JPS62176235A

JPS62176235A - デ−タ通信方式

Info

Publication number: JPS62176235A
Application number: JP61017203A
Authority: JP
Inventors: Shintaro Uno; 新太郎宇野; Makoto Nakamura; 誠中村; Taiji Takada; 泰司高田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-01-29
Filing date: 1986-01-29
Publication date: 1987-08-03

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】〔発明の技術分野〕本発明は無線チャネルを一定長のタイムスロットに区切
り、このタイムスロットに同期して子局が親局にデータ
を送信するデータ通信方式に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

無線チャネルを一定長のタイムスロットに区切リ、その
タイムスロットに同期して子局が親局にデータを送信す
るデータ通信方式には大別して３つの方法がある。

先ず第１の方法は、各子局に固定的にタイムスロットを
割当てる時分割多重アクセス方式であり、第２の方式は
親局に送信するデータを持つ子局がタイムスロットを予
約する予約アクセス方式であり、さらに第３の方法は子
局が親局に対しタイムスロットに同期してランダムにデ
ータを送信するランダムアクセス方式である。このなか
でもランダムアクセス方式は、各子局のトラヒックが小
さく、子局数が多い場合に親局への伝搬遅延が他の２つ
の方法に比較して小さいことから、衛星通信、移動通信
等の無線チャネルのデータ通信方式として多用されてい
る。このランダムアクセス方式の詳細は、例えば電子通
信学会編「パケット交換技術とその応用ｊ　ｐ２０５〜
ｐ２２２　（昭和５５年年月４２０日刊）に述べられて
いる。

ところで、親局が全て若しくは特定の子局に対し一斉通
信を行なう同報通信においては、システムの信頼性から
各子局は親局からの同報通信信号を受信後、Ａ　ＣＫ　
（Ａ　ｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅ）信号を親局へ送信するこ
とが望まれる。

ランダムアクセス方式を採用した場合、従来は同報通信
のＡＣＫ信号もランダムアクセス方式で送信されていた
。しかし、同報通信におけるＡＣＫ信号の優先性から、
同報通信信号を受信した後、複数の子局の全てが殆ど同
時にＡＣＫ信号を送信することが予想される。したがっ
て、当然のことながら各局のＡＣＫ信号は衝突し、何度
も再送されるため、ＡＣＫ信号が親局へ到達するまでの
伝搬遅延は非常に大きくなってしまう。

このように、従来のランダムアクセス方式では、各局の
トラヒックが小さい場合には伝搬遅延も小さく有効であ
ったが、同報通信、その他の理由で一時的にトラヒック
が大きくなった時の伝搬遅延は逆に大きくなってしまう
ため、特にトラヒックのばらつきが大きい場合には必ず
しも有効な方法とは言えないという欠点があった。

〔発明の目的〕

この発明は、上記の事情に基づきなされたものであり、
その目的とするところは、トラヒックの大小に拘らず、
少ない伝搬遅延で親局と子局との間のデータ通信を行な
うことができるデータ通信方式を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、無線チャネルを一定長のタイムスロットに区
切り、このタイムスロットに同期して複数の子局が親局
にランダムにデータを送信するデータ通信方式において
、前記無線チャネルのトラヒックが増加した際に、少な
くとも一部の子局のタイムスロットを固定的に割当てる
ように切換えることを特徴としている。

〔発明の効果〕

本発明によれば、トラヒックの小さい場合にはランダム
アクセス方式によって子局から親局ヘデータを送信し、
トラヒックが増えて子局間でデータの衝突が起こった時
若しくはデータの衝突が予想される時には時分割多重方
式に切換えるようにしているので、トラヒックの大小に
拘らず、子局から親局へのデータ送信の伝搬遅延を常に
少なくすることができる。

〔発明の実施例〕

以下、図面に基づき本発明の実施例について説明する。

第１図は親局が子局に対し同報通信信号を送出し、子局
がこれに対応してＡＣＫ信号を親局に送信する場合の例
を示したものである。なお、ここで回報通信とは、親局
が子局に対してそのＡＣＫ信号を要求する一斉通信信号
と定義する。また、ここではＡＣＫ信号と一般のデータ
とは区別して説明する。

