JP2015126247A - Ｆｅｃ符号化装置、ｆｅｃ符号化方法及びｆｅｃ符号化装置の制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】異なるパケット長のデータに対して、誤り訂正能力を確保しつつ、オーバヘッド率の変動が小さくなるようにＦＥＣ符号を選択するための技術を提供する。【解決手段】入力されたパケットのパケット長に基づいて、ＦＥＣ（forward error correction）符号のオーバヘッド（ＦＥＣオーバヘッド）長とパケット長との比を示すオーバヘッド率が所定の値を超えない範囲で最大となるＦＥＣ符号をパケットのＦＥＣ符号化に用いられるＦＥＣ符号としてパケット毎に選択するＦＥＣ選択部と、選択されたＦＥＣ符号によりパケットのデータに対するＦＥＣオーバヘッドをパケット毎に演算して、データ及びＦＥＣオーバヘッドを含むＦＥＣ符号化データを生成するＦＥＣ演算部と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、ＦＥＣ（forward error correction、前方誤り訂正）符号化装置、ＦＥＣ符号化方法及びＦＥＣ符号化装置の制御プログラムに関し、特に、パケット長に応じてＦＥＣ符号を選択する機能を備えたＦＥＣ符号化装置、ＦＥＣ符号化方法及びＦＥＣ符号化装置の制御プログラムに関する。

イーサネット（登録商標）パケットのパケット長は、通常は、６４バイト以上１５００バイト以下である。一方、イーサネットパケットのパケット長の上限値を拡張することにより、ジャンボフレームと呼ばれる、１パケットの長さが１５００バイトを超えるフレームの伝送が可能な機器も広く用いられている。ジャンボフレームを用いることで、１パケットで最大９６００バイトのデータが伝送できる。

また、パケットデータに、ＦＥＣ符号による誤り訂正機能を付加する構成が広く知られている。例えば、特許文献１には、ＦＥＣソースパケット及びＦＥＣリペアパケットの送信データが一定に保たれる構成が記載されている。特許文献２には、ネットワークの状況をＦＥＣのブロックサイズや冗長度の決定に反映する機能を備えたネットワークシステムが記載されている。特許文献３には、所定の時間毎にＦＥＣ符号化が行われる機能を備えたデータ送信装置が記載されている。

イーサネットパケットのデータに、ＦＥＣ符号による誤り訂正機能を付加する手順を、ＯＴＮ（Optical Transport Network）の規定を例に説明する。

IＴＵ−Ｔ（International Telecommunication Union Telecommunication Standardization Sector） Ｇ．７０９において、ＯＴＮフレーム、ＯＴＮ−ＦＥＣフレーム及びＦＥＣ符号が定義されている。ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．７０９では、ＯＴＮ−ＦＥＣフレームは固定長であり、その長さは４０８０バイトである。そして、４個のＯＴＮ−ＦＥＣフレームによって、１６３２０バイトのＯＴＮフレームが構成される。

ＯＴＮ−ＦＥＣフレームでは、ＦＥＣ符号として、１６バイトのインタリーブコーデックを用いたＲＳ（２５５，２３９）符号が規定されている。ＲＳ（２５５，２３９）符号は、符号長が２５５バイト、データ長が２３９バイトのリードソロモン（ＲＳ）符号を表す。ＲＳ（２５５，２３９）符号のＦＥＣパリティ長（ＯＨ（オーバヘッド）長）は、２５５−２３９＝１６バイトである。従って、符号長のうちＯＨが占める割合を示す冗長率（ＯＨ率）は、１６／２５５＝６．２７％である。ＲＳ（２５５，２３９）符号は、ＯＴＮに採用されたことで、ＯＴＮ以外の他のシステムにも広く採用されている。

次に、イーサネットのようなパケット長が６４バイト以上１５００バイト以下の可変パケット長のフレームを伝送するシステムで、ＲＳ（２５５，２３９）符号の符号化回路が用いられる場合について説明する。ＲＳ（２５５，２３９）符号のＯＨ長は１６バイトであるため、パケット長が６４バイトの場合には、データ長は、６４−１６＝４８バイトとなる。その結果、６４バイトのパケットに適用されるＦＥＣ符号はＲＳ（６４，４８）符号となる。この場合のＯＨ率は１６／６４＝２５％となり、パケットの４分の１がＯＨで占められてしまう。一方、ＲＳ（２５５，２３９）符号においてＯＨが最も低くなるのはパケット長が２５５バイトの場合であり、この場合のＯＨ率は１６／２５５≒６．２７％となる。

