JP2007235621A - データ伝送システムおよびデータ伝送方法 - Google Patents

Abstract

【課題】運用系と待機系を用いてパケットを伝送する際の誤り情報を訂正するための回路規模を減少させることのできるデータ伝送システムおよびデータ伝送方法を得る。
【解決手段】情報処理部１０５の送信データバッファ１０６から送信される送信データ１０８は、送信パケット生成部１０９に入力され、ここでパケット単位に分割されて、３パケットずつの誤り訂正符号が計算される。計算結果は誤り情報訂正パケット１１３として組み立てられ、待機系データ送受信部１０２から待機系伝送路１０４に送出される。送信パケット生成部１０９で分割されたパケットは、送信パケット１１１として運用系データ送受信部１０１から運用系伝送路１０３に送出される。
【選択図】図１

Description

本発明は、パケット通信でデータの伝送を行うデータ伝送システムおよびデータ伝送方法に係わり、特に運用系と待機系を使用して冗長化したデータ伝送を行うデータ伝送システムおよびデータ伝送方法に関する。

回線状態によっては、送信側から伝送されたパケットが受信側に正常に受信されない場合がある。このような場合、受信側では欠落したパケットの再送を要求し、送信側は要求のあったパケットを再送することが一般に行われている。ところが、このようなパケットの再送処理は、実際に該当するパケットの再送を開始するまでにさまざまな処理を必要としている。したがって、欠落したパケットの再送までに比較的長い時間が必要である。

回線品質が安定している状態では、パケットの再送を必要とする事態が発生することはあまりない。さまざまな要因によって、パケットの欠落が発生する状態に陥ると、ときとして連続してパケットの再送が必要な状況となる。このような状況では、通信に要する時間が一定しなくなり、たとえばインターネットを用いた電話サービスや動画配信サービスのようなリアルタイム性を要求するサービスに大きな障害となる。

ところで、伝送路を二重化して運用系（現用系）と待機系（予備系）に経路を分けた通信システムでも、この状況に変わりがない。その一方で、このような冗長構成の通信システムでは、運用系が正常に動作しているとき、待機系は原則として動作していない。待機系は、自身の正常稼動状態を外部に知らせるためのハートビート信号の送出といった限定された動作を行っているに過ぎないからである。

そこで、複数の現用（運用）回線に対して１つの予備（待機）回線を設けたデータ伝送システムで、各現用回線の信号をそれぞれ誤り訂正符号化して、誤り訂正符号の冗長ビットを予備回線を用いて伝送することが提案されている（たとえば特許文献１参照）。この提案によれば、運用系と待機系の双方が正常のときに、待機系の伝送路を用いて冗長ビットの伝送が行われる。この冗長ビットは、受信側で運用系の各伝送路に割り振られて、運用系ごとの誤り訂正動作が行われる。すなわち、各運用系では正常に受信されなかった欠落パケットの復元を行うことができる。
特開昭６３−５０２２０号公報（第４ページ左上欄第３行目〜第２０行目 第１図）

ところが、この提案では、運用系の回線ごと、すなわちパケットごとに誤り訂正を行い、これによって得られたそれぞれの誤り訂正符号を多重化して１つの予備回線に送出している。このため、運用系の回線の数だけ誤り訂正符号化のための回路が必要とされる。このため、誤り訂正に必要とされる回路規模が大きくなるという問題がある。この結果、データ伝送システム全体の信頼性を低下させたり、コストダウンを図り難いという問題があった。

そこで本発明の目的は、運用系と待機系を用いてパケットを伝送する際の誤り情報を訂正するための回路規模を減少させることのできるデータ伝送システムおよびデータ伝送方法を得ることにある。

本発明では、（イ）連続する２以上の所定個数のパケットを基にしてこのうちの１個のパケットの誤りを訂正する誤り情報訂正パケットを生成する誤り情報訂正パケット生成手段と、（ロ）前記した２以上の所定個数のパケットを運用系の伝送路に送出する運用系パケット送出手段と、（ハ）運用系が正常のとき、運用系パケット送出手段の送出した前記した２以上の所定個数のパケットに対応付けて、誤り情報訂正パケット生成手段の生成した誤り情報訂正パケットを待機系の伝送路に送出する待機系パケット送出手段とをデータ伝送システムに具備させる。

