JP3660812B2

JP3660812B2 - Communication access method, communication system, and terminal station

Info

Publication number: JP3660812B2
Application number: JP30658698A
Authority: JP
Inventors: 晃司渡辺; 智昭石藤; 敏彦清水
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-10-28
Filing date: 1998-10-28
Publication date: 2005-06-15
Anticipated expiration: 2018-10-28
Also published as: JP2000134219A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access）方式によるデータの通信に係り、特にそのアクセス方法及び通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
マルチメディアの発展が著しい昨今、複数の情報機器を無線で集線し、それを更にＡＴＭ（Asynchronous Transfer Mode）ネットワークに接続する無線ＡＴＭが出現している。無線ＡＴＭで用いられる情報機器は、本体の端末と無線の送受信を行なう端末局とからなり、集線を基地局が行なう。無線の伝送路上に複数の端末局を多重化してアクセスする方式として、ＴＤＭＡ方式が多く用いられる。更にその場合、端末局から基地局へのアップリンク（上り方向伝送路）と基地局から端末局へのダウンリンク（下り方向伝送路）を時間で分けるＴＤＤ（Time Division Duplex）が多く採用される。
【０００３】
また、マルチメディア時代の情報機器は多様であり、パーソナルコンピュータのほか、映像機器、音声機器、ワークステーションなど各種がある。従って、それぞれの情報機器が送受信する情報も多様であり、ＡＴＭネットワークでは、それらの情報の通信のために、対応する幾つかの通信品質サービスが用意されている。通信品質サービスには、データ転送速度を固定するＣＢＲ（Constant Bit Rate）、データ転送速度を可変にするＶＢＲ（Variable Bit Rate）、データ転送速度の範囲を指定するＡＢＲ（Available Bit Rate）、逆にその指定を行なわないＵＢＲ（Unspecified Bit Rate）がある。ＶＢＲは、更に実時間性の要求に対応する実時間ＶＢＲ（real-time ＶＢＲ、以下「ｒｔ−ＶＢＲ」という）とその要求がない場合の非実時間ＶＢＲ（non-real-time ＶＢＲ、以下「ｎｒｔ−ＶＢＲ」という）がある。例えば、ＣＢＲは旧来の電話網を接続する場合、ｒｔ−ＶＢＲは圧縮を施した映像情報を対象とする場合、ｎｒｔ−ＶＢＲは交通機関の予約システムを対象とする場合、ＡＢＲはコンピュータ・データ通信を対象とする場合、ＵＢＲは電子メールを対象とする場合などに用いられる。これらのサービスは、無線ＡＴＭが介在する場合にも適用される。
【０００４】
さて、端末局と基地局の間の通信をＴＤＭＡ方式にＴＤＤを併用するＴＤＭＡ／ＴＤＤ方式で行なう場合、フレーム毎にアップリンクとダウンリンクが形成される。
【０００５】
アップリンク及びダウンリンクは、複数のタイムスロットから構成される。端末局は、通信を行なう場合、基地局にタイムスロットの予約を行ない、基地局からアップリンク中のタイムスロットの割り当てを受け、同タイムスロットを用いてデータ（情報）を送信する。タイムスロットは、上記の通信品質クラス別に分割される場合がある。
【０００６】
なお、１フレームの中のアップリンクとダウンリンクのタイムスロット数の割合、即ち、アップリンク期間とダウンリンク期間の時間割合をトラヒック（通信量）や通信品質サービスの種類に応じて柔軟に変化させるダイナミックＴＤＭＡ／ＴＤＤがあり、無線ＡＴＭにも採用されている。
【０００７】
タイムスロットの予約は、通常、アップリンク期間に設けた予約専用のタイムスロットを用いて行なわれる。予約は、フレーム毎に毎回行なわれる。予約のための制御情報のデータ量は、送信データのデータ量に比べて少ないので、予約用タイムスロットの期間は送信データ用の期間よりも短くするのが普通である。このような短いタイムスロットを本明細書ではミニタイムスロットと云うこととする。
【０００８】
ミニタイムスロットへの端末局のアクセスは、一般に、slotted ＡＬＯＨＡ方式（以下「Ｓ−ＡＬＯＨＡ方式」という）を用いて行なわれる。Ｓ−ＡＬＯＨＡ方式では、端末局は、ミニタイムスロットをランダムに選択して予約を行なう。その場合、同じミニタイムスロットを複数の端末局がアクセスすること、即ち、衝突することが起こり得る。衝突が起きた場合、次のフレームで予約を行ない、衝突が解消するまでアクセスを続ける。
【０００９】
以上のＴＤＭＡ／ＴＤＤ及びＳ−ＡＬＯＨＡ方式を採用した無線ＡＴＭが例えば米国文献ＩＥＥＥネットワーク（IEEE Network）第１１巻第６号（１９９７年１１／１２月）第５２頁〜第６２頁（Jaime Sanchez 他“A Survey of MAC Protocols Proposed for Wireless ATM”）及び米国文献ＩＥＥＥパーソナル・コミュニケーションズ（IEEE Personal Communications）第３巻第４号（１９９６年８月）第４２頁〜第４９頁（Dipankar Raychaudhuri“Wireless ATM Networks: Architecture, System Design and Prototyping”）に開示されている。
【００１０】
同文献に示されている無線ＡＴＭのフレーム構成を図１４に示す。ＴＤＭＡ／ＴＤＤフレーム51〜54は、ＴＤＭダウンリンクとＳ−ＡＬＯＨＡアップリンクとＴＤＭＡアップリンクの３つの期間からなる。なお、ダウンリンクは、基地局が専用に用いるので、ＴＤＭダウンリンクと表わされる。
【００１１】
ＴＤＭダウンリンクは、同期のためのプリアンブル55、フレームを区別するためのフレームヘッダ56、タイムスロットの割り当てを端末局に知らせる制御情報57、端末局からの送信を受信したことを端末局に知らせるＡＣＫ58及びデータを送信するためのデータスロット59，60・・・62からなる。Ｓ―ＡＬＯＨＡアップリンクは、ミニスロット63〜67からなる。ＴＤＭＡアップリンクは、データスロット68〜74からなる。
【００１２】
データスロット68〜74は、通信品質クラス別に分かれている。データスロット68，69は、ＵＢＲに用いられ、データスロット70〜72は、ＶＢＲとＡＢＲに用いられ、データスロット73，74は、ＣＢＲに用いられる。
【００１３】
端末局は、ミニスロット63〜67の中からランダムに１つのミニスロットにアクセスし、データスロット予約の制御情報を送信する。制御情報には、送信するデータの回線容量即ち使用するデータスロットの数や受けたい通信品質サービスなどが含まれる。アップリンクの制御情報に衝突が起こらず、基地局が同制御情報を受信すると、基地局は、アップリンクのデータスロットを割り当て、次のＴＤＭＡ／ＴＤＤフレームの制御情報57で端末局にその割り当てを通知する。端末局は、制御情報57に従い、データスロット68〜74の内の指定されたスロットにデータを送信する。なお、指定されたスロットの数が、制御情報で通知した要求スロット数に満たない場合は、端末局は、残りのデータを送信するためにデータスロットの予約を次のフレームで再度行なう。
【００１４】
基地局は、通信品質とトラヒックとによってデータスロットの割り当てを行なう。通信品質によるデータスロットの割り当てについては、ＣＢＲのように一定速度の通信の場合には、一旦スロットを割り当てると以降一定数のデータスロットを割り当てる。ＶＢＲやＡＢＲ或いはＵＢＲのように通信速度が変化する場合は、ＴＤＭＡ／ＴＤＤフレーム毎に割り当てデータスロット数をダイナミックに変化させる。図１４のデータスロット62とミニスロット63の間及びデータスロット69とデータスロット70の間にある左右の矢印は、そこがダイナミックに左右に変化することを示している。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