データ長が２４０バイトの場合に１６バイトのＯＨでＦＥＣ符号化を行うと、必要なパケット長は２４０＋１６＝２５６バイトとなる。この場合、パケット長がＲＳ（２５５，２３９）符号の符号長（２５５バイト）を超えている。このため、一般的には、ＲＳ（２５５，２３９）符号を生成する符号器を２回路用いることでＦＥＣ符号化が行われる。符号器を２回路用いることで、ＯＨ長は１６＋１６＝３２バイト必要になる。符号器を２回路用いて２４０バイトのデータが１２０バイトずつＦＥＣエンコードされる場合のＦＥＣ符号はＲＳ（１３６，１２０）符号であり、ＲＳ（１３６，１２０）符号のＯＨ率は、１６／１３６≒１１．７％である。

パケット長が１５００バイトの場合は、１５００／２５５≒５．８８であるので、一般的には、ＲＳ（２５５，２３９）符号の符号器が６回路用いられる。この構成では、ＯＨ長が１６×６＝９６バイト、かつ符号長は１５００／６＝２５０バイトである。従って、ＦＥＣ符号はＲＳ（２５０，２３４）符号となるため、ＯＨ率＝１６／２５０＝６．４％となる。

さらに、９６００バイトのジャンボフレームが伝送される場合には、９６００／２５５≒３７．６であるから、ＦＥＣ符号化のためにＲＳ（２５５，２３９）符号の符号器が３８個使用される。この場合のＯＨ長は、１６×３８＝６０８バイトである。また、符号器１台あたりの符号長は９６００／３８≒２５２．６バイトである。従って、９６００バイトのジャンボフレームにおいては、ＦＥＣ符号は３８回路構成（３８ｂｙｔｅｓ ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅｄ）のＲＳ（２５３，２３７）符号であり、ＯＨ率＝１６／２５３≒６．３％である。

特表２００９−５２７１５１号公報（［０１５１］−［０１５３］段落） 特開２０１０−１４１６５９号公報（［０２３６］−［０２３８］段落） 特開２００８−１６０４９９号公報（［００２２］段落）

先に説明したように、イーサネットでは、パケット長に対するＦＥＣ符号のＯＨ長の比がパケット長によって大きく異なる。その結果、異なるデータ長を持つデータに対して同一のＯＨ長を持つＦＥＣ符号を割り当てると、ＯＨ長に対してデータ長が短い場合に、データの伝送効率が悪化する。特に、パケット長が短い（例えばパケット長がイーサネットのパケット長の下限である６４バイトに近い）場合には、データ長も小さくなるためＯＨ率が上昇してデータの伝送効率が低下する。また、データ長が２４０バイトの場合について説明したように、パケット長が２５５バイトの倍数より少し大きい場合にも、同様にＯＨが上昇する。さらに、パケット長に依存してＯＨ率が大きく変わると、通信帯域の正確な見積りが困難であるという課題も生じる。一方、ＯＨ率を下げるためにＯＨ長が短いＦＥＣ符号が選択されると、誤り訂正能力が低下するという問題が生じる。

すなわち、パケット長が可変であるデータに対するＦＥＣ符号化には、誤り訂正能力を確保しつつ、ＯＨ率の変動が小さくなるようにＦＥＣ符号を選択することが必要であるという課題がある。そして、特許文献１〜３には、このような課題を解決するための技術は記載されていない。

（発明の目的）
本発明の目的は、異なるパケット長のデータに対して、誤り訂正能力を確保しつつ、ＯＨ率の変動が小さくなるようにＦＥＣ符号を選択するための技術を提供することにある。

本発明のＦＥＣ符号化装置は、入力されたパケットのパケット長に基づいて、ＦＥＣ符号のオーバヘッド（ＦＥＣオーバヘッド）長と前記パケット長との比を示すオーバヘッド率が所定の値を超えない範囲で最大となるＦＥＣ符号を、前記パケットのＦＥＣ符号化に用いられるＦＥＣ符号としてパケット毎に選択するＦＥＣ選択部と、前記選択されたＦＥＣ符号により前記パケットのデータに対するＦＥＣオーバヘッドをパケット毎に演算して、前記データ及び前記ＦＥＣオーバヘッドを含むＦＥＣ符号化データを生成するＦＥＣ演算部と、を備える。

本発明のＦＥＣ符号化方法は、入力されたパケットのパケット長に基づいて、ＦＥＣ符号のオーバヘッド（ＦＥＣオーバヘッド）長と前記パケット長との比を示すオーバヘッド率が所定の値を超えない範囲で最大となるＦＥＣ符号を、前記パケットのＦＥＣ符号化に用いられるＦＥＣ符号としてパケット毎に選択し、前記選択されたＦＥＣ符号により前記パケットのデータに対するＦＥＣオーバヘッドをパケット毎に演算して、前記データ及び前記ＦＥＣオーバヘッドを含むＦＥＣ符号化データを生成する、ことを特徴とする。

