JP2000354025A - 非同期通信ネットワークを介した同期データストリームの伝送における制御スリップ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 受信情報に対する影響が小さい時にスリップ
動作を実行すること。 【解決手段】 同期データストリームは、ＡＴＭネット
ワークなどの非同期通信ネットワーク１５の伝送パスを
介して、送信機１１から受信機１２、２０へ送信でき
る。このためには、送信機１１と受信機１２、２０が互
いに同期して、動作することが必要である。しかし、一
定のネットワーククロックへの同期化が、いつも可能で
あるわけではない。そのために、送信機１１と受信機１
２、２０のクロック速度の違いは、スリップ動作を実行
することで補償するが、このことは障害の原因となる。
本発明によると、スリップ動作は、送信された情報内容
に対するスリップの影響が小さい時間期間、例えば無音
間隔で実行される。このことは、前記時間期間を探すた
めに受信機１２、２０に到着したデータストリームを監
視し、好ましくは、前記時間期間にスリップ動作を実行
することで達成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、請求項１のプリア
ンブルに記載の非同期通信ネットワークの伝送パスを介
した非同期データストリームを送信する方法、および請
求項７のプリアンブルに記載のそのようなデータストリ
ームを受信する受信機に関する。

【０００２】

【従来の技術】非同期伝送方法を使用する広帯域通信ネ
ットワークが知られている。最も広く知られているこの
種の伝送方法は、ＡＴＭ（非同期転送モード）と呼ばれ
る。この方法の原理は、Ｇ．Ｋｏｃｈ ｅｔ ａｌによ
る論文、「ＡＴＭ：Ｓｃｈｌｕｓｓｅｌ ｚｕｍ 「Ｉ
ｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ−Ｈｉｇｈｗａｙ」」、Ｔｅｌｅ
ｋｏｍ Ｕｎｔｅｒｒｉｃｈｔｓｂｌａｔｔｅｒ、Ｖｏ
ｌ．４８、４／１９９５、ｐｐ．１９６−２０５に記述
されている。この方法によると、到来する情報のすべて
は、セルヘッダを備えた同一の長さのセルにパッキング
され、マルチプレクサを介して伝送回線上に送られる。

【０００３】テキストおよびデータ伝送などの時間が重
要ではない（ｔｉｍｅ−ｕｎｃｒｉｔｉｃａｌ）情報に
加えて、非同期通信ネットワークを通して、音声、ビデ
オ信号、等間隔の（ｉｓｏｃｈｒｏｎｏｕｓ）ビットス
トリームなどの時間が重要な（ｔｉｍｅ−ｃｒｉｔｉｃ
ａｌ）情報も送信できなければならない。この目的で、
ＡＡＬタイプ１（ＡＡＬ１）機能が、音声などの固定伝
送速度を有する連続時間サービス用に、第３のプロトコ
ル層「ＡＴＭアダプテーションレイヤ（ＡＡＬ）」で提
供される。

【０００４】上述の時間が重要な情報の伝送中、送信機
および受信機がお互いに同期して動作する必要がある。
さもなければ、データが伝送中に失われる可能性があ
る。受信機が、受信したデータストリームの平均クロッ
ク速度に同期するとき、その結果として生じる位相変化
が、最大許容限度を超過することもある。

【０００５】代替形態は、ターミナルの外部同期であ
る。しかしながら、これには一定のネットワーククロッ
ク、例えば、２ＭＨｚクロックなどが通信ネットワーク
において利用できる必要がある。しかし、それはいつも
利用できるとはかぎらない。例えば、ネットワーククロ
ックの不具合が生じると、時間が重要なサービスの場合
には、伝送中にデータの損失が生じる。さらに、例えば
国際的な接続の場合やローカルエリアネットワーク（Ｌ
ＡＮ）などの非同期伝送システムを通すＡＴＭ接続の場
合は、一定のネットワーククロックが利用できない可能
性がある。