Ｓ―ＡＬＯＨＡ方式でデータスロット予約の制御情報を送信する場合、端末局間で衝突が起きると、次のＴＤＭＡ／ＴＤＤフレームで再度制御情報を送信することになる。そのため、ＴＤＭＡアップリンクのデータの送信が次のＴＤＭＡ／ＴＤＤフレーム以降に遅れ、データの伝送の遅延と遅延揺らぎが発生する。遅延は、伝送の開始が遅れるために起き、即ち予約の第１回目の成立が遅れるために起き、遅延揺らぎは、複数のフレームに亘ってデータを伝送する場合、フレーム毎の予約の途中で、即ち、予約の第２回目から以降で衝突が起きて伝送の中断が発生するために起きる。
【００１６】
この内、遅延揺らぎは、データの伝送品質を落すことになって思わしくなく、特に通信速度が変化する場合や実時間性を要求する通信を行なう場合に問題が大きい。
【００１７】
なお、上記では、無線ＡＴＭによるＳ―ＡＬＯＨＡ方式採用のＴＤＭＡ／ＴＤＤの場合を説明したが、遅延揺らぎの問題は、無線ＡＴＭに限らず、Ｓ―ＡＬＯＨＡ方式採用のＴＤＭＡによる通信の全般に起きることは云うまでもない。
【００１８】
本発明の目的は、従来技術の前記問題点を解決し、制御情報の衝突に起因する通信の遅延揺らぎを解消する新規の通信アクセス方法、通信システム及び端末局を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明の前記課題は、端末局からの制御情報に基づきミニスロットの一つを当該端末局に割り当て、かつ、割り当てたことを全前端末局に知らせる手段（ミニスロット割当通知手段）を基地局に設け、データスロット予約の開始時即ち第１回目は、既に他の端末局に割り当てられているミニスロット以外にランダムにアクセスして予約を行ない、第２回目以降は、自端末局に割り当てられたミニスロットにアクセスして予約を行なう手段（ミニスロットアクセス手段）を端末局に設けることによって効果的に解決することができる。
【００２０】
そのような手段を採用すれば、衝突によるデータの伝送の中断が回避され、遅延の揺らぎの発生を抑えることができるからである。
【００２１】
なお、割り当てるミニスロットは、当該端末局が第１回目の予約に使用したのと同一のミニスロットとすることが可能である。
【００２２】
また、データスロットの予約を通信品質クラス別に行なうことができる通信システムにおいては、実時間性が要求されると共に通信速度が変化する通信品質クラスの通信の場合にのみ前記ミニスロットの割り当てを行なうようにすることが可能である。その他の通信品質クラスの通信では伝送の中断が許容されるので、ミニスロットの割り当てを行なわなくてもよい。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る通信アクセス方法及び通信システムを図面に示した幾つかの実施例による発明の実施の形態を参照して更に詳細に説明する。
【００２４】
【実施例】
＜実施例１＞
通信システムの全体構成を図１に示す。101ａ〜101ｃは端末局、104ａ〜104ｃは、それぞれ端末局101ａ〜101ｃに接続する端末、107は、端末局101ａ〜101ｃと無線伝送路を介して通信を行なう基地局、108は、基地局107の接続先のＡＴＭネットワークである。
【００２５】
端末局101ａ〜101ｃは、基地局107との間で、それぞれ、第１回目のアップリンクの制御情報を既に他の端末局に割り当てられているミニスロット以外にランダムにアクセスして送出し、第２回目以降から通信終了までは割り当てを受けた１個のミニスロットにデータスロット予約の制御情報を送る。そのような通信を実行するように構成したＴＤＭＡ／ＴＤＤフレームを図２〜図４に示す。時間方向に順にＴＤＭＡフレーム501〜504が形成される。ＴＤＭＡフレーム501〜503のタイムスロット構成をそれぞれ図２〜図４の下方に示した。以下では、端末局101ａを代表として取り上げて説明する。
【００２６】
端末局101ａが第１回目にＴＤＭＡフレーム501（図２）のミニスロット515で通信に必要なデースロット数を予約するための制御情報を送信し、端末局101ｂ，101ｃから送信された制御情報との衝突が起きずかつ誤りなく基地局107がその制御情報を受信したとする。また、第１回目のアップリンクの制御情報の送信のため、端末局101ａは、ランダムにミニスロットを選んだ結果ミニスロット515に制御情報を送出したとする。なお、後で詳述するが、このとき端末局101ａは、制御情報507によって既に割当が通知されているミニスロットをランダム選択の対象から外す。
【００２７】
基地局107は、ミニスロット515で送信された制御情報に基づき、次のフレーム502（図３）のアップリンクのデータスロット538〜544の中から端末局101ａのためのデータスロットを割り当て、割り当てたデータスロットをＴＤＭＡフレーム502のＴＤＭダウンリンクの制御情報527で端末局101ａに通知する。
【００２８】
同時に、基地局107は、ＴＤＭＡフレーム502のミニスロット537を端末局101ａに割り当て、制御情報527で端末局101ａにミニスロット537を割り当てたことを全端末局に通知する。これによって全端末局は、ミニスロットの使用状況が知らされる。
【００２９】
端末局101ａは、制御情報527で通知されたデータスロットにデータを送信し、基地局107は、誤りなく同データを受信することができたら次のＴＤＭＡフレーム503（図４）のＡＣＫ548で肯定応答を送信する。端末局101ａは、ＴＤＭＡフレーム502（図３）ではミニスロット537に制御情報を送信する。
【００３０】
端末局101ｂ，101ｃは、ＴＤＭＡフレーム502においては、既に端末局101ａに割り当てられているミニスロット537以外のミニスロット533〜536からランダムにミニスロットを選択して制御情報を送信する。端末局101ａは、ＴＤＭＡフレーム503以降のＴＤＭＡフレームにおいて、ＴＤＭＡフレーム502のミニスロット537に対応するミニスロットに制御情報を送出する（ＴＤＭＡフレーム503においてはミニスロット587、図４参照）。
【００３１】
なお、本実施例では、ＴＤＭＡフレーム502の割当ミニスロットをアップリンクのデータスロットに一番近い位置のミニスロットとしたが、これに限らず、ＴＤＭＡフレーム502において割り当てがされていない任意のミニスロットとすることができる。また、ＴＤＭＡフレーム503以降の割当ミニスロットをミニスロット537に対応させず、各フレームで任意とすることも可能である。
【００３２】
端末局101ａは、通信が終了したとき、データスロット予約の終了を割当ミニスロットを介して基地局107に送り、基地局107は、ＴＤＭダウンリンクの制御情報でミニスロット解放を全端末局に通知する。
【００３３】
ここで、このような通信を実行する端末局101及び基地局107の構成をそれぞれ図５及び図７に示す。
【００３４】
図５において、306は、基地局107と無線周波信号の送受信を行なう無線部、304は、無線部306からＴＤＭＡダウンリンクのフレームを入力して自端末局宛てのタイムスロットに搭載されている情報を取り出すフレーム受信部、301は、フレーム受信部304からの情報の内の基地局107の制御情報から、使用するミニスロットを設定すると共にデータスロットの割り当て情報を取り出し、それぞれに対応するミニスロットタイミング信号Ｒｍ、データスロットタイミング信号Ｒｄを生成する制御部である。更に、制御部301は、後述する送信ＡＴＭセル数からデータスロット数を算出してデータスロット数信号Ｒｎを生成する。
【００３５】
続いて図５において、302は、フレーム受信部304からの情報の内の受信データからＡＴＭセル（パケットの一種）を構成するパケット構成部、300は、パケット構成部302からのＡＴＭセルを伝送路318を通して端末104（図５には示さず、図１参照）に送信し、更に端末104から伝送路419を通してＡＴＭセルを受信するパケット送受信部、303は、制御部301からのデータスロット数信号Ｒｎを基に、パケット送受信部300から送られるＡＴＭセルからＴＤＭアップリンクのデータスロットに搭載する送信データを生成するとともに、データスロット予約及びミニスロット開放要求の制御情報を生成する送信情報生成部、305は、制御部301からのミニスロットタイミング信号Ｒｍ及びデータスロットタイミング信号Ｒｄに従って、送信情報生成部303から送信データ及び制御情報を取り出してフレームを形成し、同フレームを無線部306に送るフレーム送信部である。