本発明のＦＥＣ符号化装置の制御プログラムは、ＦＥＣ符号化装置のコンピュータに、入力されたパケットのパケット長に基づいて、ＦＥＣ符号のオーバヘッド（ＦＥＣオーバヘッド）長と前記パケット長との比を示すオーバヘッド率が所定の値を超えない範囲で最大となるＦＥＣ符号を、前記パケットのＦＥＣ符号化に用いられるＦＥＣ符号としてパケット毎に選択する手順、前記選択されたＦＥＣ符号により前記パケットのデータに対するＦＥＣオーバヘッドをパケット毎に演算して、前記データ及び前記ＦＥＣオーバヘッドを含むＦＥＣ符号化データを生成する手順、を実行させる。

本発明のＦＥＣ符号化装置、ＦＥＣ符号化方法及びＦＥＣ符号化装置の制御プログラムは、誤り訂正能力を確保しつつ、ＯＨ率の変動が小さくなるようにＦＥＣ符号を選択することを可能にする。

第１の実施形態のパケット伝送システムの構成を示すブロック図である。 ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．７０９で定義されたＲＳ（２５５，２３９）符号の構成を示す図である。 入力ビットエラーレートと出力ビットエラーレートとの関係の例を示す図である。 ＯＨ率が６．２７％の場合の、パケット長とＯＨ率との関係の例を示す図である。 ＯＨ率が１０％の場合の、パケット長とＯＨ率との関係の例を示す図である。 第２の実施形態のパケット伝送システムの構成を示すブロック図である。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態のパケット伝送システム１００の構成を示すブロック図である。パケット伝送システム１００は、送信装置１０、受信装置２０及び通信媒体６を備える。送信装置１０と受信装置２０とは通信媒体６を介して接続されている。

送信装置１０は、パケット生成部１、パケット長検出部２、ＦＥＣ選択部３、ＦＥＣ演算部４、送信部５を備える。パケット生成部１は、伝送されるデータを含むパケットを生成する。パケット生成部１は、生成されたパケットのパケット長を検出する機能を備えていてもよい。パケット長検出部２は、パケット生成部１で生成されたパケットのパケット長を、パケット単位に検出する。パケット生成部１がパケット長を検出する機能を備えている場合には、送信装置１０は、パケット長検出部２を備えていなくともよい。

ＦＥＣ選択部３には、データ及びパケット長が入力される。ＦＥＣ選択部３は、通知されたパケット長に応じて、入力されたデータに適用されるＦＥＣ符号をパケット毎に選択し、選択されたＦＥＣ符号によるＦＥＣ＿ＯＨを生成するためのパラメータを算出する。ＦＥＣ演算部４は、ＦＥＣ選択部３で選択されたＦＥＣ符号及び算出されたパラメータに従って、ＦＥＣオーバヘッド（ＦＥＣ＿ＯＨ）を生成し、データパケットに付加する。送信部５は、ＦＥＣ演算部４から出力されたＦＥＣ＿ＯＨが付加されたデータ（ＦＥＣ符号化データ）を、通信媒体６を用いた伝送に適した信号に変換する。例えば、通信媒体６が光ファイバである場合には、送信部５は、ＦＥＣ演算部４から出力された電気信号を、光信号に変換して通信媒体６へ出力する。

受信装置２０は、受信部７、ＦＥＣ選択部８、ＦＥＣ復号部９、パケット復号部１０を備える。受信部７は、通信媒体６から受信された、ＦＥＣ符号化データを含む信号を電気信号に変換し、ＦＥＣ選択部８へ出力する。例えば、通信媒体６が光ファイバである場合には、受信部７は、通信媒体６から受信された光信号を電気信号に変換してＦＥＣ選択部８へ出力する。ＦＥＣ選択部８は、受信されたＦＥＣ符号化データに基づいて、ＦＥＣ符号化データの復号に用いられるＦＥＣ符号を選択する。ＦＥＣ復号器９は、ＦＥＣ符号化データを復号し、復号の結果、パケット内の符号にエラーがあった場合には、誤り訂正を行う。

送信装置１０を構成するパケット生成部１、パケット長検出部２、ＦＥＣ選択部３、ＦＥＣ演算部４、送信部５、及び、受信装置２０を構成する受信部７、ＦＥＣ選択部８、ＦＥＣ復号部９、パケット復号部１０の機能は、いずれも電気回路によって実現される。

あるいは、送信装置１０及び受信装置２０は、それぞれＣＰＵ（中央処理装置）及びメモリを備え、メモリに記憶されたプログラムをＣＰＵが実行することによって、各部の機能が実現されてもよい。

図２は、ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．７０９で定義されたＲＳ（２５５，２３９）符号の構成を示す図である。ＲＳ（２５５，２３９）符号の構成では、ＦＥＣ符号化データの符号長は２５５バイト、データ長は２３９バイト、ＦＥＣ＿ＯＨ長は１６バイト、である。ＲＳ（２５５，２３９）符号は、２５５バイトのＦＥＣ符号化データ内の、任意の位置の８バイトのエラー訂正が可能である。

