JP2007174173A - サーキットエミュレーション装置及びパケット転送方法 - Google Patents

Abstract

【課題】サーキットエミュレーション装置及びパケット転送方法に関し、低ビットレートデータを、規定された遅延条件で伝送すると共に使用伝送帯域の効率化を図る。
【解決手段】サーキットエミュレーションデータを該可変長のショートパケットに格納し、該ショートパケットをＡＴＭセルに格納して伝送する。伝送遅延時間が長い又は要求される遅延時間が短い場合、区間（Ａ）のようにショートパケットのデータ長を短くし、素早くＡＴＭセルに格納して伝送する。一方、伝送遅延時間が短い又は要求される遅延時間が長い場合、区間（Ｂ）のように、ショートパケットのデータ長を長くし、その分、ＡＴＭセルに格納する有効データを多くして無効データを少なくし、使用伝送帯域の有効利用を図る。伝送遅延時間は、伝送先の装置で折り返されるパケットのラウンドトリップタイムの測定、又は伝送先の装置へのタイムスタンプ付きパケットの送信などに測定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、サーキットエミュレーション装置及びパケット転送方法に関し、パケット通信のデータの形式と異なる他の形式のデータ、例えばビデオデータや制御データだけでなく、音声形式データの輸送に、非同期転送モード（ＡＴＭ：Asynchronous Transfer Mode）やＴＣＰ（Transmission Control Protocol）などのプロトコルによるパケット転送方式を用いる通信システムにおけるサーキットエミュレーション接続（Circuit Emulation Connections）に係り、特に、伝送遅延時間に一定の制約が有るサーキットエミュレーション接続において、低ビットレートのデータの伝送にパケット転送を用いる場合のサーキットエミュレーション装置及びパケット転送方法に関する。

ＡＴＭやＴＣＰは、非同期通信データの伝送に一般に用いられている標準プロトコルであり、ＡＴＭはＡＴＭセルと称される固定サイズのデータパケットを用いたデータ転送を基本とする。各ＡＴＭセルのフォーマットは同一で、各ＡＴＭセルは４８オクテットのペイロード及び５オクテットのヘッダを有する。

各アプリケーションソフトウェアによる送信データは、各アプリケーションソフトウェアに特有のデータ転送フォーマットを有する。もし、その送信データの伝送にＡＴＭを使用する場合には、アプリケーションソフトウェアに特有のデータフォーマットをＡＴＭセルのフォーマットにマッピングするための処理が必要となる。この処理は、ＡＴＭ適合レイヤ（ＡＡＬ）と称されるレイヤで行われる。

ＡＴＭ適合レイヤ（ＡＡＬ）には、幾つかのタイプが有り、一般に音声等の伝送に用いられるタイプはＡＡＬ１であり、ＡＡＬ１は、同期データ（即ちサーキットエミュレーションデータ）をＡＴＭセルにマッピングするために使用される。

ＡＡＬ１の問題点として、１セル（４７バイト）分のサーキットエミュレーションデータが蓄積されるまで待って転送するため、時間遅延が長くなることである。例えば、サーキットエミュレーションデータの入力データレートが６４ｋビット／秒であった場合、ＡＡＬ１の処理において、対応する時間遅延は約６ミリ秒となり、１セルを生成するのに約６ミリ秒の遅延を要することとなる。更に、該セルを送信ユニットから伝送先の受信ユニットへ伝送するための伝送遅延が発生する。

上記の問題の解決のため、低ビットレートデータを扱う際には、図７に示すように、サーキットエミュレーションデータを、例えば６バイト長などの固定したデータ長のショートパケットに分割し、該ショートパケットを各ＡＴＭセルの一部にのみマッピングし、各ＡＴＭセルの残りの部分には無効なデータを埋めて伝送する方法がある。しかし、この方法では無効なデータを伝送するため、帯域を無駄に使用することとなり、通信コストが高くなってしまう。

本発明に関連する先行技術文献として、下記の特許文献１には、ＳＤＨ(Synchronous Digital Hierarchy)網のＣＢＲ（Constant Bit Rate）信号をＡＴＭセルに変換して伝達するＣＢＲ信号の位相跳躍防止方式について記載されている。また、下記の特許文献２には、各データパケットの長さをデータ転送セル整形クロック(cell shaping clock)の関数として制御するサーキットエミュレーションデータ輸送装置及び／又は方法について記載されている。
特許第３２４５３３３号公報 特表２００１−５２３４２４号公報

