JP2005210289A - データ通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】 電話回線の物理速度以上のスループットを実現できるデータ通信システムを提供する。
【解決手段】 ＡＴＭセルフォーマットからなる上りデータの圧縮、及び圧縮された下りデータを解凍してＡＴＭセルフォーマットのデータを復元する第１の圧縮／解凍部を備えた、加入者側に設置されるモデムであるＡＴＵ-Ｒと、ＡＴＭセルフォーマットからなる下りデータの圧縮、及び圧縮された上りデータを解凍してＡＴＭセルフォーマットのデータを復元する第２の圧縮／解凍部を備え、圧縮後の上りデータ及び圧縮後の下りデータをＡＴＵ−Ｒとの間で送受信する、局側に配置される集線装置であるＤＳＬＡＭとを有する構成とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、既設の電話回線を利用してユーザに高速なデータ通信サービスを提供するためのデータ通信システムに関する。

既設の電話回線用のメタリックケーブルを使用してメガビットクラスのデータ伝送速度を実現するための技術としてＡＤＳＬ（Asymmetric Digital Subscriber Line）が広く知られている。例えば、図６に示すようなＡＤＳＬシステムを構築することで、ユーザに高速なデータ通信サービスを提供することが可能になる。

図６はＡＤＳＬシステムの一構成例を示すブロック図である。なお、図６に示すＡＤＳＬシステムは、ユーザが利用する２台のパーソナルコンピュータ４ａ、４ｂに対してインターネットサービス（パケットサイズ：64byte〜1518byte）を提供する構成例を示している。

図６に示すように、ＡＤＳＬシステムは、ユーザが利用する端末装置であるパーソナルコンピュータ（ＰＣ）４ａ、４ｂと接続されるＡＴＵ−Ｒ（ADSL Transceiver Unit, Remote terminal end）３と、ＡＴＵ−Ｒ３と電話回線（ＡＤＳＬ回線）を介して接続され、インターネットサービスを提供するブロードバンドアクセスサーバ装置（ＢＡＳ）１等と基幹回線を介して接続されるＤＳＬＡＭ（Digital Subscriber Line Access Multiplexer：ディジタル加入者回線アクセス多重化装置）２とを有する構成である。

ＡＴＵ−Ｒ３は、加入者側に設置されるＡＤＳＬモデムであり、ユーザの端末装置とはイーサネット（Ethernet）やＵＳＢ（Universal Serial Bus）等の各種インタフェースによって接続される。また、ＤＳＬＡＭ２は、複数のＡＤＳＬ回線を収容する、局側に配置されて高速・大容量な基幹回線への橋渡しを行う集線装置であり、ブロードバンドアクセスサーバ装置１やルータ等の通信装置とＯＣ−３（ＳＯＮＥＴ）／ＳＴＭ−１（ＳＤＨ）等を介して接続される。なお、ＡＴＵ−Ｒ３やＤＳＬＡＭ２の一般的な構成については、例えば非特許文献１等に記載されている。

近年のＡＤＳＬシステムは、ＡＴＵ−ＲとＤＳＬＡＭ間を接続するＡＤＳＬ回線の物理速度の高速化が進み、例えば下り方向（ＤＳＬＡＭからＡＴＵ−Ｒ）の物理速度は、ＡＤＳＬサービス開始直後の１．５Ｍｂｐｓから８Ｍｂｐｓ、１２Ｍｂｐｓを経て２０Ｍｂｐｓに達し、更なる高速化も検討されている。
元山英幸、外４名、"ＡＤＳＬシステム"、FUJITSU ACCESS REVIEW Vol.1 No.1、［平成１６年１月１４日検索］、インターネット、＜URL : http://www.access.fujitsu.com/review/img_18/r2.pdf＞

図６に示したＡＴＵ−ＲとＤＳＬＡＭ間を接続する既設の電話回線（ＡＤＳＬ回線）は、通常、ＡＴＭ（Asynchronous Transfer Mode）網の一部であるため、これらの装置間ではＡＴＭセルのフォーマットでデータが送受信される。そのため、ＡＴＵ−ＲやＤＳＬＡＭでは、ブロードバンドアクセスサーバ装置とユーザの端末装置間でやり取りされるＩＰ（Internet Protocol）フォーマットのユーザデータをＡＴＭセルのフォーマットに変換するフレーム変換処理が必要であり、フレーム変換によってユーザデータにＡＴＭ用のヘッダ部が付加される。