すなわち本発明では、誤り情報訂正パケット生成手段を用いて、連続する２以上の所定個数のパケットを基にしてこのうちの１個のパケットの誤りを訂正する誤り情報訂正パケットを生成する。そしてそれぞれのパケットを運用系の伝送路に送出すると共に、前記した２以上の所定個数のパケットに対応付けて、誤り情報訂正パケット生成手段の生成した誤り情報訂正パケットを待機系の伝送路に送出するようにしている。したがって、誤り情報訂正パケット生成手段は、連続する２以上の所定個数のパケット当たり１つでよいことになり、システムが簡素化する。

また、本発明では、（イ）連続する２以上の所定個数のパケットを基にしてこのうちの１個のパケットの誤りを訂正する誤り情報訂正パケットを生成する誤り情報訂正パケット生成手段と、（ロ）前記した２以上の所定個数のパケットを運用系の伝送路に送出する運用系パケット送出手段と、（ハ）運用系が正常のとき、運用系パケット送出手段の送出したパケットに対応付けて、誤り情報訂正パケット生成手段の生成した誤り情報訂正パケットを待機系の伝送路に送出する待機系パケット送出手段と、（ニ）運用系パケット送出手段の送出したパケットを連続する前記した２以上の所定個数のパケットを受信するたびに、これに対応して待機系の伝送路から受信した誤り情報訂正パケットを基にしてこれらのパケットのうちの１個に誤りが存在するときこれを訂正するパケット誤り情報訂正手段とをデータ伝送システムに具備させる。

すなわち本発明では、誤り情報訂正パケット生成手段を用いて、連続する２以上の所定個数のパケットを基にしてこのうちの１個のパケットの誤りを訂正する誤り情報訂正パケットを生成する。そしてそれぞれのパケットを運用系の伝送路に送出すると共に、前記した２以上の所定個数のパケットに対応付けて、誤り情報訂正パケット生成手段の生成した誤り情報訂正パケットを待機系の伝送路に送出するようにしている。連続する２以上の所定個数のパケットの２以上に誤りが存在した場合には、訂正を行うことができない。そこで、該当するパケットの再送を要求することになる。このデータ伝送システムでも、誤り情報訂正パケット生成手段は、連続する２以上の所定個数のパケット当たり１つでよいことになり、システムが簡素化する。

また、本発明では、（イ）連続するデータを２以上の所定個数のパケットに分割するパケット分割ステップと、（ロ）このパケット分割ステップで分割した前記した２以上の所定個数のパケットを基にしてこのうちの１個のパケットの誤りを訂正する誤り情報訂正パケットを生成する誤り情報訂正パケット生成ステップと、（ハ）前記した２以上の所定個数のパケットを運用系の伝送路に送出する運用系パケット送出ステップと、（ニ）運用系が正常のとき、運用系パケット送出ステップで送出したパケットに対応付けて、誤り情報訂正パケット生成ステップで生成した誤り情報訂正パケットを待機系の伝送路に送出する待機系パケット送出ステップとをデータ伝送方法に具備させる。

すなわち本発明では、パケット分割ステップで連続するデータを２以上の所定個数のパケットに分割し、誤り情報訂正パケット生成ステップで、連続する前記した２以上の所定個数のパケットを基にして、このうちの１個のパケットの誤りを訂正する誤り情報訂正パケットを生成する。そしてそれぞれのパケットを運用系の伝送路に送出すると共に、前記した２以上の所定個数のパケットに対応付けて、誤り情報訂正パケット生成ステップで生成した誤り情報訂正パケットを待機系の伝送路に送出するようにしている。したがって、誤り情報訂正パケットの生成は、連続する２以上の所定個数のパケット当たり１回でよいことになり、処理が簡素化する。

