JP2569493B2 - パケツト通信における転送ゆらぎ吸収処理方式 - Google Patents

パケツト通信における転送ゆらぎ吸収処理方式

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JP2569493B2 JP18629686A JP18629686A JP2569493B2 JP 2569493 B2 JP2569493 B2 JP 2569493B2 JP 18629686 A JP18629686 A JP 18629686A JP 18629686 A JP18629686 A JP 18629686A JP 2569493 B2 JP2569493 B2 JP 2569493B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、パケット通信で情報をエンド・エンド間で
転送する際、バッファリングにより生ずるパケット毎の
転送所要時間の変動、すなわち、遅延ゆらぎの吸収処理
方式に関する。
この技術は、送信側での原情報入力間隔を受信側で出
力自に再現する必要のある音声情報や、画像情報等をパ
ケット形式で転送する場合に必要となるものである。
〔従来の技術〕
本方式に関する従来技術としては、 (1)ATTベル研究所が開発したタイム・スタンプ方式
(以下、「ATT方式」という)、特表昭59−501039号公
報参照。
および、 (2)IBM社が開発した音声パケット方式(以下、「IBM
方式」という)、特開昭61−43853号公報参照。
が知られている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記ATT方式は、発信システムが情報をパケット化す
る時点でパケット分解処理開始までの時間(許容遅延時
間)をパケットヘッダに設定し、通信リンクの各中継ノ
ードが自ノードで消費した時間を測定してヘッダ設定値
から次々に減算していくことにより、着信システムはパ
ケット分解処理開始までにどれだけ時間を経過させるべ
きかを知る方式である。
このATT方式においては、パケット網内の各中継ノー
ドに、消費時間を正確に測定し、速やかにヘッダ値を更
新する機能を備える必要があり、中継ノード・コストの
増加、ひいては、通信コストの増加を招くという問題が
あった。
一方、上記IBM方式は、音声情報を送信側で20msec周
期で符号化し、これに有音区間の継続/終了を示す情報
等を付加し、符号化された2つのブロックを一つのパケ
ットにまとめ、シーケンス番号を付与した上で転送する
方式である。
このIBM方式においては、発信システムのパケット化
処理が一定周期で行われ、かつ、そのパケット化周期を
着信システムが知っている必要があり、パケット化処理
が必ずしも一定周期で行われないシステムには適用でき
ないという問題があった。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的
とするところは、従来技術の有する上述の如き問題を解
消し、パケット網内のノードではゆらぎ吸収のための機
能追加を不要とし、また、パケット化処理は一定間隔/
不定間隔のいずれでも適用可能な、ゆらぎ吸収処理方式
を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の上述の目的は、情報の符号化、復号化装置
と、パケット組立て・分解装置とを備えた端末が相互に
通信するパケット通信システムにおいて、各送信端末お
よび受信端末にそれぞれ時計を設けて、前記送信端末
は、パケットに格納される符号化情報中の先頭部分をパ
ケット組立て装置が符号化装置から受取った時刻Tを、
自らの前記時計で計測して該パケットのパケット・ヘッ
ダに設定し、前記受信端末は、呼確立の後最初にパケッ
トを受信して時点で、該パケットのパケット・ヘッダに
設定された時刻Tより一定時間(R)過去に遡った時刻
tに自らの前記時計をセットするとともに、最初に受信
したパケットを含む各受信パケットについて、ヘッダに
設定された時刻Tと自らの時計の時刻tとが一致するま
でバッファリングにより遅延させ、両時刻が一致した時
点からパケット内の符号化情報を復号化装置に出力開始
することを特徴とする、パケット通信における転送ゆら
ぎ吸収方式、または、情報の符号化・復号化装置を備え
