JP2006067413A - 可変通信容量データ伝送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ユーザの要望に応じて帯域設定が可能な可変通信容量のデータ伝送装置を提供する。
【解決手段】 Ｎ本（Ｎ＞１）の送信回線に接続された送信部と、Ｎ本の受信回線に接続された受信部と、上記送信部と受信部に接続された通信プロトコル処理部とからなり、上記送信部が、通信プロトコル処理部から出力された並列ビットの送信データを指定送信容量によってデータ列数が異なる１列〜Ｎ列のデータ配列に変換し、１本の送信回線に１データ列を割り当てて、指定送信容量と対応したデータ配列をもつ送信データを出力し、上記受信部が、上記Ｎ本の受信回線のうち、指定受信容量によって特定される１〜Ｎ本の受信回線から入力される受信データ列を合成し、上記指定受信容量と対応した伝送レートをもつ並列ビットのデータ列に変換し、通信プロトコル処理部に出力する。
【選択図】図３

Description

本発明は、可変通信容量データ伝送装置に関し、更に詳しくは、複数本の送信回線で仮想的な一つの伝送路を形成し、要求帯域に応じた本数の送信回線を使用することによって、伝送レートを可変にした可変通信容量データ伝送装置に関する。

長距離通信網の多くは、シリアル伝送が採用しており、伝送クロック周波数を高くすることによって、通信速度の高速化が図られてきた。しかしながら、４０Ｇｂｉｔ／秒以上の高速シリアル伝送では、通信デバイス動作速度の限界が顕著となり、シリアル伝送速度の更なる高速化が困難になってきた。そのため、比較的低速度の複数本のシリアル回線を仮想的に一本の伝送路として扱い、データを並列転送することによって高速化する方式が採用されてきた。

このように、複数本の送信回線で論理的な一つの高速伝送路を形成する回線集約型の通信方式としては、例えば、ＩＥＥＥ８０２．３ ＣＳＭＡ／ＣＤ “Carrier Sence Multiple Access with Collision Detection”（非特許文献１）に記載されたリンクアグリゲーションがある。リンクアグリゲーションでは、各送信回線に、フロー単位でデータフレームを割り振っている。ここで言うフローは、例えば、送信フレームの送信元アドレス、宛先アドレス、適用アプリケーションなどの組合せによって区分される一連のデータフレームを示しており、データ伝送（フレーム伝送）に際して、フロー間には特別な関連性は要求されない。但し、各フロー内では、受信側にデータフレーム順序を保障する必要があり、ネットワーク上でフレーム順序に逆転が発生してはならない。

一方、特開２００２−９８６６号公報（特許文献１）は、送信側装置が、送信フレームにシーケンス番号を付与し、これを送信待ちデータ量の少ない送信バッファに振り分け、該送信バッファと対応付けられた回線に送信し、受信側装置が、受信フレームを受信バッファに一時的に格納した後、シーケンス番号順に読み出すことによって、フレーム順序の逆転を防止した回線集約型通信システムを提案している。

IEEE Std 802.3-2002 Edition, 撤art 3: Carrier sense multiple access with collision detection (CSMA/CD) access method and physical layer specifications Clause 43 鏑ink Aggregation IEEE, 2002.3.8 特開２００２−９８６６号公報

然るに、従来のデータ伝送装置では、通信速度の高速化のためにユーザが選択可能な通信インタフェースとして、通信速度が固定的な倍率でグレードアップされたものが用意されている。例えば、ＩＥＥＥ８０２．３準拠の通信インタフェースでは、通信速度が１０倍ずつの高速化された１０Ｍｂｐｓ、１００Ｍｂｐｓ、１Ｇｂｐｓ、１０Ｇｂｐｓクラスのものが用意されている。また、ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨでは、通信速度が４倍ずつ高速化された６２２Ｍｂｐｓ、２．５Ｇｂｐｓ、１０Ｇｂｐｓ、４０Ｇｂｐｓクラスのものが用意されている。

しかしながら、通信速度が１０Ｇｂｐｓを超えた領域では、一般的な通信トラフィック量の増加が鈍化してきているため、１０Ｇｂｐｓの通信インタフェースを使用中のユーザの多くは、需要トラフィック量の変化から推測して、更に高速の４０Ｇｂｐｓや１００Ｇｂｐｓクラスの通信速度は、当面は不要と考えている。また、仮に、１０Ｇｂｐｓで帯域不足となった場合でも、４０Ｇｂｐｓや１００Ｇｂｐｓクラスの高速通信インタフェースで使用契約すると、通信コストに無駄が発生するため、２０Ｇｂｐｓクラスの通信インタフェースで充分と考えるユーザが多い。

前述したリンクアグリゲーションは、所望する通信容量に比例して通信インタフェース個数が増加する。そのため、一般的に通信容量が１０倍ならコストは３倍程度が妥当と考えるユーザにとっては、割高感のある方式となっている。また、リンクアグリゲーションでは、データフレームをフロー別に扱う都合上、フロー検出や送信フレームの特定回線への振り分けにプロセッサ動作を必要とし、高速化に難がある。また、送信フレーム（送信パケット）の順序性を保証するために、同一フローに属したデータフレームは同一の回線で送信するようにしているため、フロー数が回線数よりも少ない場合、未使用回線が発生して伝送効率が低下するという問題がある。

特許文献１の方式は、受信装置で受信データフレームを一時的に蓄積しておき、シーケンス番号順に読み出している。そのため、受信バッファに既にデータフレームが蓄積されていても、内部カウンタが指定する次読出しシーケンス番号を持ったデータフレームが未到着の場合、目的データフレームが到着するまで読出し動作を停止する必要がある。目的データフレームの待機時間は、受信バッファからのデータフレームの読出しの都度リセットされるタイマによって管理される。従って、目的データフレームが転送経路の途中で消失していた場合、特許文献１の方式は、タイマがタイムアウトになる迄、受信データフレームの読出し動作が完全に停止し、伝送効率の低下は避けられない。

