JP2003234778A

JP2003234778A - パケット交換原理によるデータ通信システム

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Publication number: JP2003234778A
Application number: JP2002364111A
Authority: JP
Inventors: Marc Duranton; マルク、デュラントン; Laurent Pasquier; ローラン、パスキエ; Valerie Rivierre; バレリ、リビエール; Qin Zhao; キン、ザオ
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2001-12-20
Filing date: 2002-12-16
Publication date: 2003-08-22
Also published as: FR2834162A1; US20030123445A1; US7319697B2; KR20030053006A; EP1324562A1

Abstract

(57)【要約】【課題】データ送信装置とデータ受信装置の間にあ
る、これまでより単純で効率的な通信システムを提案す
ることである。【解決手段】データは、それぞれヘッダを含む複数の
パケットに分割されて送信される。第１経路設定装置
（１２）の送信部には、ヘッダの少なくとも１つのパラ
メータの値を記憶しその値に対応する符号化値を送信す
る第１記憶手段と、非符号化値を再符号化し、符号化値
が通信リンク（１５）に沿って送信された後で再符号化
値を符号化値の代わりに記憶する第１エントロピー符号
化圧縮手段と、が含まれる。第２経路設定装置（１３）
の受信部には、通信リンクにより第１経路設定装置に接
続されて、通信リンク（１５）から到来する符号化値を
記憶してその符号化値に対応する非符号化値を送信する
第２記憶手段と、非符号化値を再符号化して、符号化値
の代わりに再符号化値を記憶する第２エントロピー符号
化圧縮手段とが含まれている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、データを経路設定
する複数の装置を備え、前記装置は通信リンクにより相
互接続され、前記データが、それぞれヘッダをもつパケ
ットにわけて送信されるデータ通信システムに関する。

【０００２】本発明はさらに、このような通信システム
においてデータを送受信するのにふさわしい経路設定装
置に関する。

【０００３】最後に、通信リンクにより相互接続される
送信装置と受信装置の間でデータを送信する方法に関す
る。

【０００４】本発明は、特に、パケット交換方式モデル
でデータを伝達する通信ネットワークに適用可能であ
る。

【０００５】

【従来技術】パケット交換方式プロトコルでは、メッセ
ージは、送信される前に、パケットに分割される。次い
で、各パケットは個別に送信されて、通信網の発信（ソ
ース）ノードから宛先ノードまでに異なる経路を進む場
合がある。１つのメッセージを構成するパケットがすべ
て宛先に到着すると、パケットすべてが集められて元の
メッセージが形成される。通信網は通常、パケット交換
方式技術に基づいている。他方、通常の電話事業は回路
交換技術に基づいている。この技術では、通信網上の２
つのノード間でのメッセージの送信には回線が１つ指定
される。回路交換が理想的なのは、データが迅速に送信
され、送信順に到着する必要がある場合である。パケッ
ト交換方式は、たとえばｅメール型のメッセージなど送
信時に遅延が許容されるデータに対しては、効率的で強
固である。

【０００６】パケット交換方式に基づく通信網では、メ
ッセージの経路設定工程で通信リンクを介して通信網の
送信ノードから受信ノードに送信される単位自体はパケ
ットである。経路設定方法によると、こうした複数のパ
ケットは、通信網上の各ノードで待ち行列に形成された
り、形成されなかったりし、各待ち行列は可能な最小の
長さに形成されるのが好ましい。各パケットにはヘッダ
とデータが含まれ、ヘッダは、発信ノードのアドレス
と、宛先ノードのアドレスと、パケットのサイズ、また
は、制御語、（パケットのサイズが固定されている場合
には、なし）と、メッセージ識別子と、パケット識別子
と、を含んでいる。

【０００７】しかし、ヘッダ自体がパケットのサイズを
左右する。その結果、複数のパケットに分割されたメッ
セージはオリジナルのメッセージより広い空間を占有す
ることになる。そのため、通信網の帯域幅が狭くなる。