【００３６】
制御部301については、更にその構成を図６に示す。フレーム受信部304から制御部301への基地局107の制御情報は、制御情報解析部332に入力される。制御情報解析部332は、制御情報を解析することにより、データ送信開始のときは、即ち第１回目のときは、ミニスロットの使用状況を知り、同状況をミニスロット割当部333に知らせ、第２回目以降のときは、割り当てられたミニスロットを知りそれをミニスロット割当部333に知らせると共に、割り当てられたデータスロットを知り、その時間位置を示すタイミング信号Ｒｄを生成する。タイミング信号Ｒｄは、フレーム送信部305に送られる。
【００３７】
ミニスロット割当部333は、ミニスロットの時間位置を示すミニスロットタイミング信号Ｒｍを生成する。タイミング信号Ｒｍは、第１回目のときは、既に他の端末局に割り当てられて使用中のミニスロット以外からランダムに選んだミニスロットの時間位置を示し、第２回目以降のときは、割り当てられたミニスロットの時間位置を示す。タイミング信号Ｒｍは、フレーム送信部305に送られる。
【００３８】
一方、パケット送受信部300からは、パケットの入力数を示す情報がデータスロット数算出部431に供給される。データスロット数算出部431は、これから送信に必要なデータスロット数（アップリンクの所要データスロット数）を計算し、計算結果を示すデータスロット数信号Ｒｎを送信情報生成部303に送る。
【００３９】
なお、図５に戻り図２〜図４を参照すると、基地局107の制御情報は、フレーム501〜503のそれぞれタイムスロット507，527，547によって送信され、受信データは、フレーム501〜503のそれぞれデータスロット509〜512，529〜532，549〜581の中から端末局101に割り当てられたデータスロットに搭載されている。
【００４０】
以上から、図６に示した制御情報解析部332と、同解析部からのミニスロット使用状況及びミニスロット割当に関する情報を受けて自端末局用のミニスロットを設定し、そのミニスロットタイミング信号Ｒｍを生成するミニスロット割当部333とが前記した端末局のミニスロットアクセス手段を形成する。
【００４１】
次に、基地局107の構成を示す図７において、406は、各端末局と無線周波信号の送受信を行なう無線部、404は、無線部406からＴＤＭＡアップリンクのフレームを入力して各々のタイムスロットに搭載されている情報を取り出すフレーム受信部、401は、フレーム受信部404からの情報の内の各ミニスロットの制御情報から、ミニスロットの使用状況の通知と、ミニスロットの割り当て及びアップリンクのデータスロットの割り当ての設定とを行なう制御部である。更に、制御部401は、後述する送信ＡＴＭセル数からダウンリンクのデータスロットの割り当てを設定し、同時に、ダウンリンクフレームの送出タイミングを定める。そして、制御部401は、それぞれに対応するミニスロット状況信号Ｓｍ、データスロット割当信号Ｓｄ、タイミング信号Ｓｔを生成する。
【００４２】
続いて図７において、402は、フレーム受信部404からの情報の内の受信データからＡＴＭセルを構成するパケット構成部、400は、パケット構成部402からのＡＴＭセルを伝送路418を通してＡＴＭネットワーク108（図５には示さず）に送信し、更に、ＡＴＭネットワーク108から伝送路419を通してＡＴＭセルを受信するパケット送受信部、403は、制御部401からのミニスロット状況信号Ｓｍ、データスロット割当信号Ｓｄを基に各端末局への制御情報を生成すると共に、パケット送受信部400から送られたＡＴＭセルからＴＤＭダウンリンクの各タイムスロットに搭載する送信データを生成する送信情報生成部、405は、制御部401からのタイミング信号Ｓｔに従って送信情報生成部403の各情報を取り出してフレームを形成し、同フレームを無線部406に送るフレーム送信部である。
【００４３】
制御部401については、更にその構成を図８に示す。フレーム受信部404から制御部401への各ミニスロットの制御情報は、制御情報解析部433に入力される。各ミニスロットの制御情報は、図２〜図４を参照して、各端末局がそれぞれミニスロット513〜517，533〜537，583〜587のいずれかのミニスロットに送信したものであり、各端末局からのアップリンクのデータスロット予約やミニスロットの開放要求等を含む。制御情報解析部433は、これらの各端末局からの制御情報を解析することにより、ランダムアクセスに用いてよいミニスロット及び割り当てるミニスロットを設定し、それらを示すミニスロット状況信号Ｓｍを生成して送信情報生成部403に送ると共に、各端末局から要求されるアップリンクのデータスロット数を取り出し、これをデータスロット割当部432に知らせる。
【００４４】
一方、パケット送受信部400からは、パケットの入力数を示す情報がデータスロット数算出部431に供給される。データスロット数算出部431は、これから送信に必要なデータスロット数（ダウンリンクの所要データスロット数）を計算し、結果をデータスロット割当部432に知らせる。
【００４５】
データスロット割当部432は、前記アップリンクの所要データスロット数とダウンリンクの所要データスロット数とから基地局107と端末局101毎にデータスロットを割り当て、その結果を示すデータスロット割当信号Ｓｄを送信情報生成部403に送る。データスロット割当部432は、同時に、ダウンリンクフレームを送出するタイミングを決定し、その結果を示すタイミング信号Ｓｔをフレーム送信部405に送る。
【００４６】
なお、図７に戻って図２〜図４を参照すると、送信情報生成部403が生成する制御情報は、フレーム501〜503のそれぞれタイムスロット507，527，547に送信され、ＡＴＭセルによる送信データは、同フレームのそれぞれデータスロット509，510・・・512、529，530・・・532、549，550・・・581に送信される。また、フレーム送信部405が無線部406に出力するフレーム501〜503は、それぞれタイムスロット505〜512，525〜532，545〜581からなる。更に、フレーム受信部404からパケット構成部402へ送られる受信データは、フレーム501〜503のそれぞれデータスロット518〜524，538〜544，588〜594に搭載されている。また、アップリンクとダウンリンクのそれぞれの所要データスロット数はフレーム毎に異なり、フレームのアップリンクとダウンリンクの時間の区切りは、図２〜図４に示す矢印の左右方向に変化する。
【００４７】
以上から、図８に示した制御情報解析部433と、同解析部からのミニスロット状況信号Ｓｍを受けて各端末局への制御情報を生成する図７に示した送信情報生成部403とが前記した基地局のミニスロット割当通知手段を形成する。
【００４８】
なお、本実施例の送受信のデータは、ＡＴＭセルに限るものではなく、その他の一般的なパケットやディジタル信号であってもよい。この場合、基地局107の接続先は、上記一般的なパケットやディジタル信号を受けるディジタル通信ネットワークになる。更に、本発明は、ＴＤＭＡ／ＴＤＤフレームに限るものではなく、例えばアップリンクとダウンリンクを周波数多重で分割するＴＤＭＡ／ＦＤＤ（Frequency Division Duplex）フレームのミニスロット予約に適用可能であり、発明の効果は変わらない。
【００４９】
＜実施例２＞
第２回目以降から通信終了までは第１回目と同じ位置のミニスロットの割り当てを受け、同ミニスロットに制御情報を送るようにした実施例を図９〜図１１に示す。
【００５０】
端末局101ａが初めてＴＤＭＡフレーム1（図９）のミニスロット17でデータスロット予約の制御情報を送信し、端末局101ｂ，101ｃから送信された制御情報との衝突や誤りなく基地局107が受信したとする。第１回目のアップリンクの制御情報の送信のため、端末局101ａは、ランダムにミニスロットを選んだ結果ミニスロット17に制御情報を送出するが、このとき端末局101ａは、制御情報7によって他の端末局に既に割り当てられているミニスロットをランダム選択の対象外にする。基地局107は、ミニスロット17で送信された制御情報に基つき次のＴＤＭＡフレーム2（図１０）のデータスロット38〜44の中から端末局101ａにスロットを割り当てる。