本発明は、ユーザの要望に応じて帯域設定が可能な可変通信容量のデータ伝送装置を提供することにある。

上記目的を達成する本発明の可変通信容量データ伝送装置は、１本の仮想的送信路を構成するＮ本（Ｎは、Ｎ＞１の自然数）の送信回線に接続された送信部と、１本の仮想的受信路を構成するＮ本の受信回線に接続された受信部と、上記送信部、受信部とデータを送受信する通信プロトコル処理部とからなり、
上記送信部が、上記通信プロトコル処理部から出力された並列ビットの送信データを指定送信容量によってデータ列数が異なる１列〜Ｎ列のデータ配列に変換し、１つのデータ列を１本の送信回線に割り当てて、上記指定送信容量と対応したデータ配列をもつ送信データを上記送信路に出力する可変レート送信データ処理部を有し、
上記受信部が、上記Ｎ本の受信回線のうち、指定受信容量によって特定される１〜Ｎ本の受信回線から入力される受信データ列を合成し、上記指定受信容量と対応した伝送レートをもつ並列ビットのデータ列に変換し、上記通信プロトコル処理部に出力する可変レート受信データ処理部を有することを特徴とする。

更に詳述すると、本発明の可変通信容量データ伝送装置では、上記可変レート送信データ処理部が、上記通信プロトコル処理部から出力された送信データをデータ列数の異なるＮ種類の並列ビットのデータ配列に変換する送信データ配列変換部と、上記送信データ配列変換部で生成されたＮ種類の並列ビットデータ配列の中から、指定送信容量によって決まる特定種類のデータ配列を選択し、該特定種類のデータ配列をもつ送信データを前記送信路に出力する送信データ出力部とからなる。また、上記可変レート受信データ処理部が、上記Ｎ本の受信回線から並列的に入力されるデータ列を回線数の異なる組合せで合成し、伝送レートの異なるＮ種類の並列ビットのデータ列に変換する受信データ配列変換部と、上記受信データ配列変換部で生成されるＮ種類の並列ビットデータ列の中から、指定受信容量によって決まる特定種類の並列ビットデータ列を選択し、上記通信プロトコル処理部に出力する受信データ出力部とからなる。

本発明の１実施例では、上記可変レート送信データ処理部が、例えば、上記通信プロトコル処理部から出力された並列ビット送信データを一時的に蓄積し、Ｎ×ｎビット幅（ｎは、ｎ＞１の自然数）のデータとして出力するバッファメモリと、上記バッファメモリへのデータの書込みと読出しを制御するバッファ制御部とを備え、上記送信データ配列変換部が、上記バッファメモリから出力されたＮ×ｎビット幅のデータ列をそれぞれｎビット幅〜（Ｎ−１）×ｎビット幅のデータ配列に変換し、１〜（Ｎ−１）列のｎビット幅データとして出力する（Ｎ−１）個のレート変換部と、上記バッファメモリから出力されたＮ×ｎビット幅のデータをＮ列のｎビット幅データとして出力する信号線とからなり、上記送信データ出力部が、上記送信データ配列変換部から出力される１〜Ｎ列のｎビット幅データの中から、前記指定送信容量によって決まる特定列数のｎビット幅データをもつデータ配列を選択する。各送信回線の通信容量をＴビット／秒とすると、上記構成により、Ｔ〜Ｎ×Ｔビット／秒の範囲で送信容量を変更することが可能となる。

受信部について更に詳述すると、本発明の１実施例では、上記受信データ配列変換部が、例えば、Ｎ本の受信回線から入力されるＮ列のｎビット幅データ列を１〜Ｎ列ずつ合成し、伝送レートの異なるＮ種類のＮ×ｎビット幅データ列として出力する受信データレート変換部からなる。また、上記受信データ出力部が、上記受信データ配列変換部から出力されるＮ種類のＮ×ｎビット幅データ列の中から、指定受信容量に応じて決まる特定種類のデータ列を選択して出力する選択部と、上記選択部から出力されたＮ×ｎビット幅データ列を一時的に蓄積する受信バッファメモリと、上記受信バッファメモリへのデータの書込みと読出しを制御する受信バッファ制御部とからなり、上記受信バッファ制御部によって上記受信バッファメモリから読み出された可変レートのデータ列が、通信プロトコル処理部に出力される。

上述した仮想的送信路を構成するＮ本の送信回線と、仮想的受信路を構成するＮ本の受信回線は、それぞれ所定のビットレートでシリアル信号を伝送するシリアル伝送回線としてもよい。また、シリアル信号は光信号であってもよい。この場合、上記送信データ出力部は、例えば、各送信回線と対応して、ｎビット幅データを符号化する符号化部と、上記符号化部の出力をシリアル信号に変換する並列／直列変換部と、上記並列／直列変換部の出力信号を光信号に変換して送信回線に出力する電気／光変換部を備えた構成となる。また、受信部は、例えば、各受信回線から入力された光信号を電気的シリアル信号に変換するＮ個の光／電気変換部と、上記光／電気変換部から出力されたシリアル信号をｎビット幅のデータ列に変換するＮ個の直列／並列変換部と、上記各直列／並列変換部の出力データを復号化するＮ個の復号部と、これらの復号部から出力されるデータ列の到着時間差を補正するためのＮ個のスキュー補正部を備えた構成となる。

上記仮想的な送信路と受信路で送受信されるシリアル信号を光信号とした場合、上述したＮ本の送信回線とＮ本の受信回線は、それぞれ複数のシリアル信号を波長多重化して伝送する１本の光ファイバに集約して、通信網側のノード装置と接続することができる。