【０００６】制御スリップ（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｓ
ｌｉｐ）を従来のパルス符号変調（ＰＣＭ）システムで
使用することで、同期の不具合の際または国際的なデー
タトラヒックでの周波数の違いを補償することが提案さ
れてきた。しかしながら、これでは伝送障害が発生して
しまう。具体的には、非同期伝送システムを通る伝送
中、結果として生じるスリップ速度が速すぎるのであ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、従来の技術よりも認知できる障害を少なくし
て、同期またはほぼ同期が取れている（独立同期または
等間隔）データストリームを、非同期通信ネットワーク
を通して送信できるようにする方法を提供することであ
る。本発明の他の目的は、このようなデータストリーム
を受信でき、さらに受信したデータストリームの情報の
内容が従来の技術の受信機よりも、伝送速度の変動によ
る影響を受けにくい、受信機を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】これらの目的は、それぞ
れ請求項１および請求項７の特徴によって達成される。
本発明の他の利点となる態様は、従属請求項で定義され
ている。

【０００９】本発明の具体的な利点は、すべての伝送速
度が利用可能で、一定したネットワークのタイミングが
必要ではなく、さらに本発明による方法が現存の通信ネ
ットワークで実施できる点である。

【００１０】本発明は、ＡＴＭリンクを通るＰＣＭ符号
化音声（ＰＣＭはパルス符号変調である）の伝送に特に
適している。

【００１１】本発明は、添付図面と共に記載されている
本発明の２つの実施形態についての以下の記述を参照す
ることで、より明らかになるであろう。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１を参照すると、それぞれマル
チプレクサ１３、１４に接続された２つのターミナル１
１、１２が示されている。２つのマルチプレクサ１３、
１４は、ＡＴＭの概念をベースとする通信ネットワーク
で相互に接続されている。２つのターミナルは、ＩＳＤ
Ｎの電話（ＩＳＤＮはサービス統合デジタル網である）
である。マルチプレクサ１３、１４は、従来の交換セン
ターのＡＴＭマルチプレクサである。ＡＴＭネットワー
ク１５を介して、デジタル音声伝送に対する６４ｋｂ／
ｓの伝送速度の双方向のＩＳＤＮリンクが確立されてお
り、ＩＳＤＮリンクを通して、ＰＣＭ符号化音声情報が
送信される。ＩＳＤＮリンクを通して、符号化音声情報
を含むデータストリームが、２つのターミナル間を送信
される。したがって、各ターミナルは、送信機および受
信機の両方の動作をする。しかし、わかり易くするため
に、ただ１つの伝送方向、すなわちターミナル１１から
ターミナル１２への方向のみが、以下の部分で考慮され
ることになる。したがって、ターミナル１１は、送信
機、そしてターミナル１２は、受信機と呼ぶ。

【００１３】エラーなしで音声を送信するためには、送
信機１１および受信機１２が、互いに同期して動作する
ことが必要である。しかしながら、同一の外部タイミン
グ基準に２つのターミナル１１、１２が同期すること
は、上記で説明したようにいずれの場合にも実現不可能
である。

【００１４】送信機１１および受信機１２は、各々自体
が、内部クロックソースを有し、該内部クロックソース
が、それぞれのクロック信号を生成する。送信機は、ロ
ーカルクロックの速度で、符号化音声情報を含む同期デ
ータストリームを生成する。データストリームは、ＡＴ
Ｍネットワークを介して受信機へ搬送される。そこで、
受信されたデータストリームは、バッファに書き込ま
れ、受信機のクロック速度で読み取られる。したがっ
て、受信機のクロックは、バッファを読み取るための読
取りクロックとして機能する。送信機と受信機間の周波
数の違いは、バッファの「オーバフロー」または「アン
ダーフロー」という結果になるはずである。「アンダー
フロー」は、バッファが一杯のときより速く読み取られ
ていたために、バッファが空きすぎていることを意味し
ていて、その結果、格納データ不足のためにもはや読取
り不可能になっている。このオーバフローまたはアンダ
ーフローを回避するために、バッファの充填レベルの上
側または下側しきい値に達したときにスリップ動作が実
行される。バッファの一部が二重に読み取られたり（正
のスリップ）、あるいはバッファの一部が読取りの間に
スキップされたり（負のスリップ）のいずれかが実行さ
れる。このようにして、バッファの充填レベルが、オー
バフローまたはアンダーフローが起こらない範囲に戻さ
れる。このようなスリップでは、データの損失が伴い、
音声通信の間に、例えばカチャという音のような障害が
発生する。