第１の実施形態のパケット伝送システム１００では、ＲＳ（２５５，２３９）符号及びＲＳ（２５５，２３９）符号から派生したＦＥＣ符号が使用される。以下に、ＲＳ（２５５，２３９）符号を（Ａ）とし、ＲＳ（２５５，２３９）符号から派生した符号を（Ｂ）〜（Ｇ）としてそのパラメータを示す。以下の（Ａ）〜（Ｇ）に記載された７種類の符号を、以下、「基本ＦＥＣ符号」と呼ぶ。
（Ａ）ＲＳ（２５５，２３９）符号：
データ長＝２３９バイト、ＦＥＣ＿ＯＨ長＝１６バイト、訂正能力＝８バイト、ＯＨ率＝１６／２５５≒６．３％
（Ｂ）ＲＳ（２５５，２４１）符号：
データ長＝２４１バイト、ＦＥＣ＿ＯＨ長＝１４バイト、訂正能力＝７バイト、ＯＨ率＝１４／２５５≒５．５％
（Ｃ）ＲＳ（２５５，２４３）符号：
データ長＝２４３バイト、ＦＥＣ＿ＯＨ長＝１２バイト、訂正能力＝６バイト、ＯＨ率＝１２／２５５≒４．７％
（Ｄ）ＲＳ（２５５，２４５）符号：
データ長＝２４５バイト、ＦＥＣ＿ＯＨ長＝１０バイト、訂正能力＝５バイト、ＯＨ率＝１０／２５５≒３．９％
（Ｅ）ＲＳ（２５５，２４７）符号：
データ長＝２４７バイト、ＦＥＣ＿ＯＨ長＝８バイト、訂正能力＝４バイト、ＯＨ率＝８／２５５≒３．１％
（Ｆ）ＲＳ（２５５，２４９）符号：
データ長＝２４９バイト、ＦＥＣ＿ＯＨ長＝６バイト、訂正能力＝３バイト、ＯＨ率＝６／２５５≒２．４％
（Ｇ）ＲＳ（２５５，２５１）符号：
データ長＝２５１バイト、ＦＥＣ＿ＯＨ長＝４バイト、訂正能力＝２バイト、ＯＨ率＝４／２５５≒１．６％
なお、（Ｂ）のＲＳ（２５５，２４１）符号から（Ｇ）のＲＳ（２５５，２５１）符号は、それぞれ７バイト乃至２バイトの訂正が可能なＦＥＣ符号である。８バイトの訂正が可能なＲＳ（２５５，２３９）符号のためのＦＥＣ符号化回路及びＦＥＣ復号回路（以下、「ＦＥＣ処理回路」という。）はよく知られており、また、ＲＳ（２５５，２３９）符号のＦＥＣ処理回路に基づいて、（Ｂ）〜（Ｇ）のＦＥＣ処理回路を設計することも容易である。従って、各々のＦＥＣ処理回路の構成に関する詳細な説明は省略する。

図３はＲＳ符号において符号長を２５５バイト一定とした場合の、入力ビットエラーレートと出力ビットエラーレートとの関係の例を示す図である。横軸及び縦軸はそれぞれ入力ビットエラーレート（Input BER）及び出力ビットエラーレート（Output BER）であり、例えば「１．Ｅ−０６」はビットエラーレートが１×１０^−６であることを示す。図３では訂正可能なバイト数が２〜８バイトの場合が示されている。図３において、誤り訂正による利得（Gain）はグラフの傾きで表され、訂正可能なバイト数が多い符号ほど（すなわち、ＯＨ率が高い符号ほど）利得が大きい。

次に、ＦＥＣ選択部３における、ＦＥＣ符号の決定方法を図２、図３、図４を用いて具体的に説明する。以下は、パケット長が６４バイト〜９６００バイトの可変長のパケットに適用される、ＦＥＣ符号を選択するための手順の例である。ＦＥＣ選択部３は、入力されたパケット長に応じて、ＦＥＣ符号化のためのＦＥＣ符号を上記の（Ａ）〜（Ｇ）の基本ＦＥＣ符号からパケット毎に選択する。

本実施形態では、パケット長の変化に対するＯＨ率の変化がなるべく小さくなるように、ＦＥＣ符号が選択される。また、図３に示されるように、誤り訂正能力を確保するためには、ＯＨ率をなるべく高くすることが好ましい。しかしながら、先に述べたように、ＯＨ率を高くすると、データ長によっては伝送効率が低下する恐れがある。