【０００８】欧州特許出願第１０８１９１０号には、通
信網を介して複数のパケットにわけてデータを送信する
方法が記載されている。この方法には、複数のパケッ
ト、中でも、パケットヘッダを圧縮および解凍する工程
が含まれている。この方法では、ヘッダの圧縮は、エラ
ービット送信により前のパケットと現パケットの差を取
ることで実行される。受信ノードには、送信のエラーを
検出する役割がある。受信ノードは中間ノードにエラー
を知らせて、中間ノードがヘッダをもつパケットの圧縮
や解凍を決定する。

【０００９】この方法は、２つの連続するパケット間の
余剰時間を利用するが、構成によっては非効率なものも
あることが判明している。さらに、送信エラーを管理す
ると、この方法は実施が複雑になる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、デー
タ送信装置とデータ受信装置の間にある、これまでより
単純で効率的な通信システムを提案することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的のために、本
発明の通信システムは、前記ヘッダからの少なくとも１
つのパラメータの値を記憶し、それに対応する符号化値
を送信する第１記憶手段と、非符号化値を再符号化し
て、符号化値が通信リンクに沿って送信された後で、再
符号化値を符号化値の代わりに記憶する第１エントロピ
ー符号化圧縮手段とを含む第１経路設定装置の送信部分
と、前記第１経路設定装置と通信リンクで接続され、通
信リンクから到来する符号化値を記憶し、それに対応す
る非符号化値を送信する第２記憶手段と、前記非符号化
値を再符号化して、再符号化コードを符号化値の代わり
に記憶する第２エントロピー符号化圧縮手段とを含む第
２経路設定装置の受信部分とを備えたことを特徴とす
る。

【００１２】本発明は、送信または受信モードで動作す
る通信システムの各経路設定装置において、ヘッダのエ
ントロピー符号化圧縮率を修正して、その圧縮率を通信
リンク上にある確率で存在するヘッダに適用できる。し
たがって、送信中に、パケットヘッダは複数回符号化さ
れている。というのは、２つの装置間の各通信リンクは
それぞれ確率が異なるからである。このような適用式符
号化を用いると、補足情報を追加することなく、結果と
して通信網の帯域幅を削減することなく、データが送信
される効率が単純な方法で高まることになる。

【００１３】本発明の上記および他の態様は、以下に記
載の実施形態から明らかになるとともに解明されること
になるであろう。ただし、以下の実施形態は発明を限定
するものではない。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明は、しばしば通信網とも呼
ばれる通信システムに関する。この通信システムには、
パケット交換方式原理に基づいてデータメッセージを経
路設定する装置が含まれている。こうした経路設定装置
−−しばしば通信網のノードと呼ばれる−−は、たとえ
ば、スイッチやプロセッサである。

【００１５】本発明は、エントロピー符号化によりパケ
ットヘッダを符号化する原理に基づいている。このエン
トロピー符号化は、たとえば、当業者には周知の原理に
基づいたランレングス（run-length）符号化、ハフマン
符号化、または算術符号化である。この動的符号化は、
ヘッダの少なくとも１つのパラメータに作用する。この
符号化は、宛先ノードのアドレスと、発信ノードのアド
レスと、パケットのサイズ（ただし未固定の場合）に作
用するのが好ましい。理論上は、メッセージやパケット
識別子を圧縮するのはそれほど有益ではない。したがっ
て、通信網上の２つのノード間の通信リンクに沿って所
定のヘッダをもつパケットが通信される頻度が高くなる
ほど、エントロピー符号化によりわずかな数のビットで
前記ヘッダが符号化されやすくなる。エントロピー符号
化により、従来技術と比較すると、本発明による通信シ
ステムの効率が高まる。というのは、ある程度、メモリ
効果が前のパケットだけに制限されていないからであ
る。