【００５１】
基地局107は、ミニスロット17に対応するＴＤＭＡフレーム2のミニスロット37を端末局101ａに割り当て、割り当てことを同フレームのＴＤＭダウンリンクの制御情報27で全端末局に通知する。また、基地局107は、割り当てたＴＤＭＡアップリンクのデータスロットを同じく制御情報27で端末局101ａに通知する。
【００５２】
端末局101ａは、ＴＤＭＡフレーム2の制御情報27で通知されたデータスロットにデータを送信する。基地局107は、同データを誤りなく受信できたときＴＤＭＡフレーム3（図１１）のＡＣＫ48で肯定応答を端末局101ａに送信する。
【００５３】
端末局101ａは、ＴＤＭＡフレーム2のミニスロット37に制御情報を送信する。端末局101ｂ，101ｃは、ミニスロット37以外のミニスロット33〜36からランダムに選んだミニスロットに制御情報を送信する。端末局101ａは、ＴＤＭＡフレーム2以降送信を終了する迄、各ＴＤＭＡフレームにおいて、ＴＤＭＡフレーム1のミニスロット17に対応するミニスロットに制御情報を送出する。
【００５４】
本実施例では、端末局101ａが第１回目にアクセスしたミニスロットがアップリンクのデータスロットに一番近いミニスロット17であったため、第２回目以降もアップリンクのデータスロットに一番近いミニスロットに制御情報を送出している。端末局101ａは、送信を終了したとき、同ミニスロットを用いてデータスロットの割り当て終了の要求を行なう。同制御情報を受けた基地局107は、ＴＤＭダウンリンクの制御情報で同ミニスロットの解放を全端末局に通知する。
【００５５】
基地局107の図８に対応する構成において、制御情報解析部433は、ミニスロットの使用状況の把握を行なうが、ミニスロットの割り当ては行なわない。また、端末局101ａの図６に対応する構成において、ミニスロット割当部333は、制御情報解析部332からミニスロットの使用状況のみが知らされ、第２回目以降のミニスロットを第１回目のミニスロットに対応する位置に設定する。
【００５６】
＜実施例３＞
本発明をＡＴＭの通信品質クラス別にデータスロットを割り当てる場合に適用した実施例を図１２，１３に示す。同図は、ｒｔ−ＶＢＲの品質の通信を対象にし、第１回目のアップリンクの制御情報を割り当てがされていないミニスロットにランダムに送り、２回目以降から通信終了までは第１回目と同じ位置のミニスロットの割り当てを受け、そこに制御情報を送る場合のＴＤＭＡ／ＴＤＤフレームを示している。
【００５７】
端末局101ａが初めてＴＤＭＡフレーム201（図１２）のミニスロット217でｒｔ−ＶＢＲのデータスロット予約の制御情報を送信し、端末局101ｂ，101ｃから送信された制御情報との衝突や誤りがなく基地局107が同制御情報を受信したとする。
【００５８】
基地局107がミニスロット217で送信された制御情報に基づいて端末局101ａにデータスロットを割り当てる。基地局107は、ＴＤＭＡフレーム202（図１３）のミニスロット217に対応する位置のミニスロット237を端末局101ａに割り当て、割り当てたことをＴＤＭＡフレーム202のＴＤＭダウンリンクの制御情報227で全端末局に通知する。このとき、基地局107は、図１３に示すように、データスロット238，239をＵＢＲ用に設定し、データスロット240〜242をＶＢＲ／ＡＢＲ用に設定し、243，244をＣＢＲ用に設定している。端末局101ａに割り当てたデータスロットは、データスロット240〜242に含まれる。
【００５９】
端末局101ａは、ＴＤＭＡフレーム202の制御情報227で通知されたデータスロットにデータを送信し、同データを誤りなく受信できたら基地局107は、ＴＤＭＡフレーム203のＡＣＫ（図示せず）で肯定応答を送信する。端末局101ａは、ＴＤＭＡフレーム202ではミニスロット237に制御情報を送信する。端末局101ｂ，101ｃは、ＴＤＭＡフレーム202ではミニスロット237以外のミニスロット233〜236からランダムにミニスロットを選んで制御情報を送信する。
【００６０】
端末局101ａは、ＴＤＭＡフレーム202以降のＴＤＭＡフレームにおいて、ＴＤＭＡフレーム201のミニスロット217に対応するミニスロットに制御情報を送出する。端末局101ａは、通信が終了したとき、スロットの割り当て終了要求を同ミニスロットを使って行なう。その制御情報を受けた基地局107は、ＴＤＭダウンリンクの制御情報で同ミニスロットの解放を全端末局に通知する。
【００６１】
なお、実時間性を要求しないＡＢＲ、ＵＢＲ、ｎｒｔ−ＶＢＲの品質の通信を行なう場合は、ミニスロットの割り当てを受けず、ミニスロットの選択を毎フレームでランダムとすることが可能である。
【００６２】
【発明の効果】
本発明によれば、衝突の可能性があるのは第１回目の制御情報の送信のときのみであり、第２回目以降から通信終了までは、割り当てられたミニスロットによって制御情報の送信が行なわれるので、その間の制御情報の衝突が回避される。そのため、データを中断することなく送信することが可能となり、遅延の揺らぎが解消される。また、それによって通信品質の劣化を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る通信アクセス方法及び通信システムの第１の実施例を説明するための全体構成図。
【図２】本発明の第１の実施例を説明するためのＴＤＭＡ／ＴＤＤフレームとその第１番目のフレームの構成を示す図。
【図３】本発明の第１の実施例を説明するためのＴＤＭＡ／ＴＤＤフレームとその第２番目のフレームの構成を示す図。
【図４】本発明の第１の実施例を説明するためのＴＤＭＡ／ＴＤＤフレームとその第３番目のフレームの構成を示す図。
【図５】本発明の第１の実施例の端末局を説明するためのブロック図。
【図６】本発明の第１の実施例の端末局の制御部を説明するためのブロック図。
【図７】本発明の第１の実施例の基地局を説明するためのブロック図。
【図８】本発明の第１の実施例の基地局の制御部を説明するためのブロック図。
【図９】本発明の第２の実施例を説明するためのＴＤＭＡ／ＴＤＤフレームとその第１番目のフレームの構成を示す図。
【図１０】本発明の第２の実施例を説明するためのＴＤＭＡ／ＴＤＤフレームとその第２番目のフレームの構成を示す図。
【図１１】本発明の第２の実施例を説明するためのＴＤＭＡ／ＴＤＤフレームとその第３番目のフレームの構成を示す図。
【図１２】本発明の第３の実施例を説明するためのＴＤＭＡ／ＴＤＤフレームとその第１番目のフレームの構成を示す図。
【図１３】本発明の第３の実施例を説明するためのＴＤＭＡ／ＴＤＤフレームとその第２番目のフレームの構成を示す図。
【図１４】従来の通信アクセス方法及び通信システムを説明するためのＴＤＭＡ／ＴＤＤフレームの構成を示す図。
【符号の説明】
101…端末局、104…端末、107…基地局、108…ＡＴＭネットワーク、300，400…パケット送受信部、301，401…制御部、302，402…パケット構成部、303，403…送信情報生成部、304，404…フレーム受信部、305，405…フレーム送信部、306，406…無線部、331，431…データスロット数算出部、332，433…制御情報解析部、333…ミニスロット割当部、432…データスロット割当部、501〜504…ＴＤＭＡフレーム、507，527，547…制御情報、509，510，512，529，530，532，549，550，581…ダウンリンクデータスロット、513〜517，533〜537，583〜587…ミニスロット、518〜524，538〜544，588〜594…アップリンクデータスロット。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to data communication by a TDMA (Time Division Multiple Access) method, and more particularly to an access method and a communication system thereof.