音声データなどの伝送は、多くの場合、伝送遅延に敏感であり、また帯域幅は非常に高価であるため、低ビットレートのサーキットエミュレーションデータをパケット転送により伝送する場合、効率よく伝送する方式が要求されている。このような要求に対する一般的な解決方法として、伝送遅延に対する要求が厳しいアプリケーションソフトウェアのデータに対して、サーキットエミュレーションデータをショートパケットに分解して転送する。

転送パケットとしてＡＴＭセルを用いる場合には、ショートパケットは１〜４７バイトの範囲となる。従来の技術では、ショートパケットのデータ長は固定長であり、一度、装置を作りこんでしまうとデータ長を変更することは容易でなく、サーキットエミュレーションデータとして規定される遅延時間の制限に応じて、ショートパケットのデータ長を変更することは困難なことであった。

本発明は、サーキットエミュレーションデータとして規定される遅延時間の制限及びパケット転送の伝送遅延時間により表される装置の使用環境下において、制限された遅延条件を満たすと共に伝送帯域を有効利用することができるサーキットエミュレーション装置及びパケット転送方法を提供することを目的とする。

本発明のサーキットエミュレーション装置は、（１）サーキットエミュレーションデータから、転送パケットのデータ長以下のデータ長に分割したショートパケットを生成するショートパケット生成手段と、前記ショートパケット生成手段で生成するショートパケットのデータ長を、１バイトから転送パケットのデータ長までの任意の値に設定するデータ長設定手段と、前記ショートパケット生成手段で生成されたショートパケットを、転送パケットにマッピングするパケットマッピング手段とを備えたことを特徴とする。

また、（２）前記転送パケットにマッピングするパケットマッピング手段は、可変長のデータフレームの転送パケットを生成し、該転送パケットのデータフレーム長を、前記データ長設定手段に設定された値に従って調整するパケットデータ長調整手段を備えたことを特徴とする。

また、（３）前記サーキットエミュレーションデータの伝送先の装置までの伝送遅延時間を含む遅延時間を検出する遅延時間検出手段を備え、前記データ長設定手段は、該遅延時間検出手段で検出した遅延時間に基づいて、ショートパケットのデータ長を設定することを特徴とする。

また、（４）伝送遅延時間測定用のデータを生成し、該伝送遅延時間測定用のデータを含むパケットを送信する手段と、前記サーキットエミュレーションデータの伝送先の装置で折り返された前記伝送遅延時間測定用のデータを含むパケットを受信し、該折り返されたパケットの受信時刻と前記伝送遅延時間測定用のデータを含むパケットの送信時刻との時間差を測定する時間差測定手段とを備え、前記遅延時間検出手段は、該時間差測定手段で測定した時間差を基に遅延時間を検出することを特徴とする。

また、（５）現在時刻と同期した時刻情報のタイムスタンプを生成し、該タイムスタンプデータを含むパケットを送信する手段と、前記サーキットエミュレーションデータの伝送先の装置で前記タイムスタンプデータを基に測定した伝送遅延時間情報を含むパケットを受信する手段と、前記遅延時間検出手段は、前記伝送先の装置から受信したパケットに含まれる伝送遅延時間情報を基に、前記遅延時間を検出することを特徴とする。

また、本発明のパケット転送方法は、（６）サーキットエミュレーションデータから、転送パケットのデータ長以下のデータに分割したショートパケットを生成する過程と、前記ショートパケットを生成する際に、ショートパケットのデータ長を１バイトから転送パケットのデータ長までの任意の値に設定する過程と、前記ショートパケットを、転送パケットにマッピングするパケットマッピングして転送する過程と、を含むことを特徴とする。

また、（７）前記転送パケットにマッピングする過程において、可変長のデータフレームの転送パケットを生成し、該転送パケットのデータフレーム長を、前記ショートパケットのデータ長の設定値に従って調整する過程を含むことを特徴とする。

また、（８）前記サーキットエミュレーションデータの伝送先の装置までの伝送遅延時間を含む遅延時間を検出する過程を含み、該遅延時間に基づいて前記ショートパケットのデータ長を設定する過程を含むことを特徴とする。

また、（９）伝送遅延時間測定用のデータを生成し、該伝送遅延時間測定用のデータを含むパケットを送信する過程と、前記サーキットエミュレーションデータの伝送先の装置で折り返された前記伝送遅延時間測定用のデータを含むパケットを受信し、該折り返されたパケットの受信時刻と前記伝送遅延時間測定用のデータを含むパケットの送信時刻との時間差を基に遅延時間を検出する過程と、を含むことを特徴とする。