た端末が網または第三者の提供するパケット組立て・分
解装置を介して相互に通信するパケット通信システムに
おいて、前記パケット組立て装置およびパケット分解装
置にそれぞれ時計を設けて、前記パケット組立て装置
は、パケットに格納される符号化情報中の先頭部分をパ
ケット組立て装置が符号化装置から受取った時刻Tを、
自らの前記時計で計測して該パケットのパケット・ヘッ
ダに設定し、前記パケット分解装置は、呼確立の後最初
にパケットを受信した時点で、該パケットのパケット・
ヘッダに設定された時刻Tより一定時間(R)過去に遡
った時刻tに自らの前記時計をセットするとともに、最
初に受信したパケットを含む各受信パケットについて、
ヘッダに設定された時刻Tと自らの時計の時刻tとが一
致するまでバッファリングにより遅延させ、両時刻が一
致した時点から、パケット内の符号化情報を復号化装置
に出力開始することを特徴とする、パケット通信におけ
る転送ゆらぎ吸収方式によって達成される。
〔作用〕
本発明においては、通信開始を契機に、受信端末の時
計を、送信端末の時計を基に一旦設定し直し、送信端末
は送信パケットのパケット・ヘッダには送信端末での送
信時刻を設定し、受信端末は上記ヘッダ内時刻情報と、
自らの時計で計った時刻が一致するまでパケット情報の
出力開始を遅らせる機能を有するものである。
これにより、通信コストの抑制を図りつつ、今後発展
すると思われる、各種パケット化技術に柔軟に対応する
ことが可能になる。
前記ATT方式とは、網内の中継ノードがゆらぎ吸収処
理に関与する必要がない点で異なり、また、前記IBM方
式とは、ヘッダに時刻情報そのものを設定する点で異な
るものである。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。
以下の説明では、音声パケットを例に挙げて説明する
が、音声の有音区間を動きのある画像情報区間に読替え
ることにより、画像情報のパケット転送にも適用できる
ことは明らかである。
第4図はパケット網(交換網、または専用線)および
パケット多重化装置を介して通信する送受信端末を示す
ものである。図において、11は送信端末、12はパケット
多重化装置(PMX)、13はパケット交換網あるいは専用
線、14は受信端末を示している。
第5図(A),(B)は上記送信端末11および受信端
末14の概要を示す機能ブロック図である。図において、
22は符号化装置、23はパケット化装置、24はパケット送
信装置、25は呼制御装置を示し、また、26はパケット受
信装置、27はパケット分解装置、28は復号化装置、29は
呼制御装置を示している。
第6図は上記送信端末内パケット化装置23のブロック
構成図である。図において、32はバッファ・コントロー
ラ、33はバッファ、34はパケット化制御回路、35はパケ
ット化間隔タイマ、36はヘッダ編集回路、37は送出回
路、38はゲート回路を示している。
第7図は上記受信端末内パケット分解装置27のブロッ
ク構成図である。図において、42はバッファ・コントロ
ーラ、43はバッファ、44はパケット分解制御回路、45は
FIFO、46はパケット間隔タイマ、47は受信時計、48は読
出し回路を示している。
上記第6図,第7図に示した各構成要素の機能は、以
下の動作説明において、逐次説明する。
第2図,第3図は、それぞれ、本実施例の送信,受信
のタイムチャートである。以下、第2図〜第7図を用い
て、本実施例の動作を、パケット化装置23およびパケッ
ト分解装置27を中心として説明する。
なお、以下に説明する実施例においては、送信端末は
符号化装置から出力された一連の情報が、次のパケット
に続くは否かを識別して、その表示(「mビット」とい
う)をそのパケットのパケット・ヘッダに設定するよう
にした例を示す。上記mビットの使用は、パケット紛失
時の再現情報の品質劣化を極小に留めるためのものであ
る。
(I)送信動作 1)送信端末内呼制御装置25は、呼設定完了により符号
化装置22とパケット化装置23とを起動する。なお、この
とき、その呼を識別するための論理チャネル番号を通知
する。
2)符号化装置22は、原情報の符号化の他、無音区間検
出およびディジタル信号処理による各種冗長度抑圧処理
も行う。すなわち、有音区間のみ圧縮符号化し、パケッ
ト化装置23に出力する機能を有するものである。