図中ＴＯ〜Ｔ９は、それぞれタイムスロットの始まる時
間であり、具体的には親局から子局Ｓ１〜Ｓ５へ下り回
線を用いて一定時間毎に送信されるデータ中に含まれる
ユニークワードを各子局Ｓ１〜Ｓ５が検出した後、ある
一定の時間を経た時間である。時刻ＴＯでは子局Ｓ１か
ら親局へ上り回線を用いてランダムアクセス方式でデー
タが送られている。

いま、もしＴＯからＴｌの間の期間に親局から全ての子
局Ｓ１〜Ｓ５に下り回線を用いて同報通信信号が送信さ
れたとすると、同報通信信号に含まれるユニークワード
から上り回線の次のタイムスロットの始まる時刻ＴＩが
決定され、時刻Ｔｌから同報通信のＡ　ＣＫ信号が各子
局５ｌ−８５から親局に送信される。この時、通信方式
はラング。

ムアクセス方式から時分割多重アクセス方式に切替わる
。この例では、時刻Ｔｌ、Ｔ２．・・・、　Ｔ５から始
まる各タイムスロットに、各々子局Ｓｌ。

子局Ｓ２．・・・、子局Ｓ５からのＡＣＫ信号を固定的
に割当て送信するという方式をとっている。

このような方式を取ると、５つの子局Ｓ１〜Ｓ５から一
斉にＡＣＫ信号が送信されてこれらが衝突するという不
都合を回避でき、少なくとも、時刻Ｔ６までに送信が完
了される。従って、伝搬遅延はランダムアクセス方式を
維持している場合よりも極めて小さい。

次に時刻Ｔ６からは再びランダムアクセス方式によるデ
ータ通信に切替わる。この時点以降では、トラヒックが
小さいので、データ同士が衝突した場合でもその伝搬遅
延を小さく抑えることができる。

なお、上述の実施例においては、各子局Ｓｌ〜Ｓ５が親
局へＡＣＫ信号を送信している間は、他のデータを送る
ことができない。このため、ＡＣＫ信号送信直後におい
て、各子局からのトラヒックが一時的に大きくなり、デ
ータの衝突回数を増やすことが懸念される。

そこで、第２図に示すように、ランダムアクセス方式で
用いられる各タイムスロットを複数の小スロットに分割
し、各小スロットに同期してＡＣＫ信号を時分割多重方
式で送信することにより、可、能な限りデータの送信時
間を確保することが考えられる。各タイムスロットは、
各子局Ｓｌ〜Ｓ５がスロットに同期して確実にＡＣＫ信
号を送信できるところまで細分化が可能である。

第２図（ａ）ではタイムスロットを２分割して１つのタ
イムスロットに２つの小スロットを設け、時刻Ｔｌから
時刻Ｔ４までの間に子局Ｓｌ　−Ｓ５の各ＡＣＫ信号を
全て送信し終わるようにして、ランダムアクセス方式に
戻す時間を速めるようにしている。

また、第２図（ｂ）に示す方式は、各タイムスロットを
２分割し、各タイムスロットの前半部分でＡＣＫ信号を
、また後半部分でデータを送信する時分割多重方式であ
る。すなわち、時刻Ｔｌ〜ＴＩ　’　、Ｔ２〜Ｔ２’、
Ｔ３〜Ｔ３　’　、Ｔ４〜Ｔ４’、Ｔ５〜Ｔ５’の期間
では、子局ｓｉ〜子局Ｓ５の各ＡＣＫ信号であるＡＣＫ
Ｉ、ＡＣＫ２゜・・・、ＡＣＫ５をそれぞれ送信し、時
刻Ｔｌ’〜Ｔ２．Ｔ２’〜Ｔ３．Ｔ３’〜Ｔ４．Ｔ４’
〜Ｔ５の期間では、それぞれ子局Ｓ１〜子゛局Ｓ５を割
当て、これらの送信可能なデータを送信する。