【００１５】データストリームの内容に対するスリップ
の影響を最小限にするための本発明の基本的な考えは、
データの内容への影響が最小限であるときに、スリップ
動作を正確に実行するために、データストリームを「傍
受する（ｌｉｓｔｅｎ ｉｎｔｏ）」ことである。例え
ば、音声通信において、データの内容への影響が最小限
であるのは、無音間隔の場合である。したがって、本発
明によればスリップ動作は、認知できる障害を生じさせ
ない瞬間に実行される。

【００１６】記載したように動作する受信機２０の実施
形態が、図２に示してある。受信機２０には、受信した
データストリームを格納するバッファ２１、およびバッ
ファ２１を読み取るクロック信号を生成するクロックソ
ース２２が含まれる。データストリームの書込みは、通
常の方法で行われ、ここでは論じない。

【００１７】クロックソース２２は、２ＭＨｚの周波数
を生成する自走式水晶発振器である。本実施形態では簡
単なカウンタである読取りアドレスジェネレータ２３
が、バッファ２１の読取りのために読取りアドレスを生
成する。監視デバイス２４は、読み取られたデータスト
リームを監視し、送信されたデータ内容に対するスリッ
プの影響が小さい時間期間を検出する。本実施形態で
は、送信終了時において、無音間隔、すなわち利用者が
話していない間隔が検出される。制御回路２５は、バッ
ファ２１の充填レベルを監視し、充填レベルが上限しき
い値より上に上昇したり、または下限しきい値より下に
下降したりするときで、同時に無音間隔が現れた場合
に、スリップ動作を実行する。スリップ動作で、読取り
アドレスジェネレータ２３の現在のアドレス値は、制御
回路２５により、所定値、例えば１つのフレームの長さ
に相当する値の単位で、単に増加（正のスリップ）また
は減少（負のスリップ）する。無音間隔が起こることな
く、バッファの充填レベルが所定値以上に、それぞれし
きい値より上昇したり、下降したりする場合、必要なら
ば、スリップ動作は、無音間隔以外でも実行可能であ
る。このようにすることで、無音間隔が起こらない場合
でさえ、バッファのオーバフローまたはアンダーフロー
を回避することができる。しかしながら、スリップ動作
は、監視デバイス２４で検出される無音間隔の間に実行
されることが好ましい。これによって、送信されたデー
タストリームの情報内容に対するスリップの影響は、最
小限に抑えられる。

【００１８】上述したモジュール２１−２５は、受信機
２０のインターフェイス回路に組み込まれることが好ま
しい。バッファから読み取られたデータは、受信機２０
のデジタルアナログコンバータ２６へ供給される。Ｄ／
Ａコンバータ２６で生成されるアナログ信号は、外部ス
ピーカ２７で再生される。

【００１９】スリップ動作を実行することで、同時に２
つ以上のフレームをスキップすることも可能である。バ
ッファの充填レベルは、スリップ動作を実行することで
中央に寄せられ、その結果、バッファのほぼ半分が一杯
になっていることが好ましい。フレーム化されてない信
号の場合、読み取り中のスリップによるデータストリー
ムの任意の部分のスキップまたは反復が可能で、その場
合の長さは、バッファがその後再度中央になるように選
択することが好ましい。データストリームが平均してそ
のパルス速度で受信される送信機のクロックと受信機の
クロックとの間の連続した、すなわち不変でほぼ一定の
周波数オフセットが、検出される場合、バッファの充填
レベルを、スリップ動作によってバッファの反対側の限
界まで持っていくことには、利点がある。このことで、
次のスリップ動作までの時間期間が長くなる。しかしな
がら、不規則な位相の変動が生じた場合は、バッファの
充填レベルを中央に寄せることがより良い解決策であ
る。