[0002]
[Prior art]
Nowadays, with the remarkable development of multimedia, a wireless ATM has emerged in which a plurality of information devices are concentrated wirelessly and connected to an ATM (Asynchronous Transfer Mode) network. Information equipment used in wireless ATM consists of a terminal of the main body and a terminal station that performs wireless transmission / reception, and the base station performs concentration. A TDMA system is often used as a system for multiplexing and accessing a plurality of terminal stations on a wireless transmission path. In that case, TDD (Time Division Duplex) that divides the uplink (uplink transmission path) from the terminal station to the base station and the downlink (downlink transmission path) from the base station to the terminal station by time is often used. .
[0003]
In addition, information devices in the multimedia era are diverse, and there are various types such as video devices, audio devices, and workstations in addition to personal computers. Accordingly, there are various types of information transmitted and received by each information device. In the ATM network, several corresponding communication quality services are prepared for communication of the information. The communication quality service includes CBR (Constant Bit Rate) that fixes the data transfer rate, VBR (Variable Bit Rate) that makes the data transfer rate variable, ABR (Available Bit Rate) that specifies the range of the data transfer rate, and conversely There is UBR (Unspecified Bit Rate) in which the designation is not performed. The VBR further includes a real-time VBR (real-time VBR, hereinafter referred to as “rt-VBR”) corresponding to a request for real-time characteristics and a non-real-time VBR (non-real-time VBR, hereinafter referred to as “non-real-time VBR”). nrt-VBR ”). For example, CBR connects an old telephone network, rt-VBR targets compressed video information, nrt-VBR targets a transportation reservation system, and ABR uses computer data communication. UBR is used for e-mails. These services are also applied when wireless ATM is present.
[0004]
Now, when communication between a terminal station and a base station is performed by a TDMA / TDD system that uses TDD in combination with a TDMA system, an uplink and a downlink are formed for each frame.
[0005]
The uplink and downlink are composed of a plurality of time slots. When communicating, the terminal station reserves a time slot for the base station, receives the time slot assignment in the uplink from the base station, and transmits data (information) using the time slot. The time slot may be divided according to the communication quality class described above.
[0006]
Note that the ratio of the number of uplink and downlink time slots in one frame, that is, the time ratio of the uplink period and the downlink period, can be flexibly changed according to the traffic (communication volume) and the type of communication quality service. There is dynamic TDMA / TDD, which is also adopted for wireless ATM.
[0007]
Time slot reservation is normally performed using a reservation-specific time slot provided in the uplink period. The reservation is made every frame. Since the data amount of the control information for reservation is smaller than the data amount of transmission data, the period of the reservation time slot is usually shorter than the period for transmission data. Such a short time slot is referred to herein as a mini time slot.
[0008]
The terminal station access to the mini time slot is generally performed using a slotted ALOHA system (hereinafter referred to as “S-ALOHA system”). In the S-ALOHA system, the terminal station makes a reservation by randomly selecting a mini time slot. In that case, a plurality of terminal stations may access the same mini time slot, that is, a collision may occur. If a collision occurs, a reservation is made in the next frame, and access is continued until the collision is resolved.
[0009]
Wireless ATMs employing the above TDMA / TDD and S-ALOHA systems are, for example, US literature IEEE Network (IEEE Network) Vol. 11 No. 6 (November / December 1997) pp. 52-62 (Jaime Sanchez et al.) "A Survey of MAC Protocols Proposed for Wireless ATM") and the US literature IEEE Personal Communications Vol. 3 No. 4 (August 1996) pages 42-49 (Dipankar Raychaudhuri "Wireless ATM Networks" : Architecture, System Design and Prototyping ”).
[0010]
FIG. 14 shows a frame structure of the wireless ATM shown in the same document. The TDMA / TDD frames 51 to 54 are composed of three periods of TDM downlink, S-ALOHA uplink, and TDMA uplink. The downlink is represented as a TDM downlink because the base station uses it exclusively.
[0011]
The TDM downlink includes a preamble 55 for synchronization, a frame header 56 for distinguishing frames, control information 57 for notifying the terminal station of time slot allocation, and an ACK 58 for notifying the terminal station that transmission from the terminal station has been received. And data slots 59, 60... 62 for transmitting data. The S-ALOHA uplink consists of minislots 63-67. The TDMA uplink consists of data slots 68-74.
[0012]
The data slots 68 to 74 are divided by communication quality class. Data slots 68 and 69 are used for UBR, data slots 70 to 72 are used for VBR and ABR, and data slots 73 and 74 are used for CBR.
[0013]
The terminal station randomly accesses one mini-slot from among the mini-slots 63 to 67, and transmits control information for data slot reservation. The control information includes a line capacity of data to be transmitted, that is, the number of data slots to be used, a communication quality service to be received, and the like. When there is no collision in the uplink control information and the base station receives the control information, the base station allocates an uplink data slot and assigns the allocation to the terminal station with the control information 57 of the next TDMA / TDD frame. Notice. In accordance with the control information 57, the terminal station transmits data to a designated slot among the data slots 68 to 74. When the number of designated slots is less than the number of requested slots notified by the control information, the terminal station again reserves data slots in the next frame in order to transmit the remaining data.
[0014]
The base station assigns data slots according to communication quality and traffic. Regarding allocation of data slots according to communication quality, in the case of communication at a constant speed such as CBR, once a slot is allocated, a certain number of data slots are allocated thereafter. When the communication speed changes like VBR, ABR, or UBR, the number of allocated data slots is dynamically changed for each TDMA / TDD frame. The left and right arrows between the data slot 62 and the minislot 63 and between the data slot 69 and the data slot 70 in FIG. 14 indicate that the left and right arrows dynamically change from side to side.
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
When transmitting control information for data slot reservation in the S-ALOHA system, if a collision occurs between terminal stations, the control information is transmitted again in the next TDMA / TDD frame. Therefore, transmission of TDMA uplink data is delayed after the next TDMA / TDD frame, and data transmission delay and delay fluctuation occur. The delay occurs because the start of transmission is delayed, that is, the first establishment of the reservation is delayed, and the delay fluctuation occurs in the middle of the reservation for each frame when transmitting data over a plurality of frames. In other words, this occurs because a collision occurs after the second reservation and the transmission is interrupted.
[0016]
Of these, delay fluctuations are unlikely to reduce the data transmission quality, and are particularly problematic when the communication speed changes or when communication requiring real-time performance is performed.
[0017]
In the above description, the case of TDMA / TDD adopting the S-ALOHA method using the wireless ATM has been described. However, the problem of delay fluctuation occurs not only in the wireless ATM but also in the entire TDMA communication adopting the S-ALOHA method. Needless to say.
[0018]
An object of the present invention is to provide a novel communication access method, communication system, and terminal station that solve the above-mentioned problems of the prior art and eliminate communication delay fluctuations caused by control information collisions.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
The object of the present invention is to assign one mini-slot to the terminal station based on control information from the terminal station, and to notify all previous terminal stations of the assignment (mini-slot assignment notifying means) as a base station At the start of the data slot reservation, that is, at the first time, a reservation is made by randomly accessing other than the mini-slots already assigned to other terminal stations, and after the second time, it is assigned to the own terminal station. It is possible to effectively solve the problem by providing the terminal station with means (minislot access means) for making a reservation by accessing the minislot.
[0020]
This is because if such a means is employed, interruption of data transmission due to collision can be avoided and occurrence of delay fluctuation can be suppressed.
[0021]
The mini-slot to be assigned can be the same mini-slot used by the terminal station for the first reservation.