これによって、ＡＣＫ信号送信期間中においても子局か
ら親局へのデータ送信が可能になる。

また親局から全ての子局或は一部の子局へ同報゛　通信
信号が送信された場合に、同報通信を受信した子局から
のＡＣＫ信号を送信中においても、全ての子局から親局
ヘデータをランダムに送信できるようにする方法も考え
られる。第ゼ図（ｃ）はこのような例を示したもので、
親局から子局Ｓｔ。

子局Ｓ２．子局Ｓ４へ同報通信が行われた場合には、時
刻ＴｌからＴ４までの各タイムスロットの前半部、すな
わちＴＩ　−Ｔｌ　’　、Ｔ２〜Ｔ２′。

Ｔ３〜Ｔ３’の期間に子局Ｓ１．子局Ｓ８．子局Ｓ４か
らのＡＣＫ信号であるＡＣＫＩ、ＡＣＫ２゜ＡＣＫ４を
送信し、後半部、すなわちＴｌ’〜Ｔ２．Ｔ２’〜Ｔ３
．Ｔ３’〜Ｔ４の期間では、全ての子局５ｌ−３５から
親局へ、小スロットに同期してランダムアクセス方式で
データを送信するようにしている。これによってＡＣＫ
信号送信中であっても、全ての子局Ｓ１〜Ｓ５からデー
タの一部を送信することができる。そして、時刻Ｔ４か
らはもとのタイムスロット長でのランダムアクセス方式
となる。

なお、以上の各場合に小スロットの分割比は可能な限り
種々変更できることは言うまでもない。

゛以上はＡＣＫ信号が衝突する前に事前に時分割多重ア
クセス方式に切換える例であったが、これは同報通信に
限られず、災害時、子局が急に増加したときにもこの実
施例は適用される。また、トラヒックについて統計をと
っておき、これに基づいて切換えることも効果がある。

一方、子局からのデータが実際に衝突した際のデータの
再送時に特定の子局からのデータを他の子局からのデ」
夕に優先させて再送することによって伝搬遅延を防止す
ることも可能である。

第３図は、衝突が検出されたフレームの種類に応じて特
定の子局のデータ再送を他の子局のデータ再送に優先さ
せるようにしたものである。ここでは、無線チャネルが
基準フレームｆＯとスーパーフレームｆｓとを交互に配
置して構成され、さらに、各スーパーフレームｆｓは、
複数のフレームｆｌ、ｆ２．・・・を包含している。な
お、基準フレームｆＯのフレーム長をｆ　／、第１のフ
レームｆ１および第２のフレームｆ２のフレーム長を共
にｆ１スーパーフレームのフレーム長をＦとする。

また、ここでは説明のために親局から子局へのデータと
子局から親局へのデータは同一回線で送られると過程す
るが、同一回線でなくても良いことは勿論である。

親局は、基準フレームｆＯの期間において全子局に対し
データを送出する。各子局Ｓｌ、Ｓ２は、このデータを
基準として第１フレームｆ１若しくは第２フレームｆ２
の期間に親局へデータを送出する。そして、これをスー
パーフレームｆｓごとに繰返す。

いま、時刻Ｔ３ｎ（ｎは整数）から始まる基準フレーム
ｆＯで、親局が第１の子局Ｓ１および第２の子局Ｓ２に
対してデータＤＯを送出したとする。

第１の子局Ｓ１、第２の子局Ｓ２は、親局からの基準デ
ータを受信後、親局からのデータＤＯに含まれる基準同
期信号からフレームに同期をとり、時刻Ｔ　３ｎ＋１か
らの第１フレームｆｌ或は時刻Ｔ　ａｎ＋２からの第２
フレームｆ２の間にランダムにデータＤｌ、Ｄ２を送出
する。例えば、時刻Ｔ　３ｍ＋１で示すように第１の子
局Ｓ１からのデータＤｌと第２の子局Ｓ２からのデータ
Ｄ２とが衝突した場合、第１の子局Ｓ１は決められた一
定時間内に第１の子局Ｓ１のデータＤ１に対する親局か
らの確認信号が受信されないことから、データが衝突し
たことを知る。