【００２０】無音間隔の検出は、例えば統計的なマルチ
プレクサまたは衛星通信で、それ自体が知られているの
で、本明細書では詳細には述べないことにする。本発明
は、符号化した音声以外に、例えばビデオデータ等のデ
ータ内容でも使用することができる。その場合、スリッ
プ動作は、データパケット間のアイドル状態の間隔で実
行される。したがって、監視デバイスは、データパケッ
ト間のアイドル状態の間隔を検出することになる。

【００２１】無音間隔およびデータパケット間のアイド
ル状態の間隔は、発見的に（ｈｅｕｒｉｓｔｉｃａｌｌ
ｙ）検出される。したがって、無音間隔またはアイドル
状態の間隔が発生しないために、あるいは、無音間隔ま
たはアイドル状態の間隔が誤って検出されるために、ス
リップ動作が誤った場所で実行される可能性がある。こ
れは、残余のエラー速度という結果になるが、残余のエ
ラー速度は、スリップ動作の決定がバッファの充填レベ
ルを基礎にしてのみ行われる場合よりも、小さくなる。

【００２２】前記実施形態において、その方法は図３の
流れ図で示すステップを含む。

【００２３】ステップ３０：送信機で、データストリー
ムが、第１のクロック速度で生成される。

【００２４】ステップ３１：データストリームが、非同
期通信ネットワークの伝送パスを介して送信される。

【００２５】ステップ３２：データストリームが、受信
機で受信される。

【００２６】ステップ３３：受信されたデータストリー
ムが、受信機のバッファへ書き込まれる。

【００２７】ステップ３４：バッファが、受信機で生成
された第２のクロック速度で読み取られる。

【００２８】ステップ３５：監視デバイスによって、デ
ータストリームの無音間隔が監視される。

【００２９】ステップ３６：バッファの充填レベルが上
限または下限しきい値に達したかどうかを判断するため
のチェックが行われる。上限または下限しきい値に達し
ない場合には、スリップ動作は実行されず、データスト
リームの通常どおりの受信が続けられる（ステップ３
２）。

【００３０】ステップ３７：いずれかのしきい値に達し
たとき、無音間隔の有無を調べるチェックが行われる。

【００３１】ステップ３９：無音間隔がある場合（ステ
ップ３７）、バッファの充填レベルを再度中央レベルに
するためにスリップ動作が実行される。その後、データ
ストリームの通常どおりの受信が続けられる（ステップ
３２）。

【００３２】ステップ３８：無音間隔がない場合（ステ
ップ３７）、バッファの充填レベルが、オーバフローま
たはアンダーフローしかねない点にまで、すでにしきい
値より上昇しているかまたは下降しているかどうかを調
べるチェックが行われる。上昇しているかまたは下降し
ている場合もやはり、ステップ動作が実行される（ステ
ップ３９）。そうではないときは、いかなるスリップ動
作も行われず、データストリームは、無音間隔を待つた
めに通常どおりの受信が続けられる（ステップ３２）。

【００３３】データストリームの終了ともに、すなわち
送信機がデータの送信を終えるときに、プロセスも終了
する。

【００３４】本発明による方法の好ましい実施形態で
は、受信したデータストリームを一時的に格納するため
に使用されるバッファの大きさは、送信機と受信機の間
の呼の確立の間に処理され、決定される。したがって、
利用可能なバッファの容量は、呼の確立の間に、ＡＡＬ
１機能のコンフィグレーションパラメータで表される。
このパラメータと送信機および受信機のクロックソース
の周波数の正確さとで、スリップ速度が決まる。スリッ
プ速度は、送信されるデータ内容の要件を満たすように
適合される。

【００３５】符号化音声の伝送に対して、２０ｐｐｍの
受信機のクロックソースの周波数の正確さで、バッファ
の容量を例えば５ｍｓと決めることもできる。これは、
６４ｋｂ／ｓの伝送速度で４０バイトのバッファの大き
さに相当する。これは、４分につき１つのスリップとい
うスリップ速度となる。したがって、スリップを非常に
高い確率で無音間隔に配置することができる。