したがって、ユーザデータ単体の伝送効率が低下し、電話回線の物理速度を高速化しても、実際のユーザデータのスループットは電話回線の物理速度以下となってしまう問題があった。

本発明は上記したような従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものであり、電話回線の物理速度以上のスループットを実現できるデータ通信システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明のデータ通信システムは、ＡＴＭセルフォーマットからなる上りデータの圧縮、及び圧縮された下りデータを解凍してＡＴＭセルフォーマットのデータを復元する第１の圧縮／解凍部を備えた、加入者側に設置されるモデムであるＡＴＵ-Ｒと、
ＡＴＭセルフォーマットからなる下りデータの圧縮、及び圧縮された上りデータを解凍してＡＴＭセルフォーマットのデータを復元する第２の圧縮／解凍部を備え、前記圧縮後の上りデータ及び前記圧縮後の下りデータを前記ＡＴＵ−Ｒとの間で送受信する、局側に配置される集線装置であるＤＳＬＡＭと、
を有する構成である。

このとき、前記第１の圧縮／解凍部は、
前記圧縮後の上りデータに、受信側でフレームの同期を確立するためのフレームビット及び受信側で伝送データの誤りを検出するためのＦＣＳビットをそれぞれ付加することで、前記ＤＳＬＡＭに送信するカプセル化したデータを生成し、
前記第２の圧縮／解凍部は、
前記圧縮後の下りデータに、受信側でフレームの同期を確立するためのフレームビット及び受信側で伝送データの誤りを検出するためのＦＣＳビットをそれぞれ付加することで、前記ＡＴＵ−Ｒに送信するカプセル化したデータを生成してもよい。

また、前記第１の圧縮／解凍部は、
前記ＡＴＭセルフォーマットからなる上りデータのうち、ヘッダ部のデータのみを圧縮し、該圧縮後のデータ及びペイロードに、受信側でフレームの同期を確立するためのフレームビット及び受信側で伝送データの誤りを検出するためのＦＣＳビットをそれぞれ付加することで、前記ＤＳＬＡＭに送信するカプセル化したデータを生成してもよく、
第２の圧縮／解凍部は、
前記ＡＴＭセルフォーマットからなる下りデータのうち、ヘッダ部のデータのみを圧縮し、該圧縮後のデータ及びペイロードに、受信側でフレームの同期を確立するためのフレームビット及び受信側で伝送データの誤りを検出するためのＦＣＳビットをそれぞれ付加することで、前記ＡＴＵ−Ｒに送信するカプセル化したデータを生成してもよい。

上記のように構成されたデータ通信システムでは、ＤＳＬＡＭの第２の圧縮／解凍部でＡＴＭセルフォーマットの下りデータを圧縮し、ＡＴＵ−Ｒの第１の圧縮／解凍部で圧縮された下りデータを解凍してＡＴＭセルフォーマットのデータを復元するため、ＤＳＬＡＭからＡＴＵ-Ｒへ送信されるユーザデータの伝送効率が向上し、ＤＳＬＡＭとＡＴＵ−Ｒとを接続する電話回線の物理速度以上の下りデータ通信サービスを実現できる。

同様に、ＡＴＵ-Ｒの第１の圧縮／解凍部でＡＴＭセルフォーマットの上りデータを圧縮し、ＤＳＬＡＭの第２の圧縮／解凍部で圧縮された上りデータを解凍してＡＴＭセルフォーマットのデータを復元するため、ＡＴＵ-ＲからＤＳＬＡＭへ送信されるユーザデータの伝送効率が向上し、ＡＴＵ−ＲとＤＳＬＡＭとを接続する電話回線の物理速度以上の上りデータ通信サービスを実現できる。

また、第１の圧縮／解凍部及び第２の圧縮／解凍部により、圧縮されたデータをカプセル化して互いに送信することで、信頼性の高いデータ通信サービスを提供できる。

さらに、ＡＴＵ−Ｒの第１の圧縮／解凍部及びＤＳＬＡＭの第２の圧縮／解凍部でＡＴＭセルのヘッダ部のデータのみを圧縮することで、上記と同様に電話回線の物理速度以上のデータ通信サービスを実現できると共に、ＡＴＵ−Ｒの第１の圧縮／解凍部及びＤＳＬＡＭの第２の圧縮／解凍部を簡易に、かつ安価に構成できる。