もし、第１の子局Ｓ１が、時刻Ｔ　３ｎ＋１からの第１
フレームｆ１において第２の子局Ｓ１からのデータと自
己の送出したデータとが衝突したことを検出すると、第
１の子局Ｓ１は直ちに同一データを再送する。この場合
、第２の子局Ｓ２が第１のフレームｆ１を使用できるの
は、データの衝突からＮ　（Ｆ＋ｆ’　）（Ｎは任意の
整数）の時間だけ遅れてからとなる。つまり、この期間
は第１のフレームｆ１については第１の子局Ｓ１からの
データが優先して割当てられる。したがって第１のフレ
ームｆ１をここでは第１の子局優先フレームと呼ぶ。

一方、第２の子局Ｓ２が、時刻Ｔ　３ｎ＋２からの第２
フレームｆ２において第１の子局Ｓ１からのデータと自
己の送出したデータとが衝突したことを検出すると、第
２の子局Ｓ２は直ちに同一データを再送する。この場合
、第１の子局Ｓ１か第２のフレームｆ２を使用できるの
は、データの衝突からＮ’　　（Ｆ＋ｆ”）（Ｎ’　は
任意の整数）の時間だけ遅れてからとなる。つまり、こ
の期間は第２のフレームｆ２については第２の子局Ｓ２
からのデータが優先して割当てられる。したがって第２
のフレームｆ２をここでは第２の子局優先フレームと呼
ぶ。

以上の方式によれば、第１フレームｆ１でデータの衝突
が起きた場合、衝突検知後、直ちに第１の子局からの同
一データを衝突することなく再送することが可能となり
、衝突後、ランダムにデータを再送していた従来の方法
よりも伝搬遅延を短くすることができる。第２フレーム
に関しても同様なことが言える。

第４図は、第３図のアクセス方式を実現するための子局
の構成を示したものである。ここでは、親局が空き無線
回線をプールしており、子局の発呼要求に対して親局が
空き回線を割当てる場合を例として取上げる。

端末或は交換機からの発呼要求信号ａは、信号生成部１
１に入力され、予め定められたフォーマットに基づくデ
ータｂを生成する。データｂは、子局から親局ヘデータ
を送出するタイミングを決定するための同期部１２を介
して変調部１３に入力され、決められたチャネルｆｍで
変調され、変調信号として親局へ送出される。一方、親
局からは、同一チャネルｆａ＋で一定時間毎に全子局に
対しデータｅを送出する。このデータｅには、子局から
の発呼要求に対して親局が割当てた回線番号等も含まれ
る。データｅは復調部１４に入力され、復調され、デー
タｇとして信号抽出部１５へ送られる。信号抽出部１５
では、人力されたデータｇを分解する。割当てられた回
線番号等分解されたデータの一部はデータｈとして端末
或は交換機へ送出される。またデータｇの中に含まれる
親局からの子局への受信確認信号、テスト信号等は、デ
ータｉとして信号生成部１１および再送制御部１６に送
られる。信号生成部１１では、データｉから必要ならば
応答信号を生成する。

一方、発呼要求信号ａに基づいてデータｂが同期部１２
に入力されると、同期部１２は、時間計測のためのタイ
マー信号ノを生成し、このタイマー信号ノを再送制御部
１６へ送出する。再送制御部１６ではタイマー信号ノか
ら時間を計測し、一定時間内にデータｉに含まれる親局
での受信確認信号が得られない場合には、子局からのデ
ータが衝突したと判断し、上記に説明した方法で衝突し
たデータの再送時間を決定し、衝突データの再送を制御
する。再送制御部１６は再送時間を示す再送制御信号ｋ
を同期部１２へ送出する。また信号抽出部１５では、親
局からのデータｇの中に含まれる基準信号ｊを取出し、
これを同期部１２へ送出する。同期部１２では入力され
た基準信号ｊと再送制御信号にとから再送用フレームを
決定し、データｂをそのフレーム間隔で変調部１３へ送
出する。