また、（１０）現在時刻と同期した時刻情報のタイムスタンプを生成し、該タイムスタンプデータを含むパケットを送信する過程と、前記サーキットエミュレーションデータの伝送先の装置で、前記タイムスタンプデータを含むパケットを受信し、該パケットを受信した時刻とタイムスタンプの時刻との時間差を測定し、該時間差の情報を含むパケットを返送する過程と、前記対向する伝送装置から受信したパケットに含まれる時間差の情報を基に伝送遅延時間を検出する過程と、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、ショートパケットのデータ長を可変とし、伝送遅延が小さく、パケット化する時間に余裕がある場合は、ショートパケットのデータ長を長くすることにより、伝送路の効率を高めることができる。また、伝送帯域に余裕がある場合には、ショートパケットのデータ長を短くし、遅延時間を小さくすることができ、遅延時間の制限値や伝送遅延に応じてより適切なデータ長を選択し、制限された遅延条件を満たすと共に及び伝送帯域を有効利用したパケット転送を行うことができる。

また、ショートパケットのデータ長に応じて転送パケットのパケット長も変化させることにより、伝送効率を高めることができる。また、伝送遅延時間を測定した結果を基にショートパケットのデータ長を決めることにより、最適なショートパケットのデータ長が自動的に設定され、保守作業を行うことなく効率的に網を運用することができる。

図１は本発明によるショートパケットの生成の一例を示している。同図に示すように、ショートパケットのデータ長を可変とし、サーキットエミュレーションデータを該可変長のショートパケットに格納し、該ショートパケットをＡＴＭセルに格納して伝送する。

ショートパケットは、伝送遅延時間が長い又は要求される遅延時間が短い場合、図１の区間（Ａ）に示すように、パケット長を短くし、素早くＡＴＭセルに格納して伝送する。一方、伝送遅延時間が短い又は要求される遅延時間が長い場合、図１の区間（Ｂ）に示すように、ショートパケットのデータ長を長くし、その分、ＡＴＭセルに格納する有効データを多くして無効データを少なくすることができるため、伝送帯域の有効利用を図ることができる。

これにより、要求される遅延時間の制限やパケットの伝送遅延時間により表される使用環境下でパケットを伝送する場合において、ショートパケットのデータ長をより適切に選択することにより、伝送遅延の制限を満たしながら伝送帯域を有効に利用したパケット転送を行うことができる。

図２は本発明によるサーキットエミュレーション装置の第１の実施形態を示している。同図に示すようにサーキットエミュレーション装置１０は、サーキットエミュレーション信号を入力する入力部１１と、該入力部１１から出力されるサーキットエミュレーションデータを格納するショートパケットを生成するショートパケット生成部１２と、該ショートパケットのデータ長を設定するデータ長設定部１３と、ショートパケット生成部１２から出力されるショートパケットをＡＴＭセル化するＡＴＭセル化部１４とを備える。

ＡＴＭセルは５３バイト（ヘッダ５バイト＋データ４８バイト）固定であるため、データ長設定部１３に、１バイト〜４８バイトの範囲でショートパケットのデータ長の設定を行い、ショートパケット生成部１２では、そのデータ長の値に従ったバイト数のショートパケットを出力する。

従来の構成では、ショートパケット生成部１２で生成されるショートパケットのデータ長は固定であったのに対し、本発明ではショートパケットのデータ長を任意に設定するデータ長設定部１３を設け、該設定値に応じたデータ長のショートパケットを生成することにより、任意長のショートパケットを生成することができる。

次に、本発明のサーキットエミュレーション装置の第２の実施形態を、図３を参照して説明する。第２の実施形態は、前述の図２に示した実施形態におけるＡＴＭセル化部１４に代えて、ショートパケット生成部１２から出力されるショートパケットを、イーサネット（登録商標）フレーム等の可変長パケットにマッピングするイーサネット（登録商標）フレーム生成部１４’と、該可変長パケットのデータ長を調整するデータ長調整部１５とを備えたものである。

イーサネット（登録商標）フレームは、４６バイト〜１５００バイトの可変長データを格納することができるため、データ長設定部１３に、１から１５００の範囲でショートパケットのデータ長の値を設定し、ショートパケット生成部１２では、その値に従ったバイト数のショートパケットを出力する。

また、データ長設定部１３の設定に連動して、データ長調整部１５はイーサネット（登録商標）フレームのフレーム長を決定し、イーサネット（登録商標）フレーム生成部１４’は該フレーム長の値に従ったバイト数でイーサネット（登録商標）フレームを出力する。なお、以下ではイーサネット（登録商標）フレーム生成部１４’をパケット生成部１４’と記す。