このため、本実施形態では、ＯＨ率の上限（上限ＯＨ率）を、ＲＳ（２５５，２３９）符号のＯＨ率である１６／２５５（＝６．２７％）とする。さらに、パケット長の変化に対するＯＨ率の変化を抑えるとともに訂正能力の低下を回避するために、上限ＯＨ率を超えない範囲で、最も長いＯＨを持つＦＥＣ符号が選択される。以下の（１）〜（５）に、ＦＥＣ選択部３における、本実施形態におけるＦＥＣ符号の選択のための計算例を示す。ＦＥＣ選択部３が、入力されたパケット長に基づいてＦＥＣ符号を選択するための計算例を以下の（１）〜（５）に示す。ＦＥＣ選択部３は、入力されたパケット長に基づいてＦＥＣ符号を選択するとともに、ＦＥＣ演算部４で必要となるパラメータを算出する。パラメータは、符号長、データ長、ＦＥＣ＿ＯＨ長、符号器数及び引用基本ＦＥＣ符号（後述）を含む。

（１）パケット長＝６４バイトの場合
６４×（１６／２５５）≒４．０２であるので、ＯＨ率が上限ＯＨ率（６．２７％）を超えない最大のＦＥＣ＿ＯＨ長は４バイトとなる。従って、選択されるＦＥＣ符号は以下のようになる。
符号長＝６４バイト
データ長＝６０バイト
ＦＥＣ＿ＯＨ長＝４バイト（訂正能力は２バイト）
ＦＥＣ符号：ＲＳ（６４，６０）符号
引用基本ＦＥＣ符号：ＲＳ（２５５，２５１）符号
引用基本ＦＥＣ符号は、基本ＦＥＣ符号（Ａ）〜（Ｇ）のうち、選択されたＦＥＣ符号と同一のＦＥＣ＿ＯＨ長を持つ基本ＦＥＣ符号である。選択されたＦＥＣ符号がＲＳ（６４，６０）符号の場合には、ＦＥＣ＿ＯＨ長が４バイトであるので、ＲＳ（２５５，２５１）符号が引用基本ＦＥＣ符号となる。

ＲＳ（６４，６０）符号のＦＥＣ処理回路は、引用基本ＦＥＣ符号の処理回路に基づいて構成される。すなわち、パケット長が６４バイトの場合には、ＲＳ（２５５，２５１）符号の処理回路に基づいてＦＥＣ符号が処理される。ここで、ＲＳ（６４，６０）符号の処理は、ＲＳ（２５５，２５１）符号の先頭１９１バイト（２５５−６４）の各バイトに“００００００００”を挿入したデータの処理と同様である。従って、ＲＳ（２５５，２５１）符号のＦＥＣ処理回路の構成に基づいて、ＲＳ（６４，６０）符号の処理回路は容易に実現される。

（２）パケット長＝１００バイトの場合
１００×（１６／２５５）≒６．２７であるので、（１）と同様にして、以下のようにＦＥＣ＿ＯＨ長が６のＦＥＣ符号が選択される。
符号長＝１００バイト
データ長＝９４バイト
ＦＥＣ＿ＯＨ長＝６バイト（訂正能力は３バイト）
ＦＥＣ符号：ＲＳ（１００，９４）符号
引用基本ＦＥＣ符号：ＲＳ（２５５，２４９）符号
３バイトの訂正が可能であるＲＳ（１００，９４）符号は、ＲＳ（２５５，２４９）符号の先頭１５５バイト（２５５−１００）の各バイトに“００００００００”を挿入したことと等価であり、ＲＳ（２５５，２４９）符号の処理回路の構成に基づいてＲＳ（１００，９４）符号の処理回路は容易に実現できる。