以上の構成によってデータの再送制御を行なうことがで
きる。

なお、本発明は、例えば親局から無線チャネルを用いて
基準フレームｆＯの間に送出されるデータを基準として
第１の子局にのみ第１フレームｆｌの期間にデータを送
出する権利を持たせ、第２の子局が第１フレームｆｌの
期間に親局ヘデータを送出することを禁するとともに、
第２フレームｆ２間においては、第１、第２の子局とも
アクセスが可能であるが、衝突した場合には、第２の子
局からのデータの再送が優先されるようにしても良い。

衝突に関してのデータの再送方法は第３図で述べた方法
と同じである。この方法によれば、例えば第１の子局が
第２の子局に比べ、トラヒックが高い場合、第１フレー
ムにおいて第１の子局からのデータを確実に送ることが
でき、また第２のフレームもトラヒックの小さい第２の
子局と共用することによってフレーム効率を十分高める
ことができる。

また、上記の例とは逆に第２フレームｆ２については第
２の子局だけをアクセス可能とし、第１フレームｆ１に
ついては、第１、第２の子局のアクセスを可能とするが
、衝突した場合には、第１の子局を優先することも可能
である。

なお、本発明は、アクセス局が３つ以上ある場合にも適
用可能である。例えば第５図は子局が（ｍ　＋　ｎ　）
個ある場合のアクセス方式の概要を示している。

ここでｆＯは基準フレーム、ｆ　１１．　・・・、ｆｌ
ａ＋。

ｆ　２１．−、　　ｆ　２ｎは、それぞれ子局Ｓ　１１
．−、　　Ｓ　１ｍ。

Ｓ　２１．・・・、Ｓ２ｎのためのフレーム（フレーム
長は全てｆとする）、またＦはフレームｆ　１１．・・
・。

ｆ　１ｍ、　　ｆ　２１．　・・、　　ｆ　２ｎを包含
するスーパーフレームｆｓの長さを表す。子局Ｓｌｌは
、フレームｆｌｌの期間とフレームｆ２１の期間でデー
タを送出できるが、フレームｆｌｌは、子局Ｓｌｌの優
先フレームである。つまり、フレームｒｔｔの期間で子
局Ｓ２１からのデータとの衝突があれば、子局Ｓｌｌか
らのデータを優先し、再送する。子局Ｓ２１からのアク
セスは、一定サイクルの間禁止される。同様に子局Ｓ１
ｍは、フレームｆ　１ｍの期間とフレームｆ２ｍの期間
でデータの送出が可能となる。また、子局Ｓ２ｎは、フ
レームｆ　ｉｎとフレームｆ　２ｎの期間でデ−タの送
出が可能であり、フレームｆ２ｎの期間で子局Ｓｉｎか
らのデータとの衝突があれば、子局Ｓ２ｎからのデータ
を優先し、再送する。子局Ｓｉｎからのアクセスは、一
定サイクルの間禁止される。

図示のように例えば時刻Ｔｍ＋１で子局Ｓｌｌからのデ
ータと子局Ｓ１２からのデータとが衝突し、時刻Ｔノま
でに一定時間毎に受信される親局から全子局への基準フ
レームｆＯのデータに子局ＳＩＬおよび子局５２１のデ
ータの受信確認信号が送られてこない場合に、子局Ｓｌ
ｌと子局Ｓ２１とは衝突したと判断し、子局Ｓ２１は時
刻Ｔ　ｅ＋ａ＋＋１において衝突データを再送する。一
方、子局Ｓｌｌは、時刻Ｔノから基準フレームｆＯの長
さｆ′　とスーパーフレームｆｓの長さＦとの和の整数
倍、すなわちＮ　ＣＦ十ｆ’　）だけＳ２１の優先フレ
ームのアクセスを禁止し、時刻Ｔノ十Ｎ　（ｆ′十Ｆ）
　十ｆ’　＋ｍｆからアクセスが可能となる。