以上説明したように、本発明では運用系が正常のときに連続する複数のパケットに対して１つの誤り情報訂正パケットを待機系の伝送路で伝送することにしたので、誤り情報の訂正のための回路または処理がすべての系で１つだけで足りる。したがって、システムの規模を最小限としてその構築のためのコストを軽減することができるだけでなく、システムが単純化するので、信頼性も向上する。

以下実施例につき本発明を詳細に説明する。

図１は本発明の一実施例におけるデータ伝送システムの要部を表わしたものである。このデータ伝送システム１００は、運用系データ送受信部１０１と、待機系データ送受信部１０２を備えている。運用系データ送受信部１０１は、運用系伝送路１０３を介して図示しない通信相手としての情報処理装置と接続されている。待機系データ送受信部１０２は、待機系伝送路１０４を介して前記した情報処理装置と接続されている。運用系データ送受信部１０１および待機系データ送受信部１０２は、前記した情報処理装置とデータの交換を行う情報処理部１０５を備えている。

情報処理部１０５は、前記した情報処理装置に送信するデータを格納する送信データバッファ１０６と、この情報処理装置から送られてきたデータを処理対象のデータとして格納する受信データバッファ１０７を備えている。送信データバッファ１０６に格納された連続したデータとしての送信データ１０８は、情報処理部１０５内の送信パケット生成部１０９に送られて、ここで送信パケット１１１が生成されるようになっている。生成された送信パケット１１１は、運用系データ送受信部１０１の送信パケットバッファ１１２に送られる。送信パケット生成部１０９は、パケットの誤りを訂正するための誤り情報訂正パケット１１３も生成するようになっている。この誤り情報訂正パケット１１３は待機系データ送受信部１０２の送信パケットバッファ１１４に送られる。

ところで、運用系データ送受信部１０１は、受信した送信パケット１１１を格納する送信パケットバッファ１１２と、これから読み出した送信パケット１１５を送信パケット１１６として運用系伝送路１０３に送り出す送信部１１７と、運用系伝送路１０３から受信パケット１１８を受信する受信部１１９と、受信部１１９から出力される受信パケット１２１を格納する受信パケットバッファ１２２を備えている。受信パケットバッファ１２２から読み出された受信パケット１２３は、情報処理部１０５の受信パケット検証部１２４に入力され、待機系データ送受信部１０２の受信パケットバッファ１２６から読み出された誤り情報訂正パケット１２７を用いて検証されるようになっている。検証され合成された受信データ１２８は受信データバッファ１０７に格納される。また、検証結果からパケットの再送が必要とされるときには、受信パケット検証部１２４から再送要求パケット１２９が運用系データ送受信部１０１の送信パケットバッファ１１２に送出されるようになっている。

待機系データ送受信部１０２では、送信パケットバッファ１１４がバッファリングした誤り情報訂正パケット１３１を送信部１３２が読み出して、誤り情報訂正パケット１３３として待機系伝送路１０４に送出するようになっている。また、待機系データ送受信部１０２は、前記した情報処理装置から待機系伝送路１０４を送られてきた誤り情報訂正パケット１３４を受信する受信部１３５を備えている。この受信部１３５の出力する誤り情報訂正パケット１３６が受信パケットバッファ１２６に格納され、誤り情報訂正パケット１２７として受信パケット検証部１２４に送られることになる。なお、運用系データ送受信部１０１に障害が発生したとき、待機系データ送受信部１０２は運用系として動作する。このため、待機系データ送受信部１０２の各部は、運用系データ送受信部１０１の各部と同一の回路機能を備えていることは当然である。