（３）パケット長＝２５５バイトの場合
２５５×（１６／２５５）＝１６であるので、以下のようにＦＥＣ＿ＯＨ長が１６のＦＥＣ符号が選択される。
符号長＝２５５バイト
データ長＝２３９バイト
ＦＥＣ＿ＯＨ長＝１６バイト（訂正能力は８バイト）
ＦＥＣ符号：ＲＳ（２５５，２３９）符号
引用基本ＦＥＣ符号：ＲＳ（２５５，２３９）符号
（４）パケット長＝２６０バイトの場合
パケット長が２５５バイト以上の場合に符号長が２５５バイトのＦＥＣ符号を適用するためには、２個のＦＥＣ処理回路を使用し、各ＦＥＣ処理回路は１３０バイト（＝２６０／２）のデータを処理する。そして、１３０×（１６／２５５）≒８．１６であるので、以下のようにＦＥＣ＿ＯＨ長が８のＦＥＣ符号が選択される。
符号長＝１３０バイト
データ長＝１２２バイト
ＦＥＣ＿ＯＨ長＝８バイト（訂正能力は４バイト）
ＦＥＣ符号：ＲＳ（１３０，１２２）符号
引用基本ＦＥＣ符号：ＲＳ（２５５，２４７）符号
ＦＥＣ処理回路数（符号器数）＝２
（５）パケット長＝９６００バイトの場合
９６００／２５５≒３７．６であるので、ＦＥＣ処理回路が３８個使用される。また、９６００／３８≒２５２．６であるので、各ＦＥＣ処理回路で処理されるデータの長さは、２５２バイトまたは２５３バイトとなる。そして、２５３×（１６／２５５）＝１５．８７であるので、ＦＥＣ＿ＯＨ長が１４のＦＥＣ符号が選択される。従って、ＦＥＣ符号は以下のようになる。
符号長＝２５３バイト
データ長＝２３９バイト
ＦＥＣ＿ＯＨ長＝１４バイト（訂正能力＝７バイト）
ＦＥＣ符号：ＲＳ（２５３，２３９）符号
引用基本ＦＥＣ符号：ＲＳ（２５５，２４１）符号
符号器数＝３８
なお、ＦＥＣ処理回路で処理される符号長はＦＥＣ処理回路１台あたり約２５２．６バイトであり整数値ではない。このため、ＦＥＣ処理回路で処理される符号長は、２５３バイトの場合と２５２バイトの場合との２通りとなる。しかし、符号長が２５２バイトの場合でも、データの先頭に１バイトのデータ“００００００００”を挿入することで、符号長が２５３バイトのＲＳ（２５３，２３９）符号の符号器を用いて処理できる。従って、符号長が２５３バイトの場合と２５２バイトの場合とで同一のＦＥＣ処理回路を用いることができる。

以上の例に示されるように、ＦＥＣ符号の選択に用いられるパラメータを求めるための関係式は、一般的に以下のように表される。ＦＥＣ選択部３は、入力されたパケット長に基づいて以下の計算により、ＦＥＣ符号化のためのパラメータ（ａ）〜（ｆ）を求める。
（ａ）ＦＥＣ処理回路数＝（パケット長／２５５）の計算結果の小数値を切り上げた値。
（ｂ）符号長＝（パケット長／符号器数）の計算結果の小数値を切り上げた値。
（ｃ）ＦＥＣ＿ＯＨ長＝（符号長×上限ＯＨ率）を超えない整数のうち、いずれかの基本ＦＥＣ符号のＦＥＣ＿ＯＨ長と一致する最大の整数。本実施形態では、ＦＥＣ＿ＯＨ長は２、４、６、８、１０、１２、１４、１６のいずれかの値となる。上限ＯＨ率は、あらかじめ規定されたＯＨ率の最大値であり、本実施形態ではＲＳ（２５５，２３９）符号のＯＨ率である６．２７％である。
（ｄ）データ長＝符号長−ＦＥＣ＿ＯＨ長
（ｅ）引用基本ＦＥＣ符号：基本ＦＥＣ符号から、ＦＥＣ＿ＯＨ長が同一のＦＥＣ符号が選択される。
（ｆ）訂正能力：ＦＥＣ＿ＯＨ長／２
図４は、ＯＨ率が６．２７％の場合の、パケット長とＯＨ率との関係の例を示す図である。ＯＨ率の上限が固定されていても、パケット長が非常に短い場合を除き、４バイト以上の訂正能力が確保できる。なお、通信帯域に余裕があるときは、ＯＨ率は、６．２７％よりも大きい値に設定されてもよい。

図５は、ＯＨ率が１０％の場合の、パケット長とＯＨ率との関係の例を示す図である。通信帯域に余裕がある場合には、このようにＯＨ率を高めることにより、ＯＨ率の上限が６．２７％の場合に比べて、訂正能力が低い領域における訂正能力が改善される。逆に、通信帯域に余裕がない場合は、ＯＨ率を６．２７％より低く設定してもよい。

このように、第１の実施形態のパケット伝送システム１００では、任意のパケット長に対して、上限ＯＨ率を超えない範囲で、可能な限りＦＥＣ＿ＯＨ長が大きいＦＥＣ符号が割り当てられる。その結果、第１の実施形態のパケット伝送システム１００は、パケット長にかかわらずＯＨ率が一定値以下に保たれるため、パケット長に依存してＯＨ率が増加することによる伝送効率の低下を防ぐことができる。また、第１の実施形態のパケット伝送システム１００では、可能な限り上限ＯＨ率に近いＯＨ率を持つＦＥＣ符号が選択されるため、パケット長に依存するＯＨ率の変動が抑制される。従って、第１の実施形態のパケット伝送システム１００は、通信帯域の見積もりが容易であり、信頼性の高い通信網を構築することができる。

加えて、第１の実施形態のパケット伝送システム１００では、パケット毎にＦＥＣ処理が行われ、データとＦＥＣ＿ＯＨとが同一のパケットで伝送される。このため、例えばＯＨ部分のみをデータとは異なるパケットで伝送する構成と比較して、パケット受信後にユーザ側の回路にてＦＥＣ符号化データを再構築して復号する処理が不要である。従って、第１の実施形態のパケット伝送システム１００では、ＯＨ部分とデータとが異なるパケットで伝送される構成と比較して、レイテンシが改善される。

