＶＣ８用が１、ＶＣ９用が２である。明らかに、網において可能な容量は、有効利用されない。チェイン構成におけるトランシーバの最適な配置を、第６ｂ図に示す。最大の負荷ＶＣ６、ＶＣ９を持つ２つの仮想チャネルの両者は、ソース及び宛先トランシーバ間の一つの無線結合のみを使用する。第６ｂ図の配置は、これ以上改善できない。表２は、第６ａ図及び第６ｂ図各々に示された状況における周波数利用率の総量Ｓの値を示す。
0003817262.tif 000004
第７図は、トランシーバ４１乃至４４がケーブルＣ１乃至Ｃ６を介して結合されたリング構成における通信網を示す図である。トランシーバは、スイッチ４５乃至４８を有する。スイッチが図中に示されたような状況の場合、トランシーバは、（41-42-43-44-41）というような連続的な順序でリング構成で結合される。全てのスイッチ４５乃至４８が図に示される状況から他の状態に変化した場合、トランシーバはリング構成で結合されたままであるが、トランシーバの順序は、41-43-42-44-41という順序に変化される。このようにスイッチ４５乃至４８を使用することにより、リング構成におけるトランシーバの位置が変更される。本発明は、有線網においても適用可能である。
【図１】
0003817262.tif 000005
【図５】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７】
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