次に本発明について図面を参照して説明する。

図１は本発明のデータ通信システムの一構成例を示すブロック図である。なお、図１に示すデータ通信システムが有するＤＳＬＡＭ及びＡＴＵ−Ｒは、図６に示したＡＤＳＬシステムのＤＳＬＡＭ及びＡＴＵ−Ｒに相当する構成であり、それぞれ図６と同一の符号を付与している。

図１に示すように、本発明のデータ通信システムが有するＤＳＬＡＭ２は、光信号から電気信号または電気信号から光信号への変換を行う、ブロードバンドアクセスサーバ装置との通信インタフェースであるＯ／Ｅ変換部２１と、周知のＡＴＭ処理（ＡＴＭセルの生成、再送制御等）を実行するＡＴＭ処理部２２と、下りデータの圧縮、及び上りデータの解凍・復元を行う圧縮／解凍部２３と、ＡＤＳＬ回線を通してＡＴＵ−Ｒ３と送受信するためのＡＤＳＬ送受信部２４とを有する構成である。

また、本発明のデータ通信システムが有するＡＴＵ−Ｒ３は、ＡＤＳＬ回線を通してＤＳＬＡＭ２と送受信するためのＡＤＳＬ送受信部３１と、下りデータの解凍・復元、及び上りデータの圧縮を行う圧縮／解凍部３２と、復元したデータのルーティング処理を行うルーティング処理部３３と、ユーザの端末装置（ＰＣ）との通信インタフェースである端末側送受信部３４とを有する構成である。下りデータは下り方向（ＤＳＬＡＭ２からＡＴＵ−Ｒ３方向）に送信されるデータを示し、上りデータは上り方向（ＡＴＵ−Ｒ３からＤＳＬＡＭ２方向）に送信されるデータを示している。

本実施形態のデータ通信システムは、送信側でデータを圧縮し、受信側で圧縮されたデータを解凍・復元することで、ユーザデータの伝送効率を向上させ、ＡＴＵ−Ｒ３とＤＳＬＡＭ２間を接続するＡＤＳＬ回線の物理速度以上のデータ伝送を実現する。

圧縮／解凍部２３、３２で実施するデータの圧縮方法、解凍方法、並びにＡＴＭセルデータのルーティング方法については周知の技術を用いればよく、どのような方法を用いても本発明の特徴を制限するものではないため、ここではその詳細な説明は省略する。

なお、図１では、説明を容易にするためにブロードバンドサーバ装置からユーザの端末装置へ向けて下りデータを送信する場合を想定した構成を示しているが、ＡＴＵ−Ｒ３及びＤＳＬＡＭ２は、ブロードバンドサーバ装置やユーザの端末装置に対応する処理を除けば、ＡＴＭセルに対して同様の処理を実行する構成である。すなわち、ユーザの端末装置からブロードバンドサーバ装置等へ向けて上りデータを送信する場合、ＡＴＵ−Ｒ３は不図示のＡＴＭ処理部によりＡＴＭセルを生成し、ＤＳＬＡＭ２は不図示のルーティング処理部により復元後のＡＴＭセルデータを送信先の通信装置へルーティングする。

次に、図１に示した本発明のデータ通信システムの動作について図２及び図３を用いて説明する。なお、以下ではブロードバンドサーバ装置からユーザの端末装置へ向けて下りデータを送信する場合を例にしてＡＴＵ−Ｒ３及びＤＳＬＡＭ２の動作を説明する。

図２は本発明のデータ通信システムで用いる圧縮データのフォーマットを示す模式図であり、図３は図１に示した圧縮／解凍部で生成するカプセル化後のデータの一構成例を示す模式図である。

ＤＳＬＡＭ２は、ブロードバンドサーバ装置からユーザデータを受信すると、ＡＴＭ処理部２２により周知のＡＴＭ処理を実行し、ＡＴＭセルフォーマットのデータを圧縮／解凍部２３へ送出する。

圧縮／解凍部２３は、図２に示すようにヘッダ部（5byte）及びペイロード（データ部：48byte）を含むＡＴＭセルフォーマットのデータを予め設定された所定の圧縮率で圧縮し、５３ｂｙｔｅ以下の圧縮データを生成する。さらに、図３に示すように圧縮データに対してフレームビットＦ及びＦＣＳ（Frame Check Sequence）ビットをそれぞれ付加することでカプセル化し、該カプセル化されたデータをＡＤＳＬ送受信部２４へ送出する。ＡＤＳＬ送受信部２４は、圧縮／解凍部２３から受け取ったデータをＡＤＳＬ回線を介してＡＴＵ-Ｒ３へ送信する。なお、フレームビットＦは、受信側で各フレーム（セル）の同期を確立するためのものであり、予め設定された前方保護段数及び後方保護段数を持つ固定パターンである。また、ＦＣＳビットは、受信側で伝送データの誤りを検出するためのものであり、予め設定されたＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）生成多項式による演算結果が挿入される。