本発明によれば、ユーザ要求に応じて通信容量を変えることができるため、需要に見合った帯域で通信事業者と契約を結ぶことによって、通信コストの無駄をなくすことが可能となる。また、本発明の可変通信容量データ伝送装置は、物理層でレート変換と回線割当てが行われているため、プロセッサを用いてデータフレームをフロー単位で回線に割り当てるリンクアグリゲーション方式に比較して、装置動作を高速化できる。

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
図１は、本発明が適用される回線集約型通信システムの１例を示す。
ここに示した通信システムは、複数の通信装置１０（１０Ａ〜１０Ｋ）と、波長多重化装置（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexor）５０とからなる。通信装置１０Ａは、それぞれ複数本のシリアル回線（光ファイバ）からなる送信回線ＬＴ−Ａおよび受信回線ＬＲ−Ａによって、ＷＤＭ５０に接続されている。同様に、通信装置１０Ｋも、それぞれ複数本の光ファイバからなる送信回線ＬＴ−Ｋおよび受信回線ＬＲ−Ｋによって、ＷＤＭ５０に接続されている。

ＷＤＭ５０は、光通信網の一部となる光ファイバ２に接続してあり、送信回線ＬＴ−Ａ〜ＬＴ−Ｋから受信した光信号を波長多重化して光ファイバ２に送信し、光ファイバ２から受信した波長多重光信号を波長分離して、受信回線ＬＲ−Ａ〜ＬＲ−Ｋに出力する。
尚、送信回線ＬＴ−Ａと受信回線ＬＲ−Ａ、送信回線ＬＴ−Ｋと受信回線ＬＲ−Ｋは、それぞれ複数の光信号を波長多重化して伝送する１本の光ファイバに集約した形で、ＷＤＭ５０と接続されていてもよい。また、ＷＤＭは、光通信網側の複数の光ファイバと接続されていてもよい。

図２は、本発明が適用される通信装置（可変通信容量データ伝送装置）１０Ａの１実施例を示す。
通信装置１０Ａは、送信部（送信側インタフェース）２０と、受信部（受信側インタフェース）３０と、プロセッサ４０と、記憶装置４１Ａ、４１Ｂと、プロトコル処理部４２と、ユーザインタフェース４３とから構成され、ユーザインタフェース４３には、ユーザ端末（またはユーザ操作パネル）４４が接続されている。

送信部２０は、送信回線ＬＴ−Ａとなる複数のシリアル回線ＬＴ１〜ＬＴ４に接続され、受信部３０は、受信回線ＬＲ−Ａとなる複数のシリアル回線ＬＲ１〜ＬＲ４に接続されている。プロセッサ４０は、記憶装置４１Ａに用意された各種のアプリケーションプログラムを実行し、通信網を介して接続された他の通信装置（または計算機）への送信データを記憶装置４１Ｂの送信データ領域に出力する。

プロトコル処理部４２は、ＯＳＩ（Open System Interconnection）基本モデルに示されるアプリケーション層からデータリンク層までのプロトコル処理機能を備える。プロトコル処理部４２は、記憶装置４１Ｂの送信データ領域に蓄積された送信データを送信データフレームに変換し、送信部２０が制御信号線Ｌ１０に出力する送信制御信号に応じて、送信データフレームを送信データバスＬ２０に出力すると共に、受信部３０が受信データバスＬ３０に出力した受信データフレームについて、データリンク層からアプリケーション層までのプロトコル処理を施し、受信データとして記憶装置４１Ｂの受信データ領域に格納する。記憶装置４１Ｂの受信データ領域に蓄積された受信データは、プロセッサ２０によって処理される。

ユーザは、ユーザ端末４４を利用して、プロセッサ４２に、送信部２０と受信部３０で使用すべき回線の本数を指定する。回線本数は、上記通信装置１０Ａが必要とする送受信帯域（通信容量）に応じて決められる。プロセッサ４２は、ユーザから回線本数を指定されると、制御信号線ＳＬ１、ＳＬ２を介して送信部２０と受信部３０に、それぞれ送信容量セレクト信号（回線セレクト信号）と受信容量セレクト信号（回線セレクト信号）を出力する。尚、送信部２０で使用する回線数と受信部３０で使用する回線数は、同一である必要はない。また、回線本数を指定する代わりに、ユーザが通信帯域または通信容量を指定し、プロセッサ４２が、予め用意された変換テーブルに従って上記指定通信帯域（または容量）を回線本数に変換し、送、受信容量セレクト信号を発生するようにしてもよい。

図３は、送信部（送信側インタフェース）２０の１実施例を示す。
本実施例では、送信部２０は、４ｎビット幅の送信データバスＬ２０に接続されたバッファメモリ２１と、バッファメモリ２１に接続されたバッファ制御部２２と、バッファ制御部２２に接続されたセレクタ２４と、バッファメモリ２１の出力バスＬ２１に接続された３個のレート変換部２５（２５−１〜２５−３）および４個のレートセレクタ２６（２６−１〜２６−４）と、レートセレクタ２６−ｉ（ｉ＝１〜４）の出力線Ｌｉに接続された符号化部２７−ｉと、符号化部２７−ｉから出力されたｎビットのデータをシリアルビット信号に変換するＰ／Ｓ変換部２８−ｉと、Ｐ／Ｓ変換部２８−ｉの出力信号を光信号に変換する電光（Ｅ／Ｏ）変換部１９−ｉとからなる。

バッファメモリ２１、バッファ制御部２２、セレクタ２４およびレート変換部２５（２５−１〜２５−３）は、送信データ配列変換部を形成し、レートセレクタ２６−ｉ〜Ｅ／Ｏ変換部２９−ｉ（ｉ＝１〜４）は、送信データ出力部を形成している。