[0022]
Further, in a communication system capable of reserving data slots by communication quality class, the minislot is assigned only in the case of communication quality class communication that requires real-time performance and the communication speed changes. It is possible to In other communication quality class communications, transmission interruptions are allowed, so minislots need not be allocated.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a communication access method and a communication system according to the present invention will be described in more detail with reference to some embodiments of the invention shown in the drawings.
[0024]
【Example】
<Example 1>
The overall configuration of the communication system is shown in FIG. 101a to 101c are terminal stations, 104a to 104c are terminals connected to the terminal stations 101a to 101c, 107 is a base station that communicates with the terminal stations 101a to 101c via a wireless transmission path, and 108 is a base station 107. The connection destination ATM network.
[0025]
Each of the terminal stations 101a to 101c, with respect to the base station 107, randomly accesses and transmits the first-time uplink control information other than the minislots already assigned to other terminal stations, From the second time on until the end of communication, control information for data slot reservation is sent to one assigned minislot. A TDMA / TDD frame configured to perform such communication is shown in FIGS. TDMA frames 501 to 504 are formed in order in the time direction. The time slot configurations of the TDMA frames 501 to 503 are shown in the lower part of FIGS. Hereinafter, the terminal station 101a will be described as a representative.
[0026]
The terminal station 101a transmits control information for reserving the number of data slots required for communication in the mini-slot 515 of the TDMA frame 501 (FIG. 2) for the first time, and the control information transmitted from the terminal stations 101b and 101c Assume that the base station 107 has received the control information without error and without error. Further, it is assumed that the terminal station 101a has transmitted control information to the minislot 515 as a result of randomly selecting a minislot for the first transmission of uplink control information. As will be described in detail later, at this time, the terminal station 101a removes the mini-slot already assigned by the control information 507 from the target of random selection.
[0027]
Based on the control information transmitted in the minislot 515, the base station 107 allocates and allocates a data slot for the terminal station 101a from among the uplink data slots 538 to 544 in the next frame 502 (FIG. 3). The data slot is notified to the terminal station 101a by the TDM downlink control information 527 of the TDMA frame 502.
[0028]
At the same time, the base station 107 assigns the mini-slot 537 of the TDMA frame 502 to the terminal station 101a, and notifies all terminal stations that the mini-slot 537 is assigned to the terminal station 101a by the control information 527. As a result, all terminal stations are informed of the mini slot usage status.
[0029]
The terminal station 101a transmits data to the data slot notified by the control information 527, and the base station 107 acknowledges with an ACK 548 of the next TDMA frame 503 (FIG. 4) if the data can be received without error. Send. The terminal station 101a transmits control information to the minislot 537 in the TDMA frame 502 (FIG. 3).
[0030]
In the TDMA frame 502, the terminal stations 101b and 101c select a minislot at random from the minislots 533 to 536 other than the minislot 537 already assigned to the terminal station 101a, and transmit control information. In the TDMA frames after the TDMA frame 503, the terminal station 101a transmits control information to the minislot corresponding to the minislot 537 of the TDMA frame 502 (see the minislot 587 in the TDMA frame 503, see FIG. 4).
[0031]
In this embodiment, the assigned minislot of the TDMA frame 502 is the minislot closest to the uplink data slot. However, the present invention is not limited to this, and any minislot that is not assigned in the TDMA frame 502 is used. It can be. In addition, the assigned minislots after the TDMA frame 503 can be arbitrarily set in each frame without corresponding to the minislot 537.
[0032]
When the communication is completed, the terminal station 101a sends the end of the data slot reservation to the base station 107 via the assigned minislot, and the base station 107 notifies all terminal stations of the minislot release with the TDM downlink control information. To do.
[0033]
Here, the configurations of the terminal station 101 and the base station 107 that execute such communication are shown in FIGS. 5 and 7, respectively.
[0034]
In FIG. 5, reference numeral 306 denotes a wireless unit that transmits and receives radio frequency signals to and from the base station 107, and 304 denotes information that is input in a TDMA downlink frame from the wireless unit 306 and is mounted in a time slot addressed to the terminal station. The frame receiving unit 301 extracts the data slot allocation information and sets the minislot to be used from the control information of the base station 107 in the information from the frame receiving unit 304, and extracts the corresponding data slot timing. It is a control part which produces | generates signal Rm and data slot timing signal Rd. Further, the control unit 301 calculates the number of data slots from the number of transmission ATM cells, which will be described later, and generates a data slot number signal Rn.
[0035]
Subsequently, in FIG. 5, 302 is a packet configuration unit that configures an ATM cell (a kind of packet) from the received data in the information from the frame reception unit 304, and 300 is a transmission path for the ATM cell from the packet configuration unit 302. A packet transmitting / receiving unit 303 transmits the ATM cell to the terminal 104 (not shown in FIG. 5; see FIG. 1) through 318, and further receives an ATM cell from the terminal 104 through the transmission path 419. A data slot number signal Rn from the control unit 301 A transmission information generation unit for generating transmission data to be mounted in a data slot of a TDM uplink from an ATM cell sent from the packet transmission / reception unit 300, and for generating control information for a data slot reservation and a minislot release request, 305 Is transmitted from the transmission information generation unit 303 according to the mini-slot timing signal Rm and the data slot timing signal Rd from the control unit 301. And retrieve the control information to form a frame, a frame transmitting unit for sending the same frame to the radio unit 306.
[0036]
The configuration of the control unit 301 is further shown in FIG. Control information of the base station 107 from the frame reception unit 304 to the control unit 301 is input to the control information analysis unit 332. By analyzing the control information, the control information analysis unit 332 knows the minislot usage status at the start of data transmission, that is, at the first time, informs the minislot allocation unit 333 of the same status, In the second and subsequent times, the assigned mini-slot is known and notified to the mini-slot assigning unit 333, and the assigned data slot is known and the timing signal Rd indicating the time position is generated. The timing signal Rd is sent to the frame transmission unit 305.
[0037]
The minislot allocating unit 333 generates a minislot timing signal Rm indicating the time position of the minislot. The timing signal Rm indicates the time position of a mini-slot that is randomly selected from other than the mini-slots that are already assigned to other terminal stations at the first time, and is assigned at the second and subsequent times. Indicates the time position of the mini-slot. The timing signal Rm is sent to the frame transmission unit 305.
[0038]
On the other hand, information indicating the number of input packets is supplied from the packet transmitting / receiving unit 300 to the data slot number calculating unit 431. The data slot number calculation unit 431 calculates the number of data slots necessary for transmission (the number of required data slots for uplink) from now on, and sends a data slot number signal Rn indicating the calculation result to the transmission information generation unit 303.
[0039]
Referring back to FIG. 5 and referring to FIG. 2 to FIG. 4, the control information of the base station 107 is transmitted by the time slots 507, 527, and 547 of the frames 501 to 503, and the received data is the frames 501 to 503, respectively. The data slots 509 to 512, 529 to 532, and 549 to 581 are mounted in the data slots assigned to the terminal station 101.
[0040]
From the above, the control information analyzing unit 332 shown in FIG. 6 and the minislot usage status and minislot allocation information received from the analyzing unit are set to set the minislot for the terminal station, and the minislot timing signal Rm The mini-slot allocating unit 333 for generating the terminal forms the mini-slot access means of the terminal station described above.
[0041]
Next, in FIG. 7 showing the configuration of the base station 107, reference numeral 406 denotes a radio unit that transmits / receives radio frequency signals to / from each terminal station, and 404 denotes a TDMA uplink frame input from the radio unit 406 to receive each time. A frame receiving unit for extracting information mounted in the slot, 401 is notified of minislot usage, minislot allocation and uplink from the control information of each minislot in the information from the frame receiving unit 404 Is a control unit for setting the allocation of data slots. Further, the control unit 401 sets allocation of downlink data slots based on the number of transmission ATM cells, which will be described later, and simultaneously determines the transmission timing of the downlink frame. Then, the control unit 401 generates a minislot status signal Sm, a data slot allocation signal Sd, and a timing signal St corresponding to each.