ＡＴＵ−Ｒ３は、ＤＳＬＡＭ２からの下りデータをＡＤＳＬ送受信部３１で受信すると、圧縮／解凍部２２によりフレームビットＦを用いて受信したフレームデータ（下りデータ）の同期を確立し、ＦＣＳビットを用いて受信した下りデータの誤り検出を行う。

受信した下りデータに誤りが無い場合、圧縮／解凍部２２は、下りデータから圧縮データを抽出し、該圧縮データを解凍してＡＴＭセルフォーマットのデータを復元した後、ルーティン処理部３３へ送出する。ルーティング処理部３３は、復元されたＡＴＭセルデータのヘッダ部の情報にしたがって指定された端末装置へ下りデータが転送されるようにルーティング処理を行う。

ユーザの端末装置からブロードバンドサーバ装置等へ上りデータを送信する場合も、送信側のＡＴＵ−Ｒ３で上記ＤＳＬＡＭ２と同様の処理を行い、受信側のＤＳＬＡＭ２で上記ＡＴＵ−Ｒ３と同様の処理を行うことで、ＡＴＵ−Ｒ３からＤＳＬＡＭ２に圧縮データを含むカプセル化された上りデータを送信する。

本発明のデータ通信システムによれば、ＤＳＬＡＭ２の圧縮／解凍部２３でＡＴＭセルフォーマットの下りデータを圧縮し、ＡＴＵ−Ｒ３の圧縮／解凍部３２で圧縮された下りデータを解凍してＡＴＭセルフォーマットのデータを復元することで、ＤＳＬＡＭ２からＡＴＵ-Ｒ３へ送信されるユーザデータの伝送効率が向上するため、ＤＳＬＡＭ２とＡＴＵ−Ｒ３とを接続する電話回線の物理速度以上の下りデータ通信サービスを実現できる。

同様に、ＡＴＵ-Ｒ３の圧縮／解凍部３２でＡＴＭセルフォーマットの上りデータを圧縮し、ＤＳＬＡＭ２の圧縮／解凍部２３で圧縮された上りデータを解凍し、ＡＴＭセルフォーマットのデータを復元することで、ＡＴＵ-Ｒ３からＤＳＬＡＭ２へ送信されるユーザデータの伝送効率が向上するため、ＡＴＵ−ＲとＤＳＬＡＭとを接続する電話回線の物理速度以上の上りデータ通信サービスを実現できる。

さらに、圧縮／解凍部２３、３２により圧縮データをカプセル化して互いに送信することで、信頼性の高いデータ通信サービスを提供できる。

なお、上記説明では、ＤＳＬＡＭ２の圧縮／解凍部２１及びＡＴＵ−Ｒ３の圧縮／解凍部３２により、ヘッダ部及びペイロードを含むＡＴＭセル全体を圧縮する例を示したが、ＤＳＬＡＭ２の圧縮／解凍部２１及びＡＴＵ−Ｒ３の圧縮／解凍部３２は、図４に示すようにＡＴＭセルのヘッダ部のデータのみを圧縮してもよい。このヘッダ部のデータのみを圧縮する処理は、ＤＳＬＡＭ２の圧縮／解凍部２１またはＡＴＵ−Ｒ３の圧縮／解凍部３のいずれか一方だけで実施してもよく、両方でそれぞれ実施してもよい。

この場合、ＤＳＬＡＭ２の圧縮／解凍部２１及びＡＴＵ−Ｒ３の圧縮／解凍部３２は、図５に示すように圧縮データ（5byte以下）及びペイロードから成るデータにフレームビットＦ及びＦＣＳビットをそれぞれ付加することでカプセル化し、ＡＤＳＬ送受信部２４、３１へ送出する。図５ではＦＣＳビットを圧縮データの後ろに付加した構成を示しているが、ＦＣＳビットはペイロードの後ろに付加してもよい。ＦＣＳビットを圧縮データの後ろに付加した構成では圧縮データについてのみ誤り検出を行うことになるが、ＦＣＳのビット数を低減できるため、ユーザデータの伝送効率がより向上する。このようにＡＴＭセルのヘッダ部のみを圧縮することで、上記と同様に電話回線の物理速度以上のデータ通信サービスを実現できると共に、ＤＳＬＡＭ２及びＡＴＵ−Ｒ３の圧縮／解凍部２３、３２を簡易に、かつ安価に構成できる。