ここでは、プロトコル処理部４２が、送信データバスＬ２０に４ｎビット幅の送信データフレームを出力するものとして説明するが、プロトコル処理部４２が、送信データバスＬ２０にｎビット幅の送信データフレームを出力し、バッファメモリ２１に前段に設けた変換器で４ｎビット幅のデータに変換してもよい。また、プロトコル処理部４２が送信データバスＬ２０に出力したｎビット幅の送信データフレームをバッファメモリ２１に書込み、バッファメモリ２１から読み出す時、４ｎビット幅のデータに変換するようにしてもよい。

プロトコル処理部４２が送信データバスＬ２０に出力した４ｎビット幅に整列したデータフレームは、バッファ制御部２２によって、バッファメモリ２１に一時的に格納された後、出力バスＬ２１に読み出される。バッファ制御部２２は、バッファメモリ２１の空きエリアが不足した時、バッファ溢れを防止するために、制御信号線Ｌ１０を介してプロトコル処理部４２に、データフレームの出力停止を指示し、十分な空きエリアができた時、プロトコル処理部４２にデータフレームの送信を指示する。

レート変換部２５（２５−１〜２５−３）には、バッファメモリ２１から出力バスＬ２１に読み出された４ｎビット幅の並列データが入力される。第１のレート変換部２５−１は、４ｎビット幅の並列入力データを３ｎビット幅の並列データに変換して出力する３／４レート変換器として動作する。第２のレート変換部２５−２は、４ｎビット幅の並列入力データを２ｎビット幅の並列データに変換して出力する１／２レート変換器、第３のレート変換部２５−３は、４ｎビット幅の並列入力データを１ｎビット幅の並列データに変換して出力する１／４レート変換器として動作する。

出力バスＬ２１に読み出された４ｎビット幅の並列データは、レートセレクタ２６−ｉ（ｉ＝１〜４）の直前で、それぞれｎビット幅をもつ４列のデータ列に分離され、第１データ列が第１のレートセレクタ２６−１、第２データ列が第２のレートセレクタ２６−２、第３データ列が第３のレートセレクタ２６−３、第４データ列が第４のレートセレクタ２６−４に、それぞれ第１入力データとして入力される。

第１のレート変換部２５−１から出力された３ｎビット幅の並列データは、それぞれｎビット幅をもつ３列のデータ列に分離され、第１データ列が第１のレートセレクタ２６−１、第２データ列が第２のレートセレクタ２６−２、第３データ列が第３のレートセレクタ２６−３に、それぞれ第２入力データとして入力される。

第２のレート変換部２５−２から出力された２ｎビット幅の並列データは、それぞれｎビット幅をもつ２列のデータ列に分離され、第１データ列が第１のレートセレクタ２６−１、第２データ列が第２のレートセレクタ２６−２に、それぞれ第３入力データとして入力される。

第３のレート変換部２５−３から出力されたｎビット幅のデータ列は、第１のレートセレクタ２６−１に、第４入力データとして入力されている。第２のレート変換部２５−２の第４入力データ、第３のレート変換部２５−２の第３、第４入力データ、第４のレート変換部２５−２の第２、第３、第４入力データは、無効となっている。上記各レートセレクタ２６−ｉ（ｉ＝１〜４）は、プロセッサ４０が制御信号線ＬＳ１に出力した送信容量セレクト信号（回線数セレクト信号）に応じて、第１〜第４入力データの何れかを選択し、出力線Ｌｉに出力する。

上記構成において、バッファ制御部２２は、制御信号線ＳＬ１で与えられる送信容量セレクト信号で指定された通信容量に応じて、バッファメモリ２１から読み出すデータ量を調整する必要がある。本実施例では、レート変換部２５−１〜２５−３が出力するデータ出力抑制信号をセレクタ２４の第２〜第４入力としておき、セレクタ２４による入力選択を上記送信容量セレクト信号で制御することによって、レートセレクタ２６−１〜２６−４の何れかのデータ出力抑制信号をバッファ制御部２２に入力するようにしている。但し、セレクタ２４には、第１入力として無効信号を与えておく。

例えば、送信容量セレクト信号が３／４レートを示した場合、セレクタ２４は、第１レート変換部２５−１が出力するデータ出力抑制信号をバッファ制御部２２に入力する。この場合、バッファ制御部２２は、第１レート変換部２５−１がデータ出力抑制信号を発生した時、バッファメモリ２１からのデータの読出しを停止することによって、出力バスＬ２１への出力データ量を制御する。

送信容量セレクト信号が１／２レートまたは１／４レートを示した場合、セレクタ２４は、第２レート変換部２５−２または第３レート変換部２５−３が出力するデータ出力抑制信号をバッファ制御部２２に入力する。送信容量セレクト信号が、ＬＴ１〜ＬＴ４の全ての回線を使用するフルレートを指定していた場合、セレクタ２４は、第１入力である無効信号をバッファ制御部２２に入力する。この場合、バッファ制御部２２は、バッファメモリ２１から出力バスＬ２１に、最大レートの読出し周期で４ｎビット幅のデータを読み出す。

図４の（Ａ）〜（Ｄ）は、本実施例における送信容量セレクト信号の状態と、出力バスＬ２１に現れるデータと、レートセレクタの出力線Ｌ１〜Ｌ４に現れるデータとの対応関係を示す。

図４（Ａ）は、送信容量セレクト信号が最大容量（フルモード）を示す時、出力バスＬ２１に現れるデータ列Ｄ０と、出力線Ｌ１〜Ｌ４に現れる出力データ列Ｄ２０との関係を示している。ここで、ｔ０〜ｔ７は４ｎビットデータの出力サイクル、数字「０」から「３１」は、ｎビットサイズのデータブロックを示すデータ番号を意味している。フルモードでは、出力バスＬ２１に、空きサイクルを生ずることなく、４ｎビット幅のデータ列Ｄ０が連続的に出力される。また、出力データ列Ｄ０は、ｎビット幅をもつ４つのデータ列に分離され、これらのｎビット幅データ列がレートセレクタ２６−１〜２６−４に第１入力として供給される。このモードでは、全てのレートセレクタ２６−１〜２６−４が第１入力を選択するため、出力線Ｌ１〜Ｌ４には、Ｄ２０に示すデータブロック配列で、送信データが現れる。