前記1項で呼制御装置25により起動された符号化装置
22は、符号化情報の出力開始時点(有音区間の開始時
点)に開始信号をパケット化装置23に出力する。なお、
符号化情報の出力終了時点(有音区間の終了時点)にお
いては終了信号をパケット化装置23に出力する。
3)前記1項で呼制御装置25により起動されたパケット
化装置23内のパケット化制御回路34は、ヘッダ編集回路
36を起動し先に通知されている論チャネル番号を通知す
る。
4)符号化装置22からの符号化情報は、バッファ・コン
トローラ32を介してバッファ33に格納される。情報入力
開始時点に、2項に述べた開始信号も入力される。バッ
ファ・コントローラ32は、入力情報のバッファ33の一定
のエリアに格納開始し、また、パケット化制御回路34に
対し、符号化情報入力開始をバッファエリア・アドレス
を添えて通知する。
5)バッファ・コントローラ32からの入力開始通知によ
り、パケット化制御装置34は、ヘッダ編集回路36に、編
集後のヘッダを格納するバッファ・アドレスを添えて、
ヘッダ編集開始を指示する。これと同時に、パケット化
制御装置34は、パケット・スタート・パルスを出力し、
ゲート38を開く。その結果、符号化情報入力開始時刻T
がゲート38を通じて、ヘッダ編集回路36に入力される。
ヘッダ編集回路36は、上記符号化情報入力開始時刻T
を、時刻情報としてヘッダに設定する。
6)5項に続いてパケット化制御回路34は、次に述べる
パケット化間隔タイマ35をリセットし、再スタートさせ
る。
7)パケットの組立て,送出は、符号化情報の入力終
了(有音区間終了)、一定時間の経過、入力された
符号化情報長の一定値への到達、その他の契機、例え
ば、端末システム操作者による強制的割込み等により実
行される。
これらの契機をパケット化制御装置34が知るのは、
符号化装置25からのバッファ・コントローラ32を介した
終了通知(次項参照)、パケット化間隔タイマ35から
のタイム・アウト通知、バッファ・コントローラ32か
らのサイズ・フル通知(9項参照)、その他の契機を
司る機能ブロックからの通知による。
8)先に2項に述べた終了信号は、バッファ・コントロ
ーラ32に入力される。これを受けてバッファ・コントロ
ーラ32は、パケット化制御回路34へ符号化情報入力終了
を通知する。
9)符号化情報に割当てたバッファエリアが満杯になる
と、バッファ・コントローラ32は、新たなエリアを割当
てて格納を続行するとともに、パケット化制御装置34に
対して、サイズ・フル通知を行う。
10)7項のいずれかが生起すれば、パケット化制御装置
34はヘッダ編集回路36に、前記mビットの値を指示す
る。値はの場合“0"、その他の場合“1"である。この
とき、パケット化制御回路34は、パケット化間隔タイマ
35をストップさせる。
11)3項または13項により開始されていたヘッダ編集
は、前項によるmビットの設定で完了する。ヘッダ編集
回路36は、編集済みヘッダ情報をバッファ33の所定位置
に格納し、編集完了通知をパケット化制御装置34に送
る。パケット化制御回路34は、符号化情報とヘッダ情報
のアドレス情報を添えて、送出回路37を起動する。
12)これにより起動した送出回路37は、指示されたアド
レスからヘッダ情報および符号化情報を読出し、パケッ
トの形式でパケット送信装置24に渡す。
13)11項に示した編集完了通知を受けて、7項のまた
はの場合、パケット化制御回路34は、次パケットのヘ
ッダの格納アドレスを添えて次パケット用のヘッダ編集
開始を、ヘッダ編集回路36に指示する。
14)同時に、7項のまたはの場合、5項と同様に、
パケット化制御回路34は、パケット・スタート・パルス
によりゲート38を開き、そのときの時刻Tnがゲート38を
通じてヘッダ編集回路36に入力される。
15)7項のまたはの場合、バッファ・コントローラ
32は、新たなバッファエリアに、その後の符号化情報を
格納する。
16)パケット化制御回路34は、7項のまたはの場合
には、パケット化間隔タイマ35をリセットし、再スター
トさせる。以下、7項に戻る。
17)また、7項のの場合には、13〜16項がなく、直ち
に7項に戻る。
18)前記送信端末内呼制御装置25は、呼切断により、符
号化装置22とパケット化制御回路34に解放を指示する。
該解放通知により、パケット化制御回路34はパケット化