また、上記説明では、ＡＴＵ-Ｒ３とＤＳＬＡＭ２間がＡＤＳＬ対応の電話回線で接続されたデータ通信システムを例示したが、本発明は、ＡＤＳＬに限らず、ＲＡＤＳＬ（Rate Adaptive Asymmetric Digital Subscriber Line）、ＨＤＳＬ（High data rate Digital Subscriber Line）、ＶＤＳＬ（Very High Speed Digital Subscriber Line ）等を総称するｘＤＳＬ（x Digital Subscriber Line）技術、あるいは他の技術を利用したデータ通信システムにも適用できる。

本発明のデータ通信システムの一構成例を示すブロック図である。 本発明のデータ通信システムで用いる圧縮データのフォーマットを示す模式図である。 図１に示した圧縮／解凍部で生成するカプセル化後のデータの一構成例を示す模式図である。 本発明のデータ通信システムで用いる圧縮データの他のフォーマットを示す模式図である。 図１に示した圧縮／解凍部で生成するカプセル化後のデータの他の構成例を示す模式図である。 ＡＤＳＬシステムの一構成例を示すブロック図である。

符号の説明

２ ＤＳＬＡＭ
３ ＡＴＵ−Ｒ
２１ Ｏ／Ｅ変換部
２２ ＡＴＭ処理部
２３、３２ 圧縮／解凍部
２４、３１ ＡＤＳＬ送受信部
３３ ルーティング処理部
３４ 端末側送受信部

Claims (5)

1. ＡＴＭセルフォーマットからなる上りデータの圧縮、及び圧縮された下りデータを解凍してＡＴＭセルフォーマットのデータを復元する第１の圧縮／解凍部を備えた、加入者側に設置されるモデムであるＡＴＵ-Ｒと、
   ＡＴＭセルフォーマットからなる下りデータの圧縮、及び圧縮された上りデータを解凍してＡＴＭセルフォーマットのデータを復元する第２の圧縮／解凍部を備え、前記圧縮後の上りデータ及び前記圧縮後の下りデータを前記ＡＴＵ−Ｒとの間で送受信する、局側に配置される集線装置であるＤＳＬＡＭと、
   を有するデータ通信システム。
2. 前記第１の圧縮／解凍部は、
   前記圧縮後の上りデータに、受信側でフレームの同期を確立するためのフレームビット及び受信側で伝送データの誤りを検出するためのＦＣＳビットをそれぞれ付加することで、前記ＤＳＬＡＭに送信するカプセル化したデータを生成し、
   前記第２の圧縮／解凍部は、
   前記圧縮後の下りデータに、受信側でフレームの同期を確立するためのフレームビット及び受信側で伝送データの誤りを検出するためのＦＣＳビットをそれぞれ付加することで、前記ＡＴＵ−Ｒに送信するカプセル化したデータを生成する請求項１記載のデータ通信システム。
3. 前記第１の圧縮／解凍部は、
   前記ＡＴＭセルフォーマットからなる上りデータのうち、ヘッダ部のデータのみを圧縮し、該圧縮後のデータ及びペイロードに、受信側でフレームの同期を確立するためのフレームビット及び受信側で伝送データの誤りを検出するためのＦＣＳビットをそれぞれ付加することで、前記ＤＳＬＡＭに送信するカプセル化したデータを生成する請求項１記載のデータ通信システム。
4. 第２の圧縮／解凍部は、
   前記ＡＴＭセルフォーマットからなる下りデータのうち、ヘッダ部のデータのみを圧縮し、該圧縮後のデータ及びペイロードに、受信側でフレームの同期を確立するためのフレームビット及び受信側で伝送データの誤りを検出するためのＦＣＳビットをそれぞれ付加することで、前記ＡＴＵ−Ｒに送信するカプセル化したデータを生成する請求項１記載のデータ通信システム。
5. 前記ＡＴＵ-Ｒと前記ＤＳＬＡＭ間が、ＡＤＳＬ対応の電話回線で接続された請求項１乃至４のいずれか１項記載のデータ通信システム。

Images