【００３６】符号化ビデオ信号の伝送に対して、例え
ば、ビデオ会議の場合、受信側の周波数の正確さが１０
ｐｐｍで、バッファの容量を１００ｍｓと決めることが
できる。これは２Ｍｂ／ｓの伝送速度で２５６ｋバイト
のバッファの大きさに相当する。したがって、スリップ
は約２．８時間後に起きることになり、すなわちスリッ
プ動作は、ほとんどビデオ会議の終了後にのみ実行され
ることになり、したがって全く実行されないことにな
る。

【００３７】上述の第１の実施形態は、音声呼がＡＡＬ
１の機能の支援で、ＡＴＭネットワークを介して、単独
で確立されることを想定している。このコンフィグレー
ションにおいて、本発明には、例えば共通のネットワー
クタイミングを利用できないような国際的な接続の場
合、またはネットワーククロックの不具合が生じた場合
に利点がある。以下の部分には、本発明の第２の好まし
い実施形態を記載する。

【００３８】図１に類似した図４は、２つのターミナル
４１および４２を示している。第１のターミナル４１
は、ＡＴＭネットワークである第１の通信ネットワーク
４５に直接接続している。第２のターミナル４２は、マ
ルチプレクサ４４に接続している。マルチプレクサ４４
は、時分割多重化を使用する従来のパルス符号変調信号
を送信するために、通信ネットワーク４６（ＰＣＭネッ
トワーク）に接続されている。２つのネットワーク４
５、４６は、ネットワーク要素ＩＷＵ４７を介して相互
接続されている。ネットワーク要素４７は、２つのネッ
トワーク４５、４６の間の接続を行い、その機能のゆえ
にゲートウエイまたは網間接続装置（ＩＷＵ）と呼ぶこ
ともできる。２つのターミナルは、ＩＳＤＮ電話であ
る。２つのターミナル間では、６４ｋｂの音声リンクが
確立される。そのために、ネットワーク要素４７は、Ａ
ＴＭネットワークとローカルエリアネットワークの間の
相互動作を確実なものにしなければならない（網間接続
機能）。

【００３９】最初に、第１のターミナル４１から第２の
ターミナル４２への「上り」方向のみを考慮することに
する。第１のターミナルは、送信機として動作し、ＡＴ
Ｍネットワーク４５を介して同期データストリームを送
信している。データストリームは、ＡＡＬ１の機能を使
用して６４ｋｂ／ｓの「回路エミュレーション」で、Ａ
ＴＭネットワークを介して送信される。ネットワーク要
素４７は、データストリームを受信するが、ＡＴＭネッ
トワークを通じたクロック信号の伝送の正確さは必ずし
も十分ではない可能性があるので、データストリームを
再び同期しなければならない。

【００４０】ネットワーク要素４７で使用されるクロッ
ク速度は、ＰＣＭネットワーク４６のクロック速度であ
る。第１のターミナル４１とネットワーク要素４７のク
ロック速度の違いは、データストリームの一時的な格納
のために使用されるバッファでオーバフローまたはアン
ダーフローが起こりそうな場合に、スリップ動作で補償
される。ネットワーク要素４７は、ＰＣＭ信号のタイム
スロットとして６４ｋｂ／ｓの伝送速度で新たに同期し
たデータストリームを、ＰＣＭネットワーク４６を介し
てターミナル４２へ送信する。

【００４１】ネットワーク要素４７のブロック図が、図
５に示されている。受信したデータストリームに対して
タイミングを提供するのに必要とされるモジュールのみ
が示されている。インターフェイス回路などの他のモジ
ュールは、理解しやすいように示していない。構造は、
図２でターミナル用に示しているものと類似している。
ネットワーク要素４７には、受信したデータストリーム
を一時的に格納するバッファ５１および読取りアドレス
ジェネレータ５３があり、読取りアドレスジェネレータ
５３は、ＰＣＭネットワークから外部クロック信号ＰＣ
Ｍ−ＣＬＫ、５２の供給を受ける。したがって、この場
合のクロックソースは、ＰＣＭネットワークから受信し
たデータストリームからのクロック信号を入手するクロ
ック復元回路である。