装置31内の関連するリソースをリセットして、前記呼に
関する処理を終了する。
次に、受信動作を説明する。
(II)受信動作 1)受信端末内呼制御装置29は、呼設定完了により、パ
ケット分解装置27内のパケット分解制御回路44と復号化
装置28とを起動する。また、上記呼制御装置29は、呼切
断により、パケット分解装置27と復号化装置28に解放を
指示する。
2)受信パケットはバッファ・コントローラ42を経由し
て、バッファ43に格納される。このとき、バッファ・コ
ントローラ42は、各受信パケットに対してパケット分解
装置27の内部でのみ有効なパケット識別番号IDを付与す
る。
3)バッファ・コントローラ42は、パケットのヘッダ,
データのアドレスおよび上記識別番号IDを添えて、FIFO
45にパケット受信報告を積む。このとき、FIFO45に先に
到着したが未処理のパケット受信報告がなければ、パケ
ット分解制御回路44に受信通知を行う。
4)前項により、バッファ・コントローラ42から受信通
知を受ける、あるいは、後述する12項の処理後、FIFO45
をスキャンしたパケット分解制御回路44は、FIFO45から
受信報告を取出し、該パケットのヘッダ内の時刻情報Tn
を読出す。また、該パケットが2番目以降のものなら
ば、13項で述べるパケット間隔タイマ46をストップさせ
る。
5)前項で取出したパケットが、1項でパケット分解制
御回路44が起動された後の最初のパケットである場合に
は、パケット分解制御回路44は、受信時計47の時刻tを
パケット・ヘッダ内の時刻TからRを引いた値に設定
し、スタートさせる。
ここで、上記遅延時間Rは、送受両端末間でパケット
転送を行うときの、所定の危険率ω下での転送遅延の最
大値Tmax,最小値Tminの差に、動作余裕時間α(>0)
を加えたものである(R=Tmax−Tmin+α)。
6)その後、パケット分解制御回路44は、時間が経過し
て受信時計47の時刻tがヘッダ設定時刻Tに等しくなる
まで待ち、一致すると9項に進む。
7)4項で取出したパケットが、1項でパケット分解制
御回路44が起動された後の2番目以降のパケットである
場合には、パケット分解制御回路44は、そのときの受信
時計47の時刻tとヘッダ設定時刻Tとを比較する。その
結果がt≦Tなら、時間が経過してt=Tとなるまで待
ち、一致すると9項に進む。また、t>Tなら、該パケ
ットの廃棄を、バッファのアドレスを添えてバッファ・
コントローラ42に指示する。
8)パケットの廃棄を指示されたバッファ・コントロー
ラ42は、指示されたアドレスのパケットの廃棄を実行す
る。
9)パケット分解制御回路44は、該パケットのデータの
アドレスおよび前記mビットの値を添えて、読出し回路
48に読出しを指示する。
10)読出し回路48は、指定されたアドレスのデータの読
出しを実行し、データを復号化装置28に渡す。
11)10項でmビット=1の場合、読出し回路48は、復号
化装置28へデータの引渡し完了後、以下の指示を行う。
すなわち、復号化装置28が情報を復号化し終えた後は、
次の情報が引渡されるか、または、読出し回路48から無
音出力の指示があるまで最後の音素をそのまま再生し続
けるべきことを指示する。また、パケット分解制御回路
44へ引渡し完了通知を行う。上記mビット=0の場合
は、ここに述べた処理は行わず、パケット分解制御回路
44へ引渡し完了通知のみを行う。
12)読出し回路48から引渡し完了通知を受けたパケット
分解制御回路44は、mビット=1の場合はパケット間隔
タイマ46をS(S:予め定められた値)にセットして、ス
タートさせる。
13)更に、パケット分解制御回路44は、FIFO45をスキャ
ンし、次の受信報告を取出す。その後は、4項に進む。
14)パケット間隔タイマ46は、タイム・アウト時、パケ
ット分解制御回路44にタイム・アウトを通知する。パケ
ット分解制御回路44は、読出し回路48を介して復号化装
置28に無音出力を指示する。
15)呼制御回路29からの解放通知により、パケット分解
制御回路44は、パケット分解装置27内の関連リソースを
リセットして前記呼に関する処理を終了する。
16)復号化装置28は、パケット分解装置27から情報を受
けると、復号を開始する。
17)復号終了により無音状態に戻るが、パケット分解装
置27から、前記14項に述べた最後の音素の再生続行を指