以上よりアクセス局が３つ以上ある場合においても、そ
れぞれの子局に優先フレームを設けることにより、優先
フレームで衝突が起きた場合、その子局からのデータを
衝突検知後、直ちに再送することができ、従来よりも伝
搬遅延を短くすることができる。

さらに、第５図の場合を拡張して次のようにしても良い
。すなわち、フレームｆｉｌの期間では子局Ｓ１１だけ
をアクセス可能とし、子局ＳＬ２からのアクセスを禁止
する。同様に、フレームｆ１ｍの期間では子局Ｓ１ｍだ
けをアクセス可能とし、子局Ｓ２ｏ＋からのアクセスを
禁止する。さらに、フレームｆ２１の期間では子局Ｓｌ
ｌおよび子局Ｓ２１からのアクセスが可能であるが、衝
突した場合には子局Ｓ２１からのデータの再送が優先さ
れる。衝突に関してのデータの再送方法は第５図に述べ
た方法と同様である。同様に、フレームｆ２１の期間で
は子局Ｓ２ｎからのアクセスだけを許可し、子局Ｓｉ［
Ｉｌからのアクセスを禁止する。フレームｆ　ｉｎの期
間では子局Ｓｉｎおよび子局Ｓ２ｎからのデータアクセ
スを許可するが、衝突した場合に子局Ｓｉｎを優先する
場合も同様である。これにより、トラヒックにばらつき
がある場合においても例えば子局Ｓ　１１゜・・・、５
ｉＩ１１のトラヒックが高く、子局Ｓ２１．・・・。

Ｓ２ｎのトラヒックが小さい場合に、子局Ｓ　１１．・
・・。

Ｓｌ［１１からのデータは確実にフレームｆ　１１．　
・・・。

ｆ　Ｌｍに送信され、さらにフレームｆ２１．・・・、
ｆ２ｎを子局Ｓ２１．・・・、Ｓ２ｎと共用することが
でき、フレーム効率を十分高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るデータ通信方式の概念
を示す模式図、第２図は同データ通信方式の各種改良例
を説明するための模式図、第３図は本発明の他の実施例
に係るデータ通信方式の概念を示す模式図、第４図は同
通信方式を実現するための子局の構成を示すブロック図
、第５図は本発明のさらに他の実施例に係るデータ通信
方式の概念を示す模式図である。Ｓｌ　−３５、ＳＬｌ　〜Ｓｉｎ、　　Ｓ２１〜Ｓ２ｎ
・＝子局、１１・・・信号生成部、１２・・・同期部、
１３・・・変調部、１４・・・復調部、１５・・・信号
抽出部、１６・・・再生制御部。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第１図第２図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）無線チャネルを一定長のタイムスロットに区切り
、このタイムスロットに同期して複数の子局が親局にラ
ンダムにデータを送信するデータ通信方式において、前
記無線チャネルのトラヒックが増加した際に、少なくと
も一部の子局のタイムスロットを固定的に割当てるよう
に切換えることを特徴とするデータ通信方式。
（２）親局から子局へ同報信号が送信された後、各子局
から親局に送信されるＡＣＫ信号を時分割多重通信によ
って送信することを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載のデータ通信方式。
（３）子局からの信号が衝突したことが検出されたら、
衝突した子局の間でタイムスロットを割当てるようにし
たことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のデータ
通信方式。
（４）各子局は予め割当てられるタイムスロットを知っ
ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のデ
ータ通信方式。
（５）親局から子局へ、各子局が割当てられるタイムス
ロットの情報を送信することを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載のデータ通信方式。
（６）子局からの信号が衝突したことが検出されたら、
衝突した子局のうち特定の子局からのデータを優先的に
再送することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
データ通信方式。
（７）データが衝突したタイムスロットの位置に応じて
優先する子局を決定することを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載のデータ通信方式。