なお、基本ＦＥＣ符号は、上述した（Ａ）〜（Ｇ）に限られない。符号長がＲＳ（２５５，２３９）符号よりも長いＲＳ符号を選定し、選定されたＲＳ符号と符号長が同一で、かつＦＥＣ＿ＯＨ長が短いＲＳ符号の組合せを、基本ＦＥＣ符号としてもよい。

また、本実施形態に適用可能なＦＥＣ符号はＲＳ符号に限定されない。例えば、ｂｉｔ訂正を基本にしたＢＣＨ（Bose-Chaudhuri-Hocquenghem）符号等の、他のＦＥＣ符号が採用されてもよい。

（第１の実施形態の変形例）
図１に記載された第１の実施形態のパケット伝送システム１００の効果は、以下の構成を備えるＦＥＣ符号化装置によっても得られる。

ＦＥＣ符号化装置は、図１に示されたＦＥＣ選択部３と、ＦＥＣ演算部４と、を備える。ＦＥＣ選択部３は、パケット長に基づいて、ＦＥＣ符号のＯＨ（ＦＥＣ＿ＯＨ）長とパケット長との比を示すＯＨ率が所定の値（上限ＯＨ率）を超えない範囲で最大となるＦＥＣ符号を、パケットのＦＥＣ符号化に用いられるＦＥＣ符号としてパケット毎に選択する。ＦＥＣ演算部４は、選択されたＦＥＣ符号によりパケットのデータに対するＦＥＣオーバヘッドをパケット単位で演算して、ＦＥＣ符号化データを生成する。

このような構成を備えるＦＥＣ符号化装置は、任意のパケット長のデータに対して、所定の上限ＯＨ率を超えない範囲で、可能な限りＦＥＣ＿ＯＨ長が大きいＦＥＣ符号を割り当てる。その結果、第１の実施形態の変形例のＦＥＣ符号化装置は、パケット長にかかわらずにＯＨ率が上限値以下に保たれるため、パケット長に依存してＯＨ率が増加することによる伝送効率の低下を防ぐことができる。また、第１の実施形態の変形例のＦＥＣ符号化装置では、可能な限り上限ＯＨ率に近いＯＨ率を持つＦＥＣ符号が選択されるため、パケット長に依存するＯＨ率の変動が抑制される。

（第２の実施形態）
図６は、本発明の第２の実施形態のパケット伝送システム２００の構成を示すブロック図である。パケット伝送システム２００は送信装置１０Ａ、受信装置２０Ａ及び通信媒体６を備える。

第２の実施形態のパケット伝送システム２００は、ＦＥＣ選択部３及び８に代えてＦＥＣ選択ＲＯＭ３Ａ及び８Ａを備えている点で、第１の実施形態のパケット伝送システム１００と相違する。ＦＥＣ選択ＲＯＭ３Ａ及び８ＡはＲＯＭ（read only memory、読み出し専用メモリ）であり、６４バイト〜９６００バイトまでのパケット長に対するＦＥＣ符号化及び復号に必要となるパラメータがあらかじめ計算されて格納されている。例えば、ＲＯＭには、第１の実施形態で説明したパラメータ（ａ）〜（ｆ）の計算結果が、パケット長をキーとして検索可能なように記憶されている。

ＦＥＣ選択ＲＯＭ３Ａは、入力されたパケットのパケット長をキーとして、ＦＥＣ符号化に必要なパラメータをＲＯＭから検索し、データ及び検索されたパラメータをＦＥＣ符号演算部４に出力する。ＦＥＣ演算部４は、ＦＥＣ選択部３Ａから入力されたデータ及びパラメータに基づいて、ＦＥＣ符号化データを生成する。

ＦＥＣ選択部８Ａは、受信されたＦＥＣ符号化データに基づいて、ＦＥＣ復号に必要なパラメータをＲＯＭ内から検索し、ＦＥＣ符号化データ及び検索されたパラメータをＦＥＣ復号部９に出力する。ＦＥＣ復号部４は、ＦＥＣ選択ＲＯＭ８Ａから入力された符号化データ及びパラメータに基づいて、ＦＥＣ復号の演算を行う。

第２の実施形態のパケット伝送システム２００では、ＦＥＣ符号化及び復号に必要となるパラメータが、パケット長毎にあらかじめ計算されてＲＯＭに格納されている。このため、パケット伝送システム２００では、入力されたデータのデータ長に基づいてＦＥＣ符号化及び復号に必要となるパラメータを求めるための演算が不要になる。また、ＦＥＣ符号化及び復号に必要となるパラメータを利用者が直接ＲＯＭに書き込むことができるため、例えばパケット長に応じてＯＨ率をより高くして利得を優先するといった、ＦＥＣ符号を選択するためのより詳細な設定が可能になる。そして、特定のパケット長におけるパケットロスを回避したい場合などに、当該特定のパケット長のＯＨ率のみを高くする等の操作も容易となる。