次に図４を参照して本発明のサーキットエミュレーション装置の第３の実施形態について説明する。この実施形態は、前述の第１又は第２の実施形態に、伝送先の装置までデータ転送する際の遅延時間を検出する遅延時間検出部１６を設け、該遅延時間検出部１６で検出した遅延時間をデータ長設定部１３に入力し、データ長設定部１３は該遅延時間を基にショートパケットのデータ長を設定するようにしたものである。

サーキットエミュレーション装置１０と対向する伝送先の装置２０と間の伝送遅延を含む遅延時間を、遅延時間検出部１６で求め、該遅延時間を基に適切なショートパケットのデータ長をデータ長設定部１３に設定する。データ長設定部１３では、サーキットエミュレーションデータの送受における遅延時間が規定されている場合、以下のようにしてデータ長を求める。

データ長＝ｆ（規定遅延時間−伝送遅延時間） ・・・（式１）
ここで、ｆ（ｘ）はショートパケット生成に要する時間がｘ以下となるようなデータ長を求める関数である。また、上記（式１）における「規定遅延時間」は、サーキットエミュレーションデータの送受において規定されている制限遅延時間である。また、上記（式１）の「伝送遅延時間」は、対向する伝送先装置２０までの伝送時に発生する遅延時間である。これらの遅延時間は、予め測定しておいてその値を設定する構成とすることもでき、また、随時測定してその値を設定する構成とすることもできる。

次に図５を参照して本発明のサーキットエミュレーション装置の第４の実施形態について説明する。この実施形態は、前述の第３の実施形態に、伝送路遅延時間測定の手段を備えたものである。同図に示すように、伝送遅延時間測定用のパケットを生成して挿入する時間測定用データ生成部１７と、伝送先の装置２０の折り返し部で折り返されて戻ってくる伝送遅延時間測定用のパケットを検出する時間測定用データ検出部１８と、該時間測定用データ検出部１８の検出出力のタイミングと時間測定用データ生成部１７の生成タイミングとの時間差を測定する時間差測定部１９とを備え、該時間差測定部１９から出力される時間差を基に、遅延時間検出部１６で伝送遅延時間を検出するようにしたものである。なお、伝送遅延時間は、上記時間差、即ち、遅延測定用データパケットを送信し、それが戻ってくるまでの時間の２分の１を伝送遅延時間として測定する。

次に図６を参照して本発明のサーキットエミュレーション装置の第５の実施形態について説明する。この実施形態は、前述の第４の実施形態における伝送路遅延時間測定のための手段を、タイムスタンプを有するデータの送受により測定するよう構成したものである。

即ち、時刻同期部１７’により現在時刻と同期した時刻情報を生成し、該時刻情報を用いたタイムスタンプを有するデータをタイムスタンプ生成部１８’により生成し、該タイムスタンプを有するデータをマッピングしたパケットをパケット生成部１４’により送信し、該タイムスタンプを有するデータパケットを対向する伝送先の装置２０の時間測定用データ検出部２１で検出する。

対向する伝送先の装置２０では、時間測定用データ検出部２１で検出したデータパケットのタイムスタンプと、該装置２０内の時刻同期部２２から出力される現在時刻とを、時間差測定部２３に入力し、時間差測定部２３はそれらの時間差を測定し、該時間差のデータを含むパケットを時間差伝送パケット生成部２４により生成して、対向するサーキットエミュレーション装置１０に返送する。

上記時間差のデータを含むパケットをサーキットエミュレーション装置１０の時間差伝送パケット受信部１９’で受信し、該パケットに含まれる時間差（これは、伝送遅延時間に相当する。）を遅延時間検出部１６に入力し、該伝送遅延時間に応じたショートパケットのデータ長をデータ長設定部１３により設定する。

本発明によるショートパケットの生成の一例を示す図である。 本発明のサーキットエミュレーション装置の第１の実施形態を示す図である。 本発明のサーキットエミュレーション装置の第２の実施形態を示す図である。 本発明のサーキットエミュレーション装置の第３の実施形態を示す図である。 本発明のサーキットエミュレーション装置の第４の実施形態を示す図である。 本発明のサーキットエミュレーション装置の第５の実施形態を示す図である。 従来の低ビットレートデータのパケット転送を示す図である。

符号の説明

１０ サーキットエミュレーション装置
１１ 入力部
１２ ショートパケット生成部
１３ データ長設定部
１４ ＡＴＭセル化部
１５ データ長調整部
１６ 遅延時間検出部
１７ 時間測定用データ生成部
１８ 時間測定用データ検出部
１９ 時間差測定部
１４’ パケット生成部
１７’ 時刻同期部
１８’ タイムスタンプ生成部
１９’ 時間差伝送パケット受信部
２０ 対向する伝送先の装置
２１ 時間測定用データ検出部
２２ 時刻同期部
２３ 時間差測定部
２４ 時間差伝送パケット生成部