図４（Ｂ）は、送信容量セレクト信号が３／４モードを示す時、出力バスＬ２１に現れるデータ列Ｄ１と、出力線Ｌ１〜Ｌ４に現れる出力データ列Ｄ２５−１との関係を示す。

３／４モードでは、出力バスＬ２１には、４サイクルに１回の割合で空きデータサイクル（ｔ３、ｔ７、…）を含む形で、４ｎビット幅データ列Ｄ１が出力される。出力データ列Ｄ１は、レート変換部２５−１〜２５−３に入力されるが、３／４モードで出力が有効となるのは、第１レート変換部２５−１である。第１レート変換部２５−１は、連続する３有効データサイクル（ｔｏ〜ｔ２、ｔ４〜ｔ６、…）期間に入力された４ｎビット幅のデータ列（データブロック「０」〜「１１」、「１２」〜「２３」）を３ｎビット幅のデータ列に変換し、４サイクル期間で出力する。

第１レート変換部２５−１から出力された３ｎビット幅のデータ列は、ｎビット幅をもつ３つのデータ列に分離され、これらのｎビット幅データ列が、レートセレクタ２６−１〜２６−３に第２入力として供給される。このモードでは、全てのレートセレクタ２６−１〜２６−４が第２入力を選択するため、出力線Ｌ１〜Ｌ３には、Ｄ２５−１に示すデータブロック配列で、送信データが現れる。この場合、第４レートセレクタ２６−４の第２入力は無効（ｎｕｌｌ）となっているため、出力線Ｌ４には有効データの出力はなく、送信回線ＬＴ−４は未使用となる。

図４（Ｃ）は、送信容量セレクト信号が１／２モードを示す時、出力バスＬ２１に現れるデータ列Ｄ２と、出力線Ｌ１〜Ｌ４に現れる出力データ列Ｄ２５−２との関係を示す。

１／２モードでは、出力バスＬ２１には、４サイクルに２回の割合で空きデータサイクル（ｔ２〜ｔ３、ｔ６〜ｔ７、…）を含む形で、４ｎビット幅のデータ列Ｄ２が出力される。データ列Ｄ２は、レート変換部２５−１〜２５−３に入力されるが、１／２モードで出力が有効となるのは、第２レート変換部２５−２である。第２レート変換部２５−２は、２有効データサイクル期間ｔｏ〜ｔ１、ｔ４〜ｔ５、…に入力された４ｎビット幅のデータ列（データブロック「０」〜「７」、「８」〜「１５」、…）を２ｎビット幅のデータ列に変換し、４サイクル期間でする。

第２レート変換部２５−２の出力データ列は、ｎビット幅をもつ２つのデータ列に分離され、これらのｎビット幅データ列が、レートセレクタ２６−１、２６−２に第３入力として供給される。このモードでは、全てのレートセレクタ２６−１〜２６−４が第３入力を選択するため、出力線Ｌ１〜Ｌ２に、Ｄ２５−２に示すデータブロック配列で、送信データが現れる。この場合、第３、第４レートセレクタ２６−３、２６−４の第３入力は無効となっているため、出力線Ｌ３、Ｌ４には有効データの出力はなく、送信回線ＬＴ−３、ＬＴ−４は未使用となる。

図４（Ｄ）は、送信容量セレクト信号が１／４モードを示す時、出力バスＬ２１に現れるデータ列Ｄ３と、出力線Ｌ１〜Ｌ４に現れる出力データ列Ｄ２５−３との関係を示す。
１／４モードでは、出力バスＬ２１には、４サイクルに３回の割合で空きデータサイクル（ｔ１〜ｔ３、ｔ５〜ｔ７、…）を含む形で、４ｎビット幅のデータ列Ｄ３が出力され、レート変換部２５−１〜２５−３に入力される。１／４モードで出力が有効となるのは、第３レート変換部２５−３であり、第３レート変換部２５−３は、１有効データサイクル期間ｔｏ、ｔ４、…に入力された４ｎビット幅のデータ列（データブロック「０」〜「３」、「４」〜「７」、…）をｎビット幅のデータ列に変換し、４サイクル期間で出力する。

第３レート変換部２５−３の出力データは、レートセレクタ２６−１に第４入力とし供給される。このモードでは、全てのレートセレクタ２６−１〜２６−４が第４入力を選択するため、出力線Ｌ１に、Ｄ２５−３に示すデータブロック配列で、送信データが現れる。この場合、第２〜第４レートセレクタ２６−２〜２６−４の第４入力は無効となっているため、出力線Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４には有効データの出力はなく、送信回線ＬＴ−２〜ＬＴ−４は未使用となる。

図３に戻って、符号化部２７ｉ（ｉ＝１〜４）は、第ｉレートセレクタ２６−ｉの出力データをネットワーク伝送路上での転送に必要な伝送符号（例えば、８Ｂ１０Ｂ符号や６４Ｂ６６Ｂ符号、スクランブル等）に変換する。伝送符号は、伝送路におけるＤＣバランスを確保するために、例えば、２値伝送の場合、「０」と「１」の出現確率を平均化する機能を持つ。また、上記伝送符号には、ユーザデータの他に通信制御情報を含めることができる。Ｐ／Ｓ変換部２８ｉ（ｉ＝１〜４）は、符号化部２７ｉの出力データを、ｎビット幅のパラレルデータ形式から１ビット幅のシリアルデータ形式に変換する。Ｅ／Ｏ変換部２９ｉ（ｉ＝１〜４）は、Ｐ／Ｓ変換部２８ｉから出力された電気的シリアル信号を光信号に変換して、送信回線ＬＴｉ（ｉ＝１〜４）に出力する。

