JP2765985B2 - Ａｔｍ網のバースト情報転送方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 情報の発生形態が時間的に塊となって発生するバース
ト情報に対して、ATM網を適用する場合に、送信側での
バースト情報のバースト持続時間とバースト情報を受信
側で再生する方式に関し、 ATM網においてバースト情報をセル単位に分解し転送
する際に、送信側におけるバースト情報の持続時間、バ
ースト情報間の時間間隔を、受信側において正確に再現
可能とすることを目的とし、 送信側において通信情報をセル単位に分解してATM網
を介して受信側に転送するATM網の通信情報転送方式に
おいて、受信側に、受信されたセルから通信情報である
受信情報を復元するセル復元手段と、ATM網内の最大伝
播遅延時間と受信側の復元化で必要化遅延時間の合計時
間以上の時間分のセル復元手段からの受信情報を順次蓄
積する情報蓄積手段と、受信された各セルの終了から次
のセルが受信されるまでの各時間間隔を計測し、それが
最大伝播遅延時間を越えない場合は情報蓄積手段に記憶
された受信情報を順次読み出し、越えた場合は該時間間
隔に対応する情報蓄積手段に記憶された受信情報を該時
間間隔だけ遅延させて読み出すことにより、前記通信情
報を復元する時間間隔制御手段と、を有するように構成
する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、情報の発生形態が時間的に塊となって発生
するバースト情報に対して、ATM網を適用する場合に、
送信側でのバースト情報のバースト持続時間とバースト
情報を受信側で再生する方式に関する。

〔従来の技術〕

動画像、音声又はデータ通信等のような、情報の発生
形態が時間的に塊となって発生するバースト情報は、通
信網における主要な情報源である。従って、通信網にお
いてこれらのバースト情報をいかに正確かつ効率的に転
送するかが重要な課題である。特に、バースト情報の持
続時間、バースト情報間の時間間隔等は送信側と受信側
とで正確に保存される必要がある。

一般的な交換方式である回線交換方式（STM:Synchron
ous Transfer Mode）においては、送信側と受信側との
間で１度回線が設定されたら、その回線は呼が終了する
まで物理的に接続され、情報はリアルタイムで転送され
るため、前述のようなバースト情報の持続時間、バース
ト情報間の時間間隔は保存される。しかし、バースト情
報間の空き時間においても回線は物理的に接続され専有
されてしまうため、網全体から見た回線の利用効率が悪
く、結果的にバースト情報の転送に対しての転送効率が
悪いという問題点を有していた。

このような回線の利用効率が悪いという問題点を解決
すべく、近年のディレクトリ信号処理技術の発達に対応
して、パケット交換方式が一般的に使用されるようにな
ってきており、特に、情報を固定長に分割し、ハードウ
エアによって高速に交換を行うATM（Asynchronous Tran
sfer Mode）交換網が次世代の有望な大容量通信網して
脚光を浴びている。

ATM網では、各情報は、送信側で数十バイトの固定長
のパケット（セル、以下同じ）に分割して格納され、各
セルには受信側のアドレスを記入したATMヘッダが付加
されて回線に送出される。そして、各セルは、そのヘッ
ダのアドレスに基づいて、ATM交換機のハードウエアで
高速に振り分けられ、受信側に転送される。受信側では
順次到着する各セルから情報を正しい順序で取り出し、
元の情報を復元する。ATM網では、セルの交換をハード
ウエアで高速に行い更に光ファイバを使用することによ
り、数百Mbps（メガビット／秒）というような非常に高
速な通信を可能としている。

このようなATM網の高速性を有効に活用するために
は、前述のようなバースト情報も、その持続時間とバー
スト情報間の時間間隔等を正確に保存しつつ、効率的に
転送する必要がある。

第４図に、ATM網におけるバースト情報のバースト持
続時間t1及びバースト間隔t2の様子を示す。

例えば源情報として、情報１及び情報２のバースト情
報を送信側からATM網を介して受信側に転送することを
考える。この場合、同図（ａ）に示される情報１及び情
報２の各内容はもとより、情報１の持続時間t1（情報２
も同様であるが省略する）及び情報１、２間の時間間隔
t2も、同図（ｄ）の受信側で再生情報として正確に再現
される必要がある。

ここで、送信側においては、情報１、２等のバースト
情報は、同図（ｂ）の如く、一定のセル化遅延d1の後
に、数十バイトの固定長のセルのセル化され、セル化情
報としてATM網に送出される。なお、各セルには同図
（ｂ）の斜線部のように、受信側のアドレス等を記入し
たATMヘッダが付加される。

上記セル化情報（ヘッダを含む、以下同じ）は、ATM
網内を受信側に向けて転送され受信側に到着するが、到
着した受信セル情報においては、同図（ｃ）の如く、網
内のどのルートを転送されるか等により伝播遅延d2を生
じ、また、各セル間でも網内での遅延が変動することに
よりセル到着時間差d3を生じる。なお、これらの伝播遅
延は、ATM網内の最大伝播遅延dmaxを越えないよう保証
されている。

ここで、同図（ｄ）の如く、バースト情報である情報
１又は２等のバースト持続時間（t1等）が正確に再現さ
れるためには、受信側に最大伝播遅延dmax及び復元に必
要な一定の復元化遅延d4の時間の合計（これを受信側蓄
積時間d5と呼ぶ）を吸収できるような情報蓄積部を用意
すればよい。これにより、第５図に示されるように、伝
播時に生じる遅延d2、d3等を情報蓄積部において吸収で
きるため、その後、情報蓄積部からヘッダ（同図斜線
部）を取り除いて読み出すことにより、第４図の情報１
を、バースト持続時間t1を保存したまま正確に再現でき
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上記情報蓄積部を用いた場合、最大伝播遅延
dmax以内の伝播遅延は吸収できるが、逆に、第４図の源
情報として存在した情報１と情報２間の時間間隔t2は、
再現することができない。音声データや動画像データに
おいては、音声と音声或いは画像と画像との間の「空
き」も重要な情報表現となる場合が多いため、これらの
時間間隔を再現することができないということは、情報
伝達の上で大きな問題点となる。

本発明は、ATM網においてバースト情報をセル単位に
分解し転送する際に、送信側におけるバースト情報の持
続時間、バースト情報間の時間間隔を、受信側において
正確に再現可能とすることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は、本発明のブロック図である。本発明は、送
信側において通信情報をセル単位に分解してATM網１を
介して受信側に転送するATM網の通信情報転送方式を前
提とする。そして、本発明は受信側の端末等に、以下に
説明するセル復元手段２、情報蓄積手段３及び時間間隔
制御手段４を有する。

まず、セル復元手段２は、受信されたセルから通信情
報である受信情報を復元する。この場合の通信情報は、
例えば音声データ、動画像データ等のバースト情報であ
る。

次に、情報蓄積手段３は、ATM網１内の最大伝播遅延
時間と受信側の復元化で必要な復元化遅延時間の合計時
間以上の時間分のセル復元手段２からの受信情報を順次
蓄積する。同手段は、例えばFIFOバッファ（ファースト
イン・ファーストアウトバッファ）である。

そして、時間間隔制御手段４は、受信された各セルの
終了から次のセルが受信されるまでの各時間間隔を計測
し、それが最大伝播遅延時間を越えない場合は情報蓄積
手段３に記憶された受信情報を順次読み出し、越えた場
合は該時間間隔に対応する情報蓄積手段３に記憶された
受信情報を該時間間隔だけ遅延させて読み出すことによ
り、通信情報を５を復元する。同手段は、例えば受信さ
れた各セルの終了から次のセルが受信されるまでの各時
間間隔を計測し、それが最大伝播遅延時間を越えた場合
に、該時間間隔を示す間隔情報を受信情報と共に情報蓄
積手段３に記憶する間隔情報制御手段と、情報蓄積手段
３から順次情報を読み出し、該読み出した情報が受信情
報である場合には、該受信情報をそのまま出力し、間隔
情報である場合には該間隔情報に対応する時間間隔だけ
遅延させた後に情報蓄積手段３から次の受信情報を読み
出すことにより、通信情報５を復元する読み出し制御手
段とから構成される。更にこの場合、情報蓄積手段３に
記憶される受信情報又は間隔情報は該各情報が受信情報
であるか間隔情報であるかを識別する識別情報を含むよ
うに構成し、上記読み出し制御手段は、該識別情報を判
別することにより、情報蓄積手段３から読み出した情報
が受信情報であるか間隔情報であるかの判別を行うよう
に構成できる。

上記構成に加えて、本発明では、送信側に、各セルに
順次シーケンス番号を付加するシーケンス番号付加手段
を有し、これに対応して受信側に、受信された各セルに
付加されているシーケンス番号の連続性を判別すること
により、セル抜けを検出するセル抜け検出手段と、該セ
ル抜けが検出された場合に、該抜けたセルに相当するタ
イミングで、情報蓄積手段３にダミー受信情報を書き込
むダミー受信情報書き込み手段とを有するように構成す
ることができる。

〔作用〕

ATM網１を介して送信側から受信側にバースト情報を
転送する場合、１つのバースト情報を表す複数のセル
は、受信側に到着したときには、網内のトラヒックの混
み具合等により伝播遅延を生じ、各セル間でも網内での
遅延が変動することによりセル到着時間差を生じる。そ
して、これらの伝播遅延は、ATM網１内の最大伝播遅延
を越えないよう保証されている。

そして、セル復元手段２を介して抽出される上記各セ
ルに含まれるバースト情報である受信情報は、最大伝播
遅延時間と復元化遅延時間の合計時間以上の時間差を吸
収できる情報蓄積手段３に一旦蓄積された後に読み出さ
れるため、ATM網１を転送される間に生じた各セルの伝
播遅延が適切に吸収される。これにより、バースト情報
の持続時間を保存したまま通信情報５を正確に再現する
ことができる。

一方、バースト情報のバースト情報の間の時間間隔の
うち「空き時間」としての意味を持つものは、一般に最
大伝播遅延時間以上の時間間隔を有するものである場合
が多い。そこで、時間間隔制御手段４が、各セルの終了
から次のセルの開始までの時間間隔を計測し、それが最
大伝播遅延時間を越えた場合に、バースト情報とバース
ト情報の間の「空き」が存在すると判別する。この場合
には、時間間隔制御手段４が、情報蓄積手段３上の対応
する受信情報を上記時間間隔だけ遅延させて読み出す。
これにより、バースト情報とバースト情報の間の「空
き」の時間を正確に再現できる。逆に、上記時間間隔が
最大伝播遅延時間を越えなければ、時間間隔制御手段４
は情報蓄積手段３から受信情報をそのまま読み出す。こ
れにより、前述の如く伝播遅延を吸収しながら通信情報
５を復元できる。

なお、バースト情報とバースト情報の間の時間間隔が
最大伝播遅延時間以下となる可能性もあるが、このよう
な時間間隔は無視しても、音声情報又は動画像情報等の
バースト情報の再生において悪影響は及ぼさない。

また、送信側にシーケンス番号付加手段を設けて送信
される各セルにシーケンス番号を付加し、受信側のセル
抜け検出手段によってその連続性をチェックすることに
より、ATM網１の転送途中でセルが廃棄されてしまって
いないかどうかを判別できる。そして、廃棄されてしま
ったと判別された場合には、ダミー受信情報書き込み手
段によってそのセルの受信情報の分のダミー受信情報を
情報蓄積手段３に書き込む。これにより、セルが途中で
廃棄されてしまったような場合でも、バースト情報の持
続時間を正確に保存できる。なお、このダミー受信情報
としては、白色雑音等を用いれば受信者に大きな不快感
は与えない。

以上説明した作用は、バースト情報の受信時に特に有
効であるが、通信情報５がバースト情報以外の連続的な
情報であるような場合でも、本発明は全く問題なく対処
することができる。

〔実施例〕

以下、図面を参照しながら本発明の実施例を説明す
る。

第２図に、本発明の実施例を示す。本発明は、通常の
通信データ等のほかに、音声データ又は画像データ等の
バースト情報を転送するATM網を前提としている。

まず、送信側において、バースト情報６は、情報セル
化部７において、47バイトの塊情報８に分断されると共
にATMヘッダが付加され、更にシーケンス番号付加部９
によってシーケンス番号10が付加され、セル11が生成さ
れる。このセル11は、ATM網25を介して受信側に転送さ
れる。

受信側で受信されたセル11は、まず、セル復元／セル
抜け検出部12において、セル11に付加されたATMヘッダ
及びシーケンス番号10が除去されて、送信側の塊情報８
に対応する受信情報13が復元されると共に、上記シーケ
ンス番号10の連続性がチェックされる。

セル復元／セル抜け検出部12からの受信情報13及びセ
ル抜け検出信号14は、ダミー情報作成部15に入力する。
ここでは、セル抜け検出信号14が入力していないタイミ
ングでは受信情報13が、セル抜け検出信号14が入力して
いるタイミングではダミー情報16が生成されて、共に情
報バッファ部17に蓄積される。

一方、セル復元／セル抜け検出部12において、セルエ
ンド信号18が検出されると、タイマー部19が起動され、
ここでの計測結果が最大伝播遅延時間を越えた場合に、
対応する間隔情報20が情報バッファ部17に記憶される。

情報バッファ部17の記憶内容は、ユーザが制御する外
部からの読み出し信号21が読み出し制御部22に入力する
ことにより、読み出し制御部22の制御下で読み出し制御
される。同制御部22は、情報バッファ部17から間隔情報
／受信情報識別子23を読み出して、後述する読み出し制
御を行い、バースト情報24を読み出す。

上記構成の実施例の動作を以下に説明する。

まず、送信側におけるバースト情報24は、圧縮符号化
動画像データ又は圧縮符号化音声データなどのバースト
情報である。通常の動画像伝送の場合においては、その
伝送速度は約100Mbps（メガビット／秒）程度である
が、圧縮符号化動画像データの場合には、平均伝送速度
が50Mbps、最大伝送速度は100Mbps程度のバースト情報
となる。また、音声の場合は数十Kbps（キロビット／
秒）程度である。

上記バースト情報６は、情報セル化部７において47バ
イトの塊情報８に分断され、また、受信側のアドレス等
を格納したATMヘッダが付加される。続いて、シーケン
ス番号付加部９は、０〜15までのシーケンス番号10を順
次生成し、上記47バイト毎の各塊情報８に順次付加す
る。これにより、第３図のセルフォーマットとして示さ
れるような、受信側アドレス等を格納した５バイトのAT
Mヘッダ26、シーケンス番号10を格納した８ビットのシ
ーケンス番号エリア27、及び47バイト単位に分断したバ
ースト情報６を格納したバースト情報エリア28からなる
セル11が生成され、ATM網25に送り出される。

ATM網25は、上記セル11のうち、ATMヘッダ26に付加さ
れた受信側アドレスをハードウエアで判別しながら交換
処理を行ってゆく。

ATM網25から受信側に入力したセル11は、セル復元／
セル抜け検出部12に入力する。ここではまず、セル11に
付加された第３図のATMヘッダ26及びシーケンス番号エ
リア27のシーケンス番号10が除去されて、バースト情報
エリア28から47バイトの受信情報13が復元される。これ
と共に、上記シーケンス番号10の連続性がチェックされ
る。これにより、例えばシーケンス番号が１、２、・
・、５の各セルが連続して受信され、シーケンス番号が
５番のセルの受信後に受信したセルのシーケンス番号が
８番であった場合には、６番と７番のセルがATM網25に
おいて何らかの原因で廃棄されてしまったと判別する。
これにより、シーケンス番号が８番のセルに対応する受
信情報13の送出の直前に、シーケンス番号が６番と７番
の２つのセルが抜けたことを示すセル抜け検出信号14を
出力する。

これに対して、ダミー情報作成部15では、通常は、入
力した受信情報13をそのまま情報バッファ部17に順次蓄
積してゆくが、セル抜け検出信号14が入力した場合に
は、抜けたセルの受信情報13に対応するダミー情報16を
情報バッファ部17に蓄積する。ダミー情報16としては、
動画像データ（音声データ）として目障り（耳障り）に
ならないホワイトノイズなどが用いられる。

情報バッファ部17は、FIFOバッファ（ファーストイン
・ファーストアウトバッファ）であり、ATM網25内での
セルの最大伝播遅延時間と受信側でのセル復元化遅延時
間（セル復元／セル抜け検出部12及びダミー