[0042]
Subsequently, in FIG. 7, reference numeral 402 denotes a packet configuration unit that configures an ATM cell from received data in the information from the frame reception unit 404, and 400 denotes an ATM network 108 that transmits the ATM cell from the packet configuration unit 402 through the transmission path 418. (Not shown in FIG. 5), and a packet transmission / reception unit 403 for receiving ATM cells from the ATM network 108 through the transmission path 419, a minislot status signal Sm, a data slot allocation signal Sd from the control unit 401 A transmission information generation unit for generating transmission information to be installed in each time slot of the TDM downlink from an ATM cell sent from the packet transmission / reception unit 400, In accordance with the timing signal St from the unit 401, each piece of information from the transmission information generation unit 403 is extracted to form a frame, and the frame is sent to the radio unit 406 Over a non-transmission unit.
[0043]
The configuration of the control unit 401 is further shown in FIG. Control information of each minislot from the frame reception unit 404 to the control unit 401 is input to the control information analysis unit 433. The control information of each mini-slot is information transmitted by each terminal station to any one of the mini-slots 513 to 517, 533 to 537, and 583 to 587 with reference to FIGS. Including uplink data slot reservation and mini-slot release request from the terminal station. The control information analysis unit 433 analyzes the control information from each terminal station, sets minislots that can be used for random access and minislots to be allocated, and generates a minislot status signal Sm indicating them. In addition to sending to the transmission information generating unit 403, the number of uplink data slots requested from each terminal station is taken out and notified to the data slot allocating unit 432.
[0044]
On the other hand, from the packet transmitting / receiving unit 400, information indicating the number of input packets is supplied to the data slot number calculating unit 431. The data slot number calculation unit 431 calculates the number of data slots required for transmission (the number of downlink required data slots) from now on, and notifies the data slot allocation unit 432 of the result.
[0045]
The data slot allocation unit 432 allocates a data slot for each of the base station 107 and the terminal station 101 based on the required number of uplink data slots and the required number of downlink data slots, and transmits a data slot allocation signal Sd indicating the result. The information is sent to the information generation unit 403. At the same time, the data slot allocation unit 432 determines the timing for transmitting the downlink frame, and sends a timing signal St indicating the result to the frame transmission unit 405.
[0046]
Returning to FIG. 7 and referring to FIGS. 2 to 4, the control information generated by the transmission information generation unit 403 is transmitted to the time slots 507, 527, and 547 of the frames 501 to 503, respectively, and is transmitted by ATM cells. Are transmitted to data slots 509, 510... 512, 529, 530... 532, 549, 550. Frames 501 to 503 output from the frame transmission unit 405 to the radio unit 406 include time slots 505 to 512, 525 to 532, and 545 to 581, respectively. Further, received data sent from the frame receiving unit 404 to the packet constructing unit 402 is mounted in data slots 518 to 524, 538 to 544, and 588 to 594 of the frames 501 to 503, respectively. Further, the number of required data slots for each of the uplink and the downlink is different for each frame, and the time interval between the uplink and the downlink of the frame changes in the horizontal direction of the arrows shown in FIGS.
[0047]
From the above, the control information analysis unit 433 shown in FIG. 8 and the transmission information generation unit 403 shown in FIG. 7 that receives the minislot status signal Sm from the analysis unit and generates control information for each terminal station are provided. The base station mini-slot allocation notifying means is formed.
[0048]
The transmission / reception data of this embodiment is not limited to ATM cells, but may be other general packets or digital signals. In this case, the connection destination of the base station 107 is a digital communication network that receives the general packet or digital signal. Furthermore, the present invention is not limited to a TDMA / TDD frame, and can be applied to mini-slot reservation of a TDMA / FDD (Frequency Division Duplex) frame that divides the uplink and downlink by frequency multiplexing, for example. Will not change.
[0049]
<Example 2>
9 to 11 show an embodiment in which mini-slots at the same positions as in the first time are assigned from the second time to the end of communication, and control information is sent to the mini-slots.
[0050]
The terminal station 101a first transmits data slot reservation control information in the minislot 17 of the TDMA frame 1 (FIG. 9), and the base station 107 receives the control information transmitted from the terminal stations 101b and 101c without any collision or error. And As a result of the first transmission of uplink control information, the terminal station 101a randomly selects a minislot, and as a result, sends out control information to the minislot 17. At this time, the terminal station 101a uses the control information 7 to send other information. Mini-slots already assigned to other terminal stations are excluded from random selection. The base station 107 allocates a slot to the terminal station 101a from the data slots 38 to 44 of the next TDMA frame 2 (FIG. 10) based on the control information transmitted in the minislot 17.
[0051]
The base station 107 allocates the mini-slot 37 of the TDMA frame 2 corresponding to the mini-slot 17 to the terminal station 101a, and notifies the allocation to all the terminal stations by the TDM downlink control information 27 of the same frame. Also, the base station 107 notifies the terminal station 101a of the assigned TDMA uplink data slot using the control information 27.
[0052]
The terminal station 101a transmits data to the data slot notified by the control information 27 of the TDMA frame 2. When the base station 107 is able to receive the data without error, the base station 107 transmits an acknowledgment to the terminal station 101a with an ACK 48 of TDMA frame 3 (FIG. 11).
[0053]
The terminal station 101a transmits control information to the minislot 37 of the TDMA frame 2. The terminal stations 101b and 101c transmit control information to mini-slots randomly selected from the mini-slots 33 to 36 other than the mini-slot 37. The terminal station 101a transmits control information to the minislot corresponding to the minislot 17 of the TDMA frame 1 in each TDMA frame until the transmission after the TDMA frame 2 is completed.
[0054]
In the present embodiment, since the mini-slot accessed by the terminal station 101a for the first time is the mini-slot 17 closest to the uplink data slot, the mini-slot closest to the uplink data slot after the second time is also used. Control information is being sent to When the terminal station 101a completes the transmission, the terminal station 101a uses the same minislot to request the end of data slot assignment. Receiving the control information, the base station 107 notifies all terminal stations of the release of the mini-slot with the TDM downlink control information.
[0055]
In the configuration corresponding to FIG. 8 of the base station 107, the control information analysis unit 433 grasps the usage status of the minislot, but does not allocate the minislot. Further, in the configuration corresponding to FIG. 6 of the terminal station 101a, the mini-slot allocating unit 333 is informed of only the usage status of the mini-slot from the control information analyzing unit 332, and the mini-slots for the second and subsequent times are assigned to the first mini-slot. Set to the position corresponding to the slot.
[0056]
<Example 3>
An embodiment in which the present invention is applied to the case where data slots are assigned to each ATM communication quality class is shown in FIGS. This figure is directed to rt-VBR quality communication, and the first uplink control information is randomly sent to an unassigned mini-slot, and from the second to the end of communication is the same as the first. The figure shows a TDMA / TDD frame in the case where a position mini-slot is assigned and control information is sent thereto.
[0057]
The terminal station 101a transmits rt-VBR data slot reservation control information in the mini-slot 217 of the TDMA frame 201 (FIG. 12) for the first time, and there is no collision or error with the control information transmitted from the terminal stations 101b and 101c. Assume that the station 107 receives the control information.
[0058]
The base station 107 allocates a data slot to the terminal station 101a based on the control information transmitted in the minislot 217. The base station 107 assigns a mini-slot 237 at a position corresponding to the mini-slot 217 of the TDMA frame 202 (FIG. 13) to the terminal station 101a, and assigns the assignment to all terminal stations using the TDM downlink control information 227 of the TDMA frame 202. Notify At this time, as shown in FIG. 13, the base station 107 sets data slots 238 and 239 for UBR, sets data slots 240 to 242 for VBR / ABR, and sets 243 and 244 for CBR. ing. Data slots allocated to the terminal station 101a are included in the data slots 240-242.