示された場合は、それを行う。
18)最後の音素の再生続行中にパケット分解装置27から
前記17項に述べた無音出力を指示された場合には、無音
出力状態に戻る。
ここで、前述の遅延時間Rを、 R=Tmax−Tmin+α とした場合に、 (遅延によるパケットの廃棄率)>ω となることを示す。
第8図を参照し、最初のパケットの遅延時間をDとす
ると、 T=t+D+R ……(1) より、 D=T−t−R ……(2) ここで、R=Tmax−Tmin+αであるから、 D=T−t−Tmax+Tmin−α ……(3) 定義より、 Tmin≦D ……(4) 従って、 Tmin≦T−t−Tmax+Tmin−α ……(5) これより、 Tmax+α≦T−t ……(6) すなわち、予想される最大遅延で到着したパケット
も、受信側でαだけバッファリングすることでゆらぎが
吸収される。従って、廃棄が生ずるのは最大遅延を越え
た場合であり、その確率はωを越えない。
上記実施例に示した動作により、発側における情報入
力間隔と着側における情報出力間隔とが等しく保たれる
ことを、第1図に示す。
第1図は、上記実施例に示した送受信動作における時
間関係を模式的に示すものである。図において、記号1
3,22,23,27,28は先に示した構成要素を示しており、表
は、tをT0−Rで初期設定することを意味している。
図に示される如く、情報入力間隔は、発側において
は、呼確立後最番の情報入力開始時刻と、第i番目のパ
ケットの先頭に格納される情報の入力開始時刻との差Δ
で表わされ、着側においては、呼確立後最初の情報出力
開始時刻と、第i番目のパケットの先頭に格納された情
報の出力開始時刻との差δで表わされる。符号化・復号
化装置における処理遅延Λを考慮すれば、Δ=δである
ことは図より明らかである。
すなわち、本発明においては、送信,受信の両端末の
時計が一致していることや、時計の刻みが一致している
こと、つまり、両方の時計が常に同じ時刻を指している
こと、つまり、両方の時計が同じ単位で時刻を表示する
ことは必要ではなく、単位時間の長さが一致していて、
時間の経過が正しく検出されれば良い。これにより、パ
ケット・ヘッダに設定されて送信されて来る該パケット
の送信開始時刻Tiを、一定時間遅れでトレースする形で
受信が行われることになる。
上記実施例においては、ゆらぎ吸収に必要な機能はす
べて送信端末および受信端末内に設けた例を示したが、
これは端末装置外に分散させて設けるようにしても良い
ことは言うまでもない。いずれの場合にも、網内の中継
ノードに特別の機能追加は不必要である。
また、時刻情報をヘッダに設定するから、送信端末で
のパケット化が周期的でない場合、あるいは受信端末が
パケット周期を知らなかった場合にも、受信側でのゆら
ぎ吸収が可能となる。特に、ディジタル信号処理技術の
進展により、呼の中でパケット化周期が変動する場合は
今後増加するものと思われ、本発明の技術が重要になる
ものと思われる。
更に、時刻情報をヘッダに設定するようにしたことか
ら、シーケンス番号管理が不要となる。また、パケット
の紛失が、その後転送されるパケットの情報の出力時刻
に影響を与えることもない。例えば、呼確立の後、最初
に送信したパケットが紛失すれば、受信側においてはそ
の後に到着したパケットが最初のパケットと見なされる
が、このような場合にも問題を生ずることがなく、ま
た、途中でパケットが紛失しても、紛失パケットの後に
到着したパケットが誤って早く出力されることも起こら
ないことは、第1図からも容易に理解されることであ
る。
なお、上記実施例に示した如く、mビットをヘッダ情
報に含めることにより、受信側での再現情報の品質を意
識した制御が可能となる。例えば、有音区間の最後の情
報を含むパケットが紛失した場合、最後に出力した音声
情報をその後も一定時間出力し続けることにより、音声
品質の劣化をある程度防止することができる。
〔発明の効果〕
以上述べた如く、本発明によれば、情報の符号化・復
号化装置と、パケット組立て・分解装置とを備えた端末
が相互に通信するパケット通信システムにおいて、各送
信端末および受信端末にそれぞれ時計を設け、送信端末
は、パケットに格納される符号化情報中の先頭部分をパ
ケット組立て装置が符号化装置から受取った時刻Tを、
自らの前記時計で計測して該パケットのパケット・ヘッ