図５は、受信部（受信インタフェース）３０の１実施例を示す。
受信部３０は、受信回線ＬＲｉ（ｉ＝１〜４）に接続された光電（Ｏ／Ｅ）変換部３１−ｉ（ｉ＝１〜４）と、Ｏ／Ｅ変換部３１−ｉに接続されたＳ／Ｐ変換部３２−ｉ（ｉ＝１〜４）と、Ｓ／Ｐ変換部３２−ｉに接続された復号化部３３−ｉ（ｉ＝１〜４）と、復号化部３３−ｉに接続されたスキュー補正部３４−ｉ（ｉ＝１〜４）と、スキュー補正部３４−１〜３４−３に接続されたレート変換部３５−１〜３５−３と、レートセレクタ３６と、セレクタ３７と、受信バッファ３８と、バッファ制御部３９とからなる。

ここで、（Ｏ／Ｅ）変換部３１−ｉ〜レート変換部３５−１〜３５−３は、受信データ配列変換部を形成し、レートセレクタ３６、セレクタ３７、受信バッファ３８およびバッファ制御部３９は、受信データ出力部を形成している。

Ｏ／Ｅ変換部３１−ｉは、受信回線ＬＲｉから受信した光信号をシリアルデータ形式の電気信号に変換する。Ｓ／Ｐ変換部３２−ｉは、Ｏ／Ｅ変換部３１−ｉから出力されたシリアルデータをｎビット幅のパラレル形式のデータに変換し、復号化部３３−ｉは、送信側装置の送信部２０で行ったデータ符号化とは逆の変換を実行する。スキュー補正部３４−ｉは、データ伝送中にネットワークのリンク間で生じたデータ到着時間差（即ち、スキュー）を補正する。

レート変換部３５−１〜３５−３は、送信側装置の送信部２０で行ったレート変換とは逆のレート変換を行う。即ち、レート変換部３５−１は、スキュー補正部３４−１から出力されたｎビット幅のデータ列を、４サイクルに３つの無効データサイクルを含む４ｎビット幅のデータ列に変換し、レートセレクタ３６に第４入力として供給する。レート変換部３５−２は、スキュー補正部３４−１から出力されたｎビット幅のデータ列と、スキュー補正部３４−２から出力されたｎビット幅のデータ列とを含む２ｎビット幅のデータ列を、４サイクルに２つの無効データサイクルを含む４ｎビット幅のデータ列に変換し、レートセレクタ３６に第３入力として供給する。レート変換部３５−３は、スキュー補正部３４−１、３４−２、３４−３から出力された３つのｎビット幅データ列からなる３ｎビット幅のデータ列を、４サイクルの１つの無効データサイクルを含む４ｎビット幅のデータ列に変換し、レートセレクタ３６に第２入力として供給する。レートセレクタ３６には、第１入力として、スキュー補正部３４−１〜３４−４から出力された４つのｎビット幅データ列からなる４ｎビット幅のデータ列が供給されている。

レートセレクタ３６は、上記第１入力〜第４入力の中から、プロセッサ４０が制御信号線ＳＬ２で指定した受信容量セレクト信号に従って、何れか一つの入力を選択し、受信バッファ３８に出力する。受信バッファ３８へのデータの書込みと読出しは、バッファ制御部３９が制御している。バッファ制御部３９は、例えば、各サイクルの前半で受信バッファ３８へのデータ書込みを行い、後半で受信バッファ３８から受信バスＬ３０へのデータの読出しを行う。

各レート変換部３５−ｉ（ｉ＝１〜３）が出力する４ｎビット幅のデータ列には、図４の（Ｂ）〜（Ｄ）で示した無効データサイクル（空きサイクル）が含まれるため、各レート変換部３５−ｉは、バッファ制御部３９が有効データサイクルで受信バッファ３８にデータを書き込むように、有効データサイクルを示す制御信号を出力している。これらの制御信号は、セレクタ３７に入力され、受信容量セレクト信号に従ってセレクタ３７が選択した１つの制御信号が、バッファ制御部３９に供給されている。

従って、制御信号線ＳＬ２からの受信容量セレクト信号が、例えば、図４で説明した１／４モードを示した場合は、レートセレクタ３６が、第４入力として供給されているレート変換部３５−１からのデータ列を選択し、バッファ制御部３９が、セレクタ３７によって選択されたレート変換部３５−１からの制御信号に従って、レート変換部３５−１が出力する有効データサイクルの４ｎビット幅データを受信バッファ３８に書き込む。同様の理由で、１／２モードでは、レート変換部３５−２が出力する有効データサイクルの４ｎビット幅データ、３／４モードでは、レート変換部３５−３が出力する有効データサイクルの４ｎビット幅データが受信バッファ３８に書き込まれる。無効データサイクルでは、受信バスＬ３０は、空データが出力された状態となる。

制御信号線ＳＬ２からの受信容量セレクト信号がフルモードを示した場合、レートセレクタ３６が第１入力を選択し、セレクタ３７が、第１入力として与えられているイネーブル信号を選択する。従って、このモードでは、全てのサイクルで受信バッファ３８への有効データの書込みと読出しが行われる。

上記実施例から明らかなように、本発明の通信装置は、通信ネットワークとの接続回線本数を可変に制御できる。従って、通信データ量が少ない期間は、少数の回線を使用し、通信データ量の増加に伴って、回線数を段階的に増加する形態で、需要に見合った帯域使用契約を通信業者と交わすことが可能となる。