[0059]
The terminal station 101a transmits data to the data slot notified by the control information 227 of the TDMA frame 202, and if the data can be received without error, the base station 107 acknowledges with an ACK (not shown) of the TDMA frame 203. Send. The terminal station 101a transmits control information to the minislot 237 in the TDMA frame 202. In the TDMA frame 202, the terminal stations 101b and 101c randomly select a minislot from the minislots 233 to 236 other than the minislot 237 and transmit control information.
[0060]
The terminal station 101a transmits control information to the minislot corresponding to the minislot 217 of the TDMA frame 201 in the TDMA frames after the TDMA frame 202. When the communication is finished, the terminal station 101a makes a slot assignment end request using the mini-slot. Receiving the control information, the base station 107 notifies all terminal stations of the release of the mini-slot with the TDM downlink control information.
[0061]
Note that when performing communication of ABR, UBR, or nrt-VBR quality that does not require real-time characteristics, mini-slot selection can be made random at every frame without receiving mini-slot assignment.
[0062]
【The invention's effect】
According to the present invention, there is a possibility of collision only when the first control information is transmitted, and control information is transmitted by the assigned minislot from the second time until the end of communication. Therefore, collision of control information during that time is avoided. Therefore, data can be transmitted without interruption, and delay fluctuations are eliminated. In addition, it is possible to prevent deterioration of communication quality.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram for explaining a first embodiment of a communication access method and a communication system according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a TDMA / TDD frame and a first frame for explaining a first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a TDMA / TDD frame and a second frame for explaining the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a TDMA / TDD frame and a third frame for explaining the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a block diagram for explaining a terminal station according to the first embodiment of this invention;
FIG. 6 is a block diagram illustrating a control unit of a terminal station according to the first embodiment of this invention.
FIG. 7 is a block diagram for explaining a base station according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a block diagram for explaining a control unit of the base station according to the first embodiment of this invention.
FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a TDMA / TDD frame and a first frame for explaining a second embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a TDMA / TDD frame and a second frame for explaining a second embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a TDMA / TDD frame and a third frame for explaining a second embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a diagram showing a configuration of a TDMA / TDD frame and a first frame for explaining a third embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a diagram showing a configuration of a TDMA / TDD frame and a second frame for explaining a third embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a diagram showing a structure of a TDMA / TDD frame for explaining a conventional communication access method and a communication system.
[Explanation of symbols]
101 ... Terminal station, 104 ... Terminal, 107 ... Base station, 108 ... ATM network, 300, 400 ... Packet transmission / reception unit, 301, 401 ... Control unit, 302, 402 ... Packet configuration unit, 303, 403 ... Transmission information generation unit , 304, 404 ... Frame receiving unit, 305, 405 ... Frame transmitting unit, 306, 406 ... Radio unit, 331, 431 ... Data slot number calculating unit, 332, 433 ... Control information analyzing unit, 333 ... Mini slot assigning unit, 432 ... Data slot allocation unit, 501 to 504 ... TDMA frame, 507, 527, 547 ... Control information, 509, 510, 512, 529, 530, 532, 549, 550, 581 ... Downlink data slot, 513 to 517, 533 to 537, 583 to 587: mini-slot, 518 to 524, 538 to 544, 588 to 594 ... uplink data slot.

Claims

The terminal station transmits control information for data slot reservation for each frame to the mini-slot for transmitting control information, the base station assigns a data slot based on the control information, and the terminal station assigns data to the assigned data slot. In a TDMA (Time Division Multiple Access) communication access method for transmitting
The terminal station transmits control information for the first data slot reservation to a minislot randomly selected from other than the minislots already assigned to other terminal stations, and the base station 1 of the minislot based on the control information. Is allocated for data slot reservation from the second time of the terminal station to the end of communication, and all terminal stations are notified of the assignment, and the terminal station controls the data slot reservation from the second time to the end of communication. A communication access method characterized by transmitting information to an assigned minislot.

2. The communication access method according to claim 1, wherein the assigned minislot is the same as the minislot that transmitted the control information for the first data slot reservation.

The terminal station transmits control information for data slot reservation for each communication quality to each mini-slot for transmitting control information, and the base station allocates data slots for each communication quality based on the control information. In a TDMA (Time Division Multiple Access) communication access method for transmitting data to a designated data slot,
The terminal station transmits control information for the first data slot reservation to a mini-slot randomly selected from other than the mini-slots already assigned to other terminal stations, and the data transmitted by the terminal station requires real-time characteristics. And, when the communication quality data is required to change the communication speed, the base station allocates one of the minislots for the data slot reservation from the second time of the terminal station to the end of communication based on the control information, A communication access method characterized in that all terminal stations are notified of the assignment, and the terminal station transmits control information for data slot reservation from the second time to the end of communication to the assigned minislot.

4. The communication access method according to claim 3, wherein the assigned minislot is the same as the minislot that transmitted the control information of the first data slot reservation.

It consists of a base station and a plurality of terminal stations, and forms a minislot for transmitting data slot reservation control information and a data slot for transmitting data on the uplink from the terminal station to the base station. In a TDMA (Time Division Multiple Access) communication system in which a time slot for notifying control information of a base station and a data slot for transmitting data are formed in the downlink to the terminal station,
The base station allocates one of the minislots for the data slot reservation from the second time of the terminal station to the end of communication based on the control information from the terminal station, and notifies all terminal stations of the allocation. The terminal station transmits control information for the first data slot reservation to a minislot selected at random from other than the minislots already assigned to other terminal stations, and A communication system comprising means for transmitting control information for data slot reservation from the first time to the end of communication to the assigned minislot.

6. The communication system according to claim 5, wherein the assigned minislot is the same as the minislot that has transmitted the control information for the first data slot reservation.

It consists of a base station and a plurality of terminal stations, and forms a minislot for transmitting data slot reservation control information and a data slot for transmitting data on the uplink from the terminal station to the base station. A time slot for notifying control information of the base station and a data slot for transmitting data are formed in the downlink to the terminal station, and data slot reservation and allocation are performed according to communication quality. Division Multiple Access) communication system,
When the data transmitted by the terminal station is data of communication quality requesting real time property and requesting a change in communication speed, the base station determines one of the minislots based on control information from the terminal station. Means for reserving data slots from the second time of the station until the end of communication, and means for notifying all terminal stations of the assignment, the terminal station controlling the first data slot reservation Information is transmitted to a randomly selected mini slot other than the mini slots already assigned to other terminal stations, and control information for data slot reservation from the second time to the end of communication is transmitted to the assigned mini slot. A communication system comprising means for performing

The communication system according to claim 7, wherein the assigned minislot is the same as the minislot that transmitted the control information for the first data slot reservation.

A terminal station used in a TDMA (Time Division Multiple Access) communication system, which transmits control information for data slot reservation for each frame to a minislot for transmitting control information, and a base station based on the control information In a terminal station that transmits data to a data slot assigned by
Means for transmitting control information for the first data slot reservation to a mini-slot selected at random from other than the mini-slots already assigned to other terminal stations, and control for data slot reservation from the second time to the end of communication Means for transmitting information to a minislot allocated by the base station.

A terminal station used in a TDMA (Time Division Multiple Access) communication system, which transmits control information for data slot reservation by communication quality for each frame to a mini-slot for transmitting control information, and based on the control information In the terminal station that transmits data to the data slot allocated by the base station, if the data to be transmitted is data of communication quality that requires real-time characteristics and a change in communication speed, the first data slot reservation Means for transmitting the control information of the data slot to a randomly selected mini-slot from other than the mini-slots already assigned to other terminal stations, and control information for data slot reservation from the second time to the end of communication is assigned by the base station. And a means for transmitting to the minislot.