ダに設定し、受信端末は、呼確立の後最初にパケットを
受信した時点で、該パケットのパケット・ヘッダに設定
された時刻Tより一定時間(R)過去に遡った時刻tに
自らの前記時計をセットするとともに、最初に受信した
パケットを含む各受信パケットについて、ヘッダに設定
された時刻Tと受信端末の時計の時刻tとが一致するま
でバッファリングにより遅延させ、両時刻が一致した時
点からパケット内の符号化情報を復号化装置に出力開始
するようにしたので、パケット網内のノードではゆらぎ
吸収のための機能追加を不要とし、また、パケット化処
理は一定間隔/不定間隔のいずれでも適用可能な、ゆら
ぎ吸収処理方式を実現できるという顕著な効果を奏する
ものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す送受信動作における時
間関係を示す説明図、第2図,第3図はそれぞれ本実施
例の送信,受信の動作タイミングチャート、第4図は本
発明の適用対象であるパケット通信システムを示す図、
第5図(A),(B)は送受信端末の構成図、第6図,
第7図はそれぞれ送信端末,受信端末の構成を示す図、
第8図は本発明の遅延時間Rを説明するための図であ
る。 11:送信端末、12:パケット多重化装置、13:パケット交
換網あるいは専用線、14:受信端末、22:符号化装置、2
3:パケット化装置、24:パケット送信装置、25,29:呼制
御装置、26:パケット受信装置、27:パケット分解装置、
28:復号化装置、32,42:バッファ・コントローラ、33,4
3:バッファ、34:パケット化制御回路、35:パケット化間
隔タイマ、36:ヘッダ編集回路、37:送出回路、38:ゲー
ト回路、44:パケット分解制御回路、45:FIFO、46:パケ
ット間隔タイマ、47:受信時計、48:読出し回路。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】情報の符号化・復号化装置と、パケット組
    立て・分解装置とを備えた端末が相互に通信するパケッ
    ト通信システムにおいて、各送信端末および受信端末に
    それぞれ時計を設けて、前記送信端末は、パケットに格
    納される符号化情報中の先頭部分をパケット組立て装置
    が符号化装置から受取った時刻Tを、自らの前記時計で
    計測して該パケットのパケット・ヘッダに設定し、前記
    受信端末は、呼確立の後最初にパケットを受信した時点
    で、該パケットのパケット・ヘッダに設定された時刻T
    より一定時間(R)過去に遡った時刻tに自らの前記時
    計をセットするとともに、最初に受信したパケットを含
    む各受信パケットについて、ヘッダに設定された時刻T
    と自らの時計の時刻tとが一致するまでバッファリング
    により遅延させ、両時刻が一致した時点からパケット内
    の符号化情報を復号化装置に出力開始することを特徴と
    する、パケット通信における転送ゆらぎ吸収方式。
  2. 【請求項2】情報の符号化・復号化装置を備えた端末が
    網または第三者の提供するパケット組立て・分解装置を
    介して相互に通信するパケット通信システムにおいて、
    前記パケット組立て装置およびパケット分解装置にそれ
    ぞれ時計を設けて、前記パケット組立て装置は、パケッ
    トに格納される符号化情報中の先頭部分をパケット組立
    て装置が符号化装置から受取った時刻Tを、自らの前記
    時計で計測して該パケットのパケット・ヘッダに設定
    し、前記パケット分解装置は、呼確立の後最初にパケッ
    トを受信した時点で、該パケットのパケット・ヘッダに
    設定された時刻Tより一定時間(R)過去に遡った時刻
    tに自らの前記時計をセットするとともに、最初に受信
    したパケットを含む各受信パケットについて、ヘッダに
    設定された時刻Tと自らの時計の時刻tとが一致するま
    でバッファリングにより遅延させ、両時刻が一致した時
    点から、パケット内の符号化情報を復号化装置に出力開
    始することを特徴とする、パケット通信における転送ゆ
    らぎ吸収方式。
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