【図面の簡単な説明】

【図１】２つのターミナル、すなわち同期データストリ
ームの送信機および受信機が、非同期通信ネットワーク
を介して相互接続される本発明の第１の実施形態を示す
図である。

【図２】本発明による受信機のブロック図である。

【図３】本発明による方法の流れ図である。

【図４】２つのターミナルが、ＡＴＭネットワークおよ
びローカルエリアネットワークを介して相互接続され
る、本発明の第２の実施形態を示す図である。

【図５】ＡＴＭネットワークとローカルエリアネットワ
ークの間のネットワーク要素のブロック図である。

【符号の説明】

１１、４１ 送信機 １２、２０、４２ 受信機 １３、１４、４４ マルチプレクサ １５、４５ ＡＴＭネットワーク ２１、５１ バッファ ２２ クロックソース ２３、５３ 読取りアドレスジェネレータ ２４、５４ 監視デバイス ２５、５５ 制御回路 ２６ デジタルアナログコンバータ ２７ 外部スピーカ ４７ ゲートウエイまたは網間接続装置 ５２ 外部クロック信号ＰＣＭ−ＣＬＫ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 非同期通信ネットワーク（１５）の伝送
   パスを介して、各々がそれ自体のクロック信号を使用し
   て送信機（１１）から受信機（１２、２０）へ少なくと
   もほぼ同期化されたデータストリームを送信する方法で
   あり、 送信機（１１）と受信機（１２、２０）のクロック信号
   間の周波数の違いを補償するためにスリップ動作を実行
   する（３９）方法であって、 送信されたデータ内容に対するスリップの影響が小さい
   時間期間を検出する（３５）ために、受信機（１２、２
   ０）に到着したデータストリームを監視し、 好ましくは、スリップ動作が、そのような検出された時
   間期間に実行されることを特徴とする方法。
2. 【請求項２】 符号化音声が、データストリームのデー
   タ内容として送信され、スリップの影響が最小限の時間
   期間として、無音間隔が検出される請求項１に記載の方
   法。
3. 【請求項３】 符号化ビデオ信号が、データストリーム
   のデータ内容として送信され、スリップの影響が最小限
   の時間期間として、ビデオ信号のパケット間のアイドル
   状態の間隔が検出される請求項１に記載の方法。
4. 【請求項４】 受信機（１２、２０）で、データストリ
   ームが、バッファ（２１）に一時的に格納され、バッフ
   ァ（２１）の充填レベルを、各スリップ動作の実行によ
   って中央に寄せる請求項１に記載の方法。
5. 【請求項５】 受信機（１２、２０）で、データストリ
   ームが、バッファ（２１）に一時的に格納され、バッフ
   ァ（２１）の充填レベルが、送信機（１１）と受信機
   （１２、２０）のクロック信号間のほぼ一定の周波数の
   違いを補償するために実行される各スリップ動作によっ
   てバッファ（２１）の反対側の限界になる請求項１に記
   載の方法。
6. 【請求項６】 送信機（１１）と受信機（１２、２０）
   の間で呼が確立される間に、受信したデータストリーム
   を一時的に格納するのに使用されるバッファ（２１）の
   容量が決められる請求項１に記載の方法。
7. 【請求項７】 非同期通信ネットワーク（１５）の伝送
   パスを介して、少なくともほぼ同期化されたデータスト
   リームを受信する受信機（１２、２０）であり、 受信したデータストリームを一時的に格納するバッファ
   （２１）と、バッファ（２１）を読み取るクロック信号
   を生成するクロックソース（２２）と、バッファ（２
   １）の充填レベルが上側しきい値より上昇したときまた
   は下側しきい値より下降したときに、スリップ動作を実
   行する手段（２５）とを備える受信機（１２，２０）で
   あって、 データストリームを監視し、送信されたデータ内容に対
   するスリップの影響が小さい時間期間を検出する監視デ
   バイス（２４）が、好ましくは、スリップがそのように
   検出された時間期間に実行されるように、スリップ動作
   を実行する手段（２５）を制御することを特徴とする受
   信機（１２，２０）。