【００１６】本発明の実施形態を説明するために、通信
網の単純化構造を示す図１を考える。前記通信網は、ア
ドレスが＠Ｓの発信ノード１１を含み、発信ノード１１
はアドレスが＠Ｄの宛先ノード１４にパケット化された
メッセージを送信する。メッセージの各パケットは個別
に送信され、発信ノードから宛先ノードへの様々な経路
を通過する。パケットの中には、しばしば、中間通信リ
ンク１５を介して中間送信ノード１２から中間受信ノー
ド（ＩＲ）１３に進むものがある。点線は、いくつかの
他の中間ノードを介して１つのパケットが進む経路を表
している。

【００１７】中間送信ノード１２は、中間通信リンク１
５に沿って送信するメッセージと、発信ノードアドレス
が＠Ｓで、宛先ノードアドレスが＠Ｄで、サイズがＳで
あるメッセージ中のパケットの比率と、を知ることがで
きる。中間受信ノード１３も、中間通信リンク１５に沿
って受信するメッセージと、上記に指定された特徴をも
つパケットの比率とを知ることができる。この目的のた
めに、中間送受信ノードは、符号化の変化に関連する情
報の送信が不必要になるように同じエントロピー符号化
方法を使用している。エントロピー符号化の方法が通信
網の各通信リンクに適用される場合には、上記に指定さ
れた特徴を備えたパケットヘッダが、異なる通信リンク
に沿って進む周波数に応じて、異なる符号で圧縮され
る。

【００１８】標準通信網では、経路設定装置は、一般
に、図２に示すように、以下の方法で実施される。経路
設定装置の入力ポート２０，２１の１方に到着するパケ
ットは、通信網の型に応じて、レジスタ２２または待ち
行列に記憶される。次いで、パケットのヘッダの宛先ノ
ードアドレスと他の関連パラメータがアドレス復号器
（ＡＳＤ）２３に送信される。このアドレス復号器は宛
先アドレスを復号し、データパケットを出力する出力ポ
ート２７，２８を制御するコントローラ（ＣＴＲＬ）２
６に信号を送信する。パケット２４，２５中のデータの
項目は、レジスタ２２を介して入力ポート２０，２１か
ら到来し、次いで、マルチプレクサ２９の入力端に送ら
れる。各マルチプレクサは、どの入力端が選択されるか
を指示するコントローラ２６により制御される。

【００１９】必要な場合には、アドレス復号器は、パケ
ットが固定サイズではない場合にパケットのサイズなど
データの他の項目も復号し、コントローラにその結果を
通知する。コントローラは、パケットのサイズが固定の
場合でさえ、パケットのサイズパラメータを必要とす
る。これは、データ送信の開始時や前記送信の停止時を
知る必要があるためである。通信網の中には、サイズは
固定化されているがパケット中のナンバーは固定化され
ていないサブパケットを使用するものもある。この場合
には、パケットヘッダには、サブパケットが第１，第２
または最後のものであるかどうかを示す制御語が複数個
含まれている。こうした制御語は、コントローラが十分
な動作をするのに必要な情報を形成する。

【００２０】たとえば、発信ノードアドレスなどの、パ
ケットヘッダにおけるいくつかのパラメータは、この段
階では必ずしも必要ではない。しかし、当業者には明ら
かなことであるが、パケットヘッダのパラメータが必要
かどうかは、通信網の特性に依存している。