図２は、本実施例の送信パケット生成部とその周辺回路を表わしたものである。送信パケット生成部１０９は、図１に示した情報処理部１０５内の送信データバッファ１０６から送られてきた送信データ１０８をパケット単位に分割するパケット分割部１４１と、このパケット分割部１４１で分割したパケットの所定個数ずつについて、１個のパケットが伝送先で誤りを検出されたときにこれを訂正する誤り情報訂正符号を計算するパリティ計算部１４２を備えている。本実施例では、この所定個数が３個であるとする。送信データバッファ１０６から送られてきた送信データ１０８は、パケット分割部１４１でパケット単位に分割される。そして、分割によって３個のパケットが得られるたびに、パリティ計算部１４２はこれら３個のパケットに対する誤り情報訂正符号を計算する。この誤り情報訂正符号は、パケット分割部１４１に返されて誤り情報訂正パケット１１３として組み立てられ、待機系の送信パケットバッファ１１４に送られることになる。

パケット分割部１４１は、送信データ１０８を１個ずつのパケットに分割して、これらを順次、送信パケット１１１として送信パケットバッファ１１２へ送出する。そして、これらに対応するように、１個の誤り情報訂正パケット１１３を待機系の送信パケットバッファ１１４に送出する。

このような構成の送信パケット生成部１０９は、後に説明する受信パケット検証部１２４と共に、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）が同じく図示しないＲＯＭ（Read Only Memory）等の記憶媒体に格納された制御プログラムに従って、予め定めた制御を実行するようになっている。

図３は、送信パケット生成部の処理の流れを表わしたものである。図２と共に説明する。まず、パケット分割部１４１は送信データバッファ１０６から送信データ１０８を読み出して（ステップＳ２０１）、パケット単位に分割していく（ステップＳ２０２）。３個のパケットに分割した時点で送信データ１０８の読み出しを停止して（ステップＳ２０３：Ｙ）、これら３個のパケットをパリティ計算部１４２に送って、このうちの１個に誤りがあった場合にこれを訂正できる誤り情報訂正符号を作成するための計算を行わせる（ステップＳ２０４）。この計算が行われている間、パケット分割部１４１は連続して送信データ１０８を分割した３個のパケットを順次、運用系の送信パケットバッファ１１２へ送出する（ステップＳ２０５）。そして、パリティ計算部１４２の計算による誤り情報訂正符号を組み込んだ誤り情報訂正パケット１１３を組み立てて（ステップＳ２０６）、これを待機系の送信パケットバッファ１１４に送出する（ステップＳ２０７）。

この後、パケット分割部１４１は送信データバッファ１０６に残りの送信データ１０８が存在するかをチェックして（ステップＳ２０８）、存在する場合には（Ｙ）、ステップ２０１に戻って処理を続行する。存在しなくなった場合には（ステップＳ２０８：Ｎ）、処理を終了する（エンド）。

図４は、本実施例の受信パケット検証部とその周辺回路を表わしたものである。受信パケット検証部１２４は、運用系の受信パケットバッファ１２２から読み出された３個分の受信パケット１２３と待機系の受信パケットバッファ１２６から読み出された１個分の誤り情報訂正パケット１２７を入力するパケット合成部１５１を備えている。パケット合成部１５１は３個の受信パケット１２３と誤り情報訂正パケット１２７をパリティ計算部１５２でチェックさせると共に、３個の受信パケット１２３が正常なときにはこれらを元の連続したデータに合成するようになっている。

パリティ計算部１５２は、３個の受信パケット１２３の１つにエラーがある場合に、これを訂正する。３つの受信パケット１２３の２つ以上にエラーがある場合、パリティ計算部１５２はこれを訂正することができない。この場合にはパケット合成部１５１が再送要求１５３を再送要求パケット生成部１５４に送って再送要求パケット１２９を運用系の送信パケットバッファ１１２に送出することになる。これ以外の場合、３つの受信パケット１２３が合成され受信データ１２８として受信データバッファ１０７に送られる。

図５は、このような受信パケット検証部の処理の流れを表わしたものである。図４と共に説明する。受信パケット検証部１２４は、運用系の受信パケットバッファ１２２から３個の受信パケット１２３を順に読み出し（ステップＳ２２１）、続いてこれらの受信パケット１２３に対応する誤り情報訂正パケット１２７を待機系の受信パケットバッファ１２６から読み出す（ステップＳ２２２）。そして、パリティ計算部１５２でエラーのチェックと、エラーがあった場合の誤り訂正を実行する（ステップＳ２２３）。