Claims (10)

1. サーキットエミュレーションデータから、転送パケットのデータ長以下のデータ長に分割したショートパケットを生成するショートパケット生成手段と、
   前記ショートパケット生成手段で生成するショートパケットのデータ長を、１バイトから転送パケットのデータ長までの任意の値に設定するデータ長設定手段と、
   前記ショートパケット生成手段で生成されたショートパケットを、転送パケットにマッピングするパケットマッピング手段と
   を備えたことを特徴とするサーキットエミュレーション装置。
2. 前記転送パケットにマッピングするパケットマッピング手段は、可変長のデータフレームの転送パケットを生成し、該転送パケットのデータフレーム長を、前記データ長設定手段に設定された値に従って調整するパケットデータ長調整手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載のサーキットエミュレーション装置。
3. 前記サーキットエミュレーションデータの伝送先の装置までの伝送遅延時間を含む遅延時間を検出する遅延時間検出手段を備え、前記データ長設定手段は、該遅延時間検出手段で検出した遅延時間に基づいて、ショートパケットのデータ長を設定することを特徴とする請求項１又は２に記載のサーキットエミュレーション装置。
4. 伝送遅延時間測定用のデータを生成し、該伝送遅延時間測定用のデータを含むパケットを送信する手段と、
   前記サーキットエミュレーションデータの伝送先の装置で折り返された前記伝送遅延時間測定用のデータを含むパケットを受信し、該折り返されたパケットの受信時刻と前記伝送遅延時間測定用のデータを含むパケットの送信時刻との時間差を測定する時間差測定手段とを備え、
   前記遅延時間検出手段は、該時間差測定手段で測定した時間差を基に遅延時間を検出することを特徴とする請求項３に記載のサーキットエミュレーション装置。
5. 現在時刻と同期した時刻情報のタイムスタンプを生成し、該タイムスタンプデータを含むパケットを送信する手段と、
   前記サーキットエミュレーションデータの伝送先の装置で前記タイムスタンプデータを基に測定した伝送遅延時間情報を含むパケットを受信する手段と、
   前記遅延時間検出手段は、前記伝送先の装置から受信したパケットに含まれる伝送遅延時間情報を基に、前記遅延時間を検出することを特徴とする請求項３に記載のサーキットエミュレーション装置。
6. サーキットエミュレーションデータから、転送パケットのデータ長以下のデータに分割したショートパケットを生成する過程と、
   前記ショートパケットを生成する際に、ショートパケットのデータ長を１バイトから転送パケットのデータ長までの任意の値に設定する過程と、
   前記ショートパケットを、転送パケットにマッピングするパケットマッピングして転送する過程と、
   を含むことを特徴とするパケット転送方法。
7. 前記転送パケットにマッピングする過程において、可変長のデータフレームの転送パケットを生成し、該転送パケットのデータフレーム長を、前記ショートパケットのデータ長の設定値に従って調整する過程を含むことを特徴とする請求項６に記載のパケット転送方法。
8. 前記サーキットエミュレーションデータの伝送先の装置までの伝送遅延時間を含む遅延時間を検出する過程を含み、該遅延時間に基づいて前記ショートパケットのデータ長を設定する過程を含むことを特徴とする請求項６又は７に記載のパケット転送方法。
9. 伝送遅延時間測定用のデータを生成し、該伝送遅延時間測定用のデータを含むパケットを送信する過程と、
   前記サーキットエミュレーションデータの伝送先の装置で折り返された前記伝送遅延時間測定用のデータを含むパケットを受信し、該折り返されたパケットの受信時刻と前記伝送遅延時間測定用のデータを含むパケットの送信時刻との時間差を基に遅延時間を検出する過程と、
   を含むことを特徴とする請求項８に記載のパケット転送方法。
10. 現在時刻と同期した時刻情報のタイムスタンプを生成し、該タイムスタンプデータを含むパケットを送信する過程と、
    前記サーキットエミュレーションデータの伝送先の装置で、前記タイムスタンプデータを含むパケットを受信し、該パケットを受信した時刻とタイムスタンプの時刻との時間差を測定し、該時間差の情報を含むパケットを返送する過程と、
    前記対向する伝送装置から受信したパケットに含まれる時間差の情報を基に伝送遅延時間を検出する過程と、
    を含むことを特徴とする請求項８に記載のパケット転送方法。

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