その結果、パケット伝送システム２００は、第１の実施形態と同様の効果を奏するとともに、より高速なＦＥＣ符号化処理及び利用形態に応じたより信頼性の高いパケット通信を可能とする。

以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記の実施形態に限定されない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

１ パケット生成部
２ パケット長検出部
３、８ ＦＥＣ選択部
３Ａ、８Ａ ＦＥＣ選択ＲＯＭ
４ ＦＥＣ演算部
５ 送信部
６ 通信媒体
７ 受信部
９ ＦＥＣ復号部
１０ 送信装置
２０ 受信装置
１００、２００ パケット伝送システム

Claims (8)

1. 入力されたパケットのパケット長に基づいて、ＦＥＣ（forward error correction）符号のオーバヘッド（ＦＥＣオーバヘッド）長と前記パケット長との比を示すオーバヘッド率が所定の値を超えない範囲で最大となるＦＥＣ符号を、前記パケットのＦＥＣ符号化に用いられるＦＥＣ符号としてパケット毎に選択するＦＥＣ選択部と、
   前記選択されたＦＥＣ符号により前記パケットのデータに対するＦＥＣオーバヘッドをパケット毎に演算して、前記データ及び前記ＦＥＣオーバヘッドを含むＦＥＣ符号化データを生成するＦＥＣ演算部と、
   を備えるＦＥＣ符号化装置。
2. 前記ＦＥＣ選択部は、前記オーバヘッド率が異なる複数のＦＥＣ符号を含むＦＥＣ符号群を基本ＦＥＣ符号として記憶し、前記基本ＦＥＣ符号から、前記パケットのＦＥＣ符号化に用いられるＦＥＣ符号を選択する、
   ことを特徴とする請求項１に記載されたＦＥＣ符号化装置。
3. 前記ＦＥＣ選択部は、前記パケットのＦＥＣ符号化に用いられるＦＥＣ符号と同一の前記ＦＥＣオーバヘッド長を持つＦＥＣ符号を前記基本ＦＥＣ符号から選択する、
   ことを特徴とする請求項１に記載されたＦＥＣ符号化装置。
4. 前記ＦＥＣ選択部は、前記パケット長と前記パケット長を持つパケットのＦＥＣ符号化に用いられるＦＥＣ符号のパラメータを記憶し、前記入力されたパケットのパケット長に基づいて前記パラメータを検索して前記ＦＥＣ演算部に出力する、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載されたＦＥＣ符号化装置。
5. 伝送されるデータを含むパケットを生成して前記パケットのパケット長を算出するパケット生成部と、
   前記パケットの及び前記パケット長が入力される請求項１乃至４のいずれかに記載されたＦＥＣ符号化装置と、
   前記ＦＥＣ符号化装置から出力されるＦＥＣ符号化データを、通信媒体に適した信号に変換する送信部と、
   を備える送信装置。
6. 請求項５に記載された送信装置と、
   前記送信装置から送信された前記ＦＥＣ符号化データを受信し、受信されたＦＥＣ符号化データを復号する受信装置と、
   を備えたパケット伝送システム。
7. 入力されたパケットのパケット長に基づいて、ＦＥＣ（forward error correction）符号のオーバヘッド（ＦＥＣオーバヘッド）長と前記パケット長との比を示すオーバヘッド率が所定の値を超えない範囲で最大となるＦＥＣ符号を、前記パケットのＦＥＣ符号化に用いられるＦＥＣ符号としてパケット毎に選択し、
   前記選択されたＦＥＣ符号により前記パケットのデータに対するＦＥＣオーバヘッドをパケット毎に演算して、前記データ及び前記ＦＥＣオーバヘッドを含むＦＥＣ符号化データを生成する、
   ことを特徴とするＦＥＣ符号化方法。
8. ＦＥＣ符号化装置のコンピュータに、
   入力されたパケットのパケット長に基づいて、ＦＥＣ（forward error correction）符号のオーバヘッド（ＦＥＣオーバヘッド）長と前記パケット長との比を示すオーバヘッド率が所定の値を超えない範囲で最大となるＦＥＣ符号を、前記パケットのＦＥＣ符号化に用いられるＦＥＣ符号としてパケット毎に選択する手順、
   前記選択されたＦＥＣ符号により前記パケットのデータに対するＦＥＣオーバヘッドをパケット毎に演算して、前記データ及び前記ＦＥＣオーバヘッドを含むＦＥＣ符号化データを生成する手順、
   を実行させるためのＦＥＣ符号化装置の制御プログラム。

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