図６は、通信ネットワークにおける本発明の通信装置によるデータ伝送の１例を示す。
ここに示した通信ネットワークは、通信装置１０Ａが接続されたＷＤＭ５０−１と、通信装置１０Ｘが接続されたＷＤＭ５０−２と、これらのＷＤＭ間に配置された通信ノード（ＷＤＭまたがＡＤＭ）６０−１、６０−２とからなっている。これらのＷＤＭと通信ノードは、波長多重光伝送路Ｐ１〜Ｐ４によって接続されている。ここでは、簡単化のために、通信装置１０Ａから１０Ｘに向かう送信信号に着目して、本発明の特長を述べる。

通信装置１０ＡとＷＤＭ５０−１、通信装置１０ＸとＷＤＭ５０−２は、それぞれ４本の送／受信回線によって接続されているが、通信データ量が少ない時、通信装置１０Ａと１０Ｘの所属企業Ｙは、通信事業者との間で、送信回線ＬＴ−１、ＬＴ−２と受信回線ＬＲ−１、ＬＲ−２のみを有効とする従量課金通信帯域契約を結ぶ。この状態では、通信装置１０Ａが送信回線ＬＴ−１、ＬＴ−２に出力した送信データは、ＷＤＭ５０−１において、ノード装置６０−１に向かう光伝送路Ｐ１上に波長多重され、光伝送路Ｐ２を通ってＷＤＭ５０−２に到着し、受信回線ＬＲ−１、ＬＲ−２に出力される。

ここで、通信装置１０Ａと１０Ｘとの間の通信データ量が増加し、２本の送／受信回線では帯域が不足するため、企業Ｙと通信事業者が、通信装置１０Ａと１０Ｘの４本の送／受信回線ＬＴ−１〜ＬＴ−４、ＬＲ−１〜ＬＲ−４を全て有効とする通信帯域契約を結んだ場合を想定する（契約更改は、送／受信回線を２本から３本に変更するものであってもよい）。この時、ＷＤＭ５０−１では、光伝送路Ｐ１に空き波長があれば、送信回線ＬＴ−３、ＬＴ−４からの受信信号を光伝送路Ｐ１に多重化するように波長変換すればよい。もし、光伝送路Ｐ１に空き波長がなかった場合、ＷＤＭ５０−１では、破線で示すように、送信回線ＬＴ−３、ＬＴ−４からの受信信号をノード装置６０−２を経由する別ルートの光伝送路Ｐ３で転送するように、波長変換すればよい。

図７は、上述した送信部２０と受信部３０が適用される通信端末１０Ａの他の実施例を示す。ここに示した通信装置１０Ａは、図２に示した構成要素の他に、送信データバスＬ２０に接続された帯域監視部４５を備えている。

本実施例において、帯域監視部４５は、プロトコル制御部４２が送信データバスＬ２０に出力するデータを監視し、通信装置１０Ａが使用している送信データ量に関する統計情報を収集する。帯域監視部４５は、収集した統計情報から帯域統計値を計算し、所定のタイミングで信号線Ｌ４５を介してプロセッサ４０に通知する。プロセッサ４０は、帯域監視部４５から受信した帯域統計値から、プロトコル制御部４２の送信帯域を決定する。プロセッサ４０は、上記プロトコル制御部４２の送信帯域が現在使用中の回線本数を変更すべき値となっていた場合、ユーザ端末４４に報知する。但し、ユーザ端末４４からの帯域統計値要求に応答して、プロセッサ４０が帯域監視部４５から帯域統計値を取得し、ユーザ端末４４に報知するようにしてもよい。

上記構成によれば、端末４４のユーザは、プロトコル制御部４２での通信需要が増加した時、適切なタイミングで通信帯域契約を変更することが可能となる。また、端末４４のユーザは、通信事業者との間で通信帯域契約を変更した場合、適切なタイミングで、プロセッサ４０に帯域の変更を指令し、プロセッサ４０が、制御信号線ＳＬ１、ＳＬ２に新たな送受信容量セレクト信号を出力することによって、送信部２０で使用する送信回線ＬＴ−Ａの回線本数を変更することが可能となる。

上述した本発明の可変通信容量データ伝送装置が備える特徴は、ネットワークに接続される端末、サーバ、計算機などの他に、ネットワークのノード装置（ルータやスイッチ、伝送装置、メディアコンバータ、リピータ、ゲートウェイ等）にも応用できる。

本発明が適用される回線集約型通信システムの１例を示す図。 本発明による通信装置の１実施例を示す図。 図２に示した送信部２０の１実施例を示す図。 送信部２０におけるレート変換を説明するための図。 図２に示した受信部３０の１実施例を示す図。 本発明の通信装置が適用されるネットワークシステムの１例を示す図。 本発明による通信装置の他の１実施例を示す図。

符号の説明

１０：通信装置（可変通信容量データ伝送装置）、２０：送信部、
２１：バッファメモリ、２２：バッファ制御部、２４：セレクタ、２５：レート変換部、２６：レートセレクタ、２７：符号化部、２８：Ｐ／Ｓ変換部、２９：Ｅ／Ｏ変換部、
ＳＬ１：送信容量セレクト信号線、３０：受信部、３１：Ｏ／Ｅ変換部、
３２：Ｓ／Ｐ変換部、３３：復号化部、３４：スキュー補正部、３５：レート変換部、
３６：レートセレクタ、３７：セレクタ、３８：受信バッファ部、
３９：バッファ制御部、ＳＬ２：受信容量セレクト信号線、４０：プロセッサ、
４２：プロトコル処理部、４５：帯域監視部。

Claims (10)