【００２１】図３は、受信モードで動作する本発明によ
る交換装置を示す。このために、図２に示す受信部分２
０１は以下のように修正された。

【００２２】パケットが経路設定装置の入力ポート２０
に到着すると、レジスタ２２に記憶される。宛先ノード
アドレスなどの、ヘッダの少なくとも１つのパラメータ
を含むパケット中のデータは、設計者により事前設定さ
れたエントロピー符号化方法により圧縮される。そのよ
うに符号化された宛先ノードアドレスは記憶手段により
送信される。好適実施形態では、記憶手段は参照用テー
ブル（ＬＵＴ）３１を備えている。このテーブルには、
第１コラムの宛先ノードのアドレスの符号化値と、第２
コラムの符号化値に対応する宛先ノードのアドレスの完
全値、すなわち、非符号化値とが記憶されている。エン
トロピー符号化には、このアドレスの任意の符号化値に
対応するテーブル中の宛先コードのアドレスの１つだけ
の完全値が存在する。次いで、アドレスの完全値は、上
記の原理と同一の原理に基づいて動作するアドレス復号
器２３に送られる。この完全値は圧縮手段３２によって
も読み取られる。これらの圧縮手段は所定のエントロピ
ー符号化方法により動作して、アドレスの完全値を再符
号化するよう動作する。エントロピー符号化により生成
された再符号化値がテーブルにある符号化値とは異なっ
ている場合には、再符号化値が、参照用テーブルの符号
化値の代わりに記憶される。

【００２３】図４は、送信モードで動作する本発明によ
る交換装置を示す。この目的のため、図２に示す送信部
２０２が以下のように修正されている。

【００２４】マルチプレクサ２９は、データを送信すべ
きであるという入力があったことをマルチプレクサ自体
に示すコントローラ（ＣＴＲＬ）２６により制御され
る。交換装置には、第１コラムの宛先ノードのアドレス
の完全値と、第２コラムの所定のエントロピー符号化方
法により上記完全値が符号化されている値とを記憶する
参照用テーブル（ＬＵＴ）４２が含まれている。交換装
置にはさらに、エントロピー符号化圧縮用の手段４３が
含まれている。このエントロピー符号化圧縮用の手段４
３は完全値を再符号化するものである。参照用テーブル
により、データのパケットが経路に沿って移動するのに
応じて宛先アドレスの符号化が変わる。エントロピー符
号化により生成された再符号化値がテーブルにある符号
化値とは異なる場合には、符号化値が送信された後で、
再符号化値が前記符号化値の代わりに記憶される。この
目的のために、遅延回路４１によりアドレスの完全値が
遅延されるので、アドレスの符号化値が通信リンクに沿
って前記テーブルにより送信される前に前記テーブルが
変わることはない。

【００２５】図４と図３が中間送信ノード１２および受
信ノード１３のそれぞれの送信および受信部を示してい
ると仮定すると、圧縮手段が同じエントロピー符号化方
法を実施し同じヘッダパラメータを受け取るので、上記
圧縮手段により制御される参照用テーブルは所与の時点
で同じ値をもつことになる。

【００２６】本発明は、データの経路設定する装置１
１，１２，１３，１４を含む通信システムでデータを送
信する方法にも関する。上記方法は、第１経路設定装置
１２の送信部において、前記ヘッダの少なくとも１つの
パラメータの値を記憶して、その値に対応する符号化値
を送信する記憶工程と、上記非符号化値を再符号化し
て、上記符号化値が通信リンク１５に沿って送信された
後で前記符号化値の代わりに前記再符号化値が記憶され
るエントロピー符号化圧縮工程と、を含み、第１経路設
定装置に通信リンク１５により接続されている第２経路
設定装置１３の受信部において、通信リンク１５から到
来する符号化値を記憶し、上記符号化値に対応する非符
号化値を送信する記憶工程と、上記非符号化値を再符号
化し、上記符号化値の代わりに上記再符号化値が記憶さ
れるエントロピー符号化圧縮工程と、を含んでいる。