この結果、３個の受信パケット１２３がいずれも正常であった場合、あるいはこのうちの１個のみにエラーがあり、その訂正が行われた場合には（ステップＳ２２４：Ｙ）、正常な、あるいは訂正後の３個のパケットの合成された受信データ１２８を順に受信データバッファ１０７に送出する（ステップＳ２２５）。これに対して、３個の受信パケット１２３のうちの２個あるいは３個に誤りがあって誤り情報訂正パケット１２７を構成する誤り情報訂正符号によってこれらの訂正が不可能とされた場合には（ステップＳ２２４：Ｎ）、該当するパケットの再送が必要である。そこで、パケット合成部１５１は再送要求パケット生成部１５４に再送要求１５３を送って再送要求パケットを生成させる（ステップＳ２２６）。生成された再送要求パケット１２９は運用系の送信パケットバッファ１１２に送出される（ステップＳ２２７）。

これにより、再送要求パケット１２９は、送信パケット１１６として運用系伝送路１０３（図１）に送り出されることになる。前記した通信相手としての情報処理装置は、図１に示した運用系伝送路１０３を介してこの送信パケット１１６を受け取ると、その内容から再送が要求されていることを知る。そして、再送の対象とされたパケットを運用系データ送受信部１０１に送出すると共に、これらに対応する誤り情報訂正パケット１１３を待機系データ送受信部１０２に送出する。これにより、受信パケット検証部１２４は前記したと同様に、再送されてきた受信パケット１２３の検証を行うことになる。

図６は、情報処理部の送出する送信データと、この情報処理装置から送られてくる受信データの流れを図解したものである。図１と共に説明する。情報処理部１０５の送信データ１０８を基にして、３個の送信パケット１１１₁〜１１１₃が作成され、順次、運用系データ送受信部１０１に送られ、ここから前記した通信相手としての情報処理装置に送信される。３個の送信パケット１１１₁〜１１１₃の後に誤り情報訂正パケット１１３が待機系データ送受信部１０２に送られ、これも前記した情報処理装置に送信される。そこで、この情報処理装置は３個の送信パケット１１１₁〜１１１₃および１個の誤り情報訂正パケット１１３を基にして受信パケットの検証を行うことができる。

一方、運用系データ送受信部１０１から情報処理部１０５には、受信パケット１２３₁〜１２３₃が順次送られてくる。これらの受信パケット１２３₁〜１２３₃が送られてきた後、待機系データ送受信部１０２から対応する誤り情報訂正パケット１２７が情報処理部１０５に送られてくる。これらは、たとえば前記した情報処理装置を送信源としている。情報処理部１０５はこれらのパケット１２３₁〜１２３₃、１２７を用いて検証を行うことになる。検証の結果、必要に応じて再送処理が行われる。

以上、運用系が正常な場合における待機系を含めたパケットの送受信の処理について説明した。運用系に障害が発生した場合には待機系がパケットの送受信を代わって行うことになる。この場合は、１つの系のみを使用した従来のパケットの送受信と同じなので、その説明を省略する。

以上説明した実施例では、３個の送信パケット１１１₁〜１１１₃ごとに１個の誤り情報訂正パケット１１３を生成することにしたが、一般にはｍ個の送信パケットごとに１個の誤り情報訂正パケットを生成して送信することになる。ここで数値ｍは２以上の整数であればよい。

また、連続データを分割した２以上の所定個数の送信パケットは、１つの運用系の伝送路で連続して送信してもよいことはもちろんであるが、誤り情報訂正パケットを生成した後に、予め定めた順序で複数の運用系の伝送路に分配して伝送してもよい。この場合にも、本来は運用系の複数の伝送路に対応して複数の誤り情報訂正パケット生成手段を備えていたものが１つの誤り情報訂正パケット生成手段を備えるだけで足りることになり、誤り情報の訂正に必要とするシステムの規模を更に小型化することが可能になる。

本発明の一実施例におけるデータ伝送システムの要部を表わしたシステム構成図である。 本実施例の送信パケット生成部とその周辺回路を表わしたブロック図である。 本実施例の送信パケット生成部の処理を表わした流れ図である。 本実施例の受信パケット検証部とその周辺回路を表わしたブロック図である。 本実施例の受信パケット検証部の処理の流れを表わした流れ図である。 本実施例の情報処理部の送出する送信データと、この情報処理装置から送られてくる受信データの流れを表わした説明図である。

符号の説明

１００ データ伝送システム
１０１ 運用系データ送受信部
１０２ 待機系データ送受信部
１０３ 運用系伝送路
１０４ 待機系伝送路
１０６ 送信データバッファ
１０７ 受信データバッファ
１０８ 送信データ
１０９ 送信パケット生成部
１１１ 送信パケット
１１３、１２７ 誤り情報訂正パケット
１２３ 受信パケット
１４１ パケット分割部
１４２、１５２ パリティ計算部
１５１ パケット合成部
１５４ 再送要求パケット生成部

Claims (6)

1. 連続する２以上の所定個数のパケットを基にしてこのうちの１個のパケットの誤りを訂正する誤り情報訂正パケットを生成する誤り情報訂正パケット生成手段と、
   前記２以上の所定個数のパケットを運用系の伝送路に送出する運用系パケット送出手段と、
   運用系が正常のとき、前記運用系パケット送出手段の送出した前記２以上の所定個数のパケットに対応付けて、前記誤り情報訂正パケット生成手段の生成した誤り情報訂正パケットを待機系の伝送路に送出する待機系パケット送出手段
   とを具備することを特徴とするデータ伝送システム。
2. 連続する２以上の所定個数のパケットを基にしてこのうちの１個のパケットの誤りを訂正する誤り情報訂正パケットを生成する誤り情報訂正パケット生成手段と、
   前記２以上の所定個数のパケットを運用系の伝送路に送出する運用系パケット送出手段と、
   運用系が正常のとき、前記運用系パケット送出手段の送出した前記２以上の所定個数のパケットに対応付けて、前記誤り情報訂正パケット生成手段の生成した誤り情報訂正パケットを待機系の伝送路に送出する待機系パケット送出手段と、
   前記運用系パケット送出手段の送出したパケットを連続する前記２以上の所定個数のパケットを受信するたびに、これに対応して待機系の伝送路から受信した誤り情報訂正パケットを基にしてこれらのパケットのうちの１個に誤りが存在するときこれを訂正するパケット誤り情報訂正手段
   とを具備することを特徴とするデータ伝送システム。
3. 前記パケット誤り情報訂正手段がパケットの誤りを訂正できないとき、該当するパケットの再送を要求する再送要求手段を具備することを特徴とする請求項２記載のデータ伝送システム。
4. 前記運用系パケット送出手段の送出する運用系の伝送路は待機系の伝送路と同数であることを特徴とする請求項１または請求項２記載のデータ伝送システム。
5. 前記運用系パケット送出手段の送出する運用系の伝送路は待機系の伝送路の複数倍であり、前記２以上の所定個数のパケットは、１つずつ別々の運用系の伝送路に送出されることを特徴とする請求項１または請求項２記載のデータ伝送システム。
6. 連続するデータを２以上の所定個数のパケットに分割するパケット分割ステップと、
   このパケット分割ステップで分割した前記２以上の所定個数のパケットを基にしてこのうちの１個のパケットの誤りを訂正する誤り情報訂正パケットを生成する誤り情報訂正パケット生成ステップと、
   前記２以上の所定個数のパケットを運用系の伝送路に送出する運用系パケット送出ステップと、
   運用系が正常のとき、前記運用系パケット送出ステップで送出したパケットに対応付けて、前記誤り情報訂正パケット生成ステップで生成した誤り情報訂正パケットを待機系の伝送路に送出する待機系パケット送出ステップ
   とを具備することを特徴とするデータ伝送方法。

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