1. １本の仮想的送信路を構成するＮ本（Ｎは、Ｎ＞１の自然数）の送信回線に接続された送信部と、１本の仮想的受信路を構成するＮ本の受信回線に接続された受信部と、上記送信部、受信部とデータを送受信する通信プロトコル処理部とからなる可変通信容量データ伝送装置であって、
   上記送信部が、上記通信プロトコル処理部から出力された並列ビットの送信データを指定送信帯域によってデータ列数が異なる１列〜Ｎ列のデータ配列に変換し、１つのデータ列を１本の送信回線に割り当てて、上記指定送信帯域と対応したデータ配列をもつ送信データを上記送信路に出力する可変レート送信データ処理部を有し、
   上記受信部が、上記Ｎ本の受信回線のうち、指定受信容量によって特定される１〜Ｎ本の受信回線から入力される受信データ列を合成し、上記指定受信容量と対応した伝送レートをもつ並列ビットのデータ列に変換し、上記通信プロトコル処理部に出力する可変レート受信データ処理部を有することを特徴とする可変通信容量データ伝送装置。
2. 前記可変レート送信データ処理部が、前記通信プロトコル処理部から出力された送信データをデータ列数の異なるＮ種類の並列ビットのデータ配列に変換する送信データ配列変換部と、上記送信データ配列変換部で生成されたＮ種類の並列ビットデータ配列の中から、指定送信容量によって決まる特定種類のデータ配列を選択し、該特定種類のデータ配列をもつ送信データを前記送信路に出力する送信データ出力部とからなり、
   前記可変レート受信データ処理部が、前記Ｎ本の受信回線から並列的に入力されるデータ列を回線数の異なる組合せで合成し、伝送レートの異なるＮ種類の並列ビットのデータ列に変換する受信データ配列変換部と、上記受信データ配列変換部で生成されるＮ種類の並列ビットデータ列の中から、指定受信容量によって決まる特定種類の並列ビットデータ列を選択し、前記通信プロトコル処理部に出力する受信データ出力部とからなることを特徴とする請求項１に記載の可変通信容量データ伝送装置。
3. 前記可変レート送信データ処理部が、前記通信プロトコル処理部から出力された並列ビット送信データを一時的に蓄積し、Ｎ×ｎビット幅（ｎは、ｎ＞１の自然数）のデータとして出力するバッファメモリと、上記バッファメモリへのデータの書込みと読出しを制御するバッファ制御部とを有し、
   前記送信データ配列変換部が、上記バッファメモリから出力されたＮ×ｎビット幅のデータ列をそれぞれｎビット幅〜（Ｎ−１）×ｎビット幅のデータ配列に変換し、１〜（Ｎ−１）列のｎビット幅データとして出力する（Ｎ−１）個のレート変換部と、上記バッファメモリから出力されたＮ×ｎビット幅のデータをＮ列のｎビット幅データとして出力する信号線とからなり、
   前記送信データ出力部が、上記送信データ配列変換部から出力される１〜Ｎ列のｎビット幅データの中から、前記指定送信容量によって決まる特定列数のｎビット幅データをもつデータ配列を選択し、前記送信路に出力することを特徴とする請求項２に記載の可変通信容量データ伝送装置。
4. 前記（Ｎ−１）個のレート変換部が、前記バッファメモリからのデータ出力を制御するための制御信号を出力し、前記バッファ制御部が、前記指定送信容量によって選択される特定のレート変換部からの制御信号に従って、前記バッファメモリからのデータの読出しを制御することを特徴とする請求項３に記載の可変通信容量データ伝送装置。
5. 前記送信データ出力部が、前記各ｎビット幅データをシリアル信号に変換して、前記送信回線に出力することを特徴とする請求項３または請求項４に記載の可変通信容量データ伝送装置。
6. 前記送信データ出力部が、前記各送信回線と対応して、前記各ｎビット幅データを符号化する符号化部と、上記符号化部の出力をシリアル信号に変換する並列／直列変換部と、上記並列／直列変換部の出力信号を光信号に変換して送信回線に出力する電気／光変換部とを有することを特徴とする請求項３または請求項４に記載の可変通信容量データ伝送装置。
7. 前記受信データ配列変換部が、前記各受信回線から入力されるデータ列の到着時間差を補正するためのＮ個のスキュー補正部と、これらのスキュー補正部から出力されるＮ列のｎビット幅データ列を１〜Ｎ列ずつ合成し、伝送レートの異なるＮ種類のＮ×ｎビット幅データ列として出力する受信データレート変換部を有し、
   前記受信データ出力部が、上記受信データ配列変換部から出力されるＮ種類のＮ×ｎビット幅データ列の中から、前記指定受信容量に応じて決まる特定種類のデータ列を選択して出力する選択部と、上記選択部から出力されたＮ×ｎビット幅データ列を一時的に蓄積する受信バッファメモリと、上記受信バッファメモリへのデータの書込みと読出しを制御する受信バッファ制御部とからなり、上記受信バッファ制御部によって上記受信バッファメモリから読み出された可変レートのデータ列が、前記通信プロトコル処理部に出力されることを特徴とする請求項２〜請求項６の何れかに記載の可変通信容量データ伝送装置。
8. 前記受信部が、前記各受信回線から入力されたシリアル信号をｎビット幅のデータ列に変換するＮ個の直列／並列変換部と、上記各直列／並列変換部の出力データを復号化して前記スキュー補正部に供給するＮ個の復号部とを有することを特徴とする請求項７に記載の可変通信容量データ伝送装置。
9. 前記受信部が、前記各受信回線から入力された光信号を電気的シリアル信号に変換するＮ個の光／電気変換部と、上記光／電気変換部から出力されたシリアル信号をｎビット幅のデータ列に変換するＮ個の直列／並列変換部と、上記各直列／並列変換部の出力データを復号化して前記スキュー補正部に供給するＮ個の復号部とを有することを特徴とする請求項７に記載の可変通信容量データ伝送装置。
10. 前記送信部および前記受信部に送信容量および受信容量を指定するプロセッサと、前記通信プロトコル処理部から前記送信部に出力されるデータを監視し、送信帯域に関する統計情報を生成する帯域監視部とを有し、上記データ処理部が上記帯域監視部から統計情報を収集することを特徴とする請求項１〜請求項９の何れかに記載の可変通信容量データ伝送装置。

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