【図面の簡単な説明】

【図１】通信網を示す図である。

【図２】当業者に周知の交換装置の一例を表す通信網の
ノードを示す構成図である。

【図３】受信モードで動作する本発明による交換装置を
示す構成図である。

【図４】送信モードで動作する本発明による交換装置を
示す構成図である。

【符号の説明】

１１発信ノード１２中間送信ノード１３中間受信ノード１４宛先ノード１５中間通信リンク２２レジスタ２６コントローラ２９マルチプレクサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者マルク、デュラントンフランス国シュレーヌ、リュ、デ、キャリエール、50、バティマン、ウ (72)発明者ローラン、パスキエフランス国アニエール‐シュール‐セーヌ、アブニュ、フラシャ、55 (72)発明者バレリ、リビエールフランス国バンセンヌ、リュ、ルイ、ベスケル、17 (72)発明者キン、ザオフランス国シャラントン、ル、ポン、リュ、ド、パリ、193 Ｆターム(参考） 5J064 AA01 BA09 BC01 BD02 5K030 GA04 HA08 HD03 JA05 KA05 KX11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】通信リンクにより相互接続されている、デ
ータを経路設定する装置を含み、前記データはそれぞれ
ヘッダをもつ複数のパケットにわけて送信されるデータ
通信システムであって、前記ヘッダの少なくとも１つのパラメータの値を記憶
し、前記値に対応する符号化値を送信する第１記憶手段
と、前記非符号化値を再符号化して、前記再符号化値
を、前記符号化値が通信リンクに沿って送信された後
で、前記符号化値の代わりに記憶する第１エントロピー
符号化圧縮手段とを含む第１経路設定装置の送信部と、前記通信リンクにより前記第１経路設定装置に接続され
ている第２経路設定装置の受信部であって、前記通信リ
ンクから到来する符号化値を記憶し、前記符号価値に対
応する非符号化を送信する第２記憶手段と、前記非符号
化値を再符号化して、前記再符号化値を前記符号化値に
代わりに記憶する第２エントロピー符号化圧縮手段とを
含む第２経路設定装置の受信部と、を備えたことを特徴とするデータ通信システム。
【請求項２】前記第２エントロピー符号化圧縮手段はさ
らに、送信する符号化値を待っている間に対応する再符
号化値を一時的に記憶する遅延回路も備えていることを
特徴とする請求項１記載の通信システム。
【請求項３】通信リンクに沿って符号化データを送信
し、前記符号化データはそれぞれヘッダをもつ複数のパ
ケットにわかれて送信される経路設定装置であって、前記ヘッダの少なくとも１つのパラメータの値を記憶し
て、前記値に対応する符号化値を送信する第１記憶手段
と、前記非符号化値を再符号化して、前記再符号化値を、前
記符号化値が前記通信リンクに沿って送信された後で、
前記符号化値の代わりに記憶する第１エントロピー符号
化圧縮手段と、を含むことを特徴とする経路設定装置。
【請求項４】前記第２エントロピー符号化手段はさら
に、送信する符号化値を待っている間に対応する再符号
化値を一時的に記憶する遅延回路も含むことを特徴とす
る請求項３記載の経路設定装置。
【請求項５】通信リンクを介して符号化データを受け取
り、前記データはそれぞれヘッダをもつ複数のパケット
にわかれて送信される経路設定装置であって、前記ヘッドの少なくとも１つのパラメータのエントロピ
ー符号化により符号化された値を記憶し、前記値に対応
する非符号化値を送信する記憶手段と、前記非符号化値を再符号化して、前記再符号化値を前記
符号化値の代わりに記憶するエントロピー符号化圧縮手
段とを含むことを特徴とする経路設定装置。
【請求項６】データを経路設定する装置を含み、前記デ
ータをそれぞれヘッダをもつ複数のパケットにわけて送
信する通信システムにおいて前記データを送信する方法
であって、第１経路設定装置の送信部で、前記ヘッダの少なくとも
１つのパラメータの値を記憶し、前記値に対応する符号
化値を送信する記憶工程と、前記非符号化値を再符号化
して、前記符号化値が通信リンクに沿って送信された後
で、前記再符号化値を前記符号化値の代わりに記憶する
エントロピー符号化圧縮工程とを行い、前記通信リンクにより前記第１経路設定装置に接続され
ている第２経路設定装置の受信部で、前記通信リンクか
ら到来する前記符号化値を記憶して、前記符号化値に対
応する非符号化値を送信する記憶工程と、前記非符号化
値を再符号化し、前記符号化値の代わりに前記再符号化
値を記憶するエントロピー符号化圧縮工程と、を行うこ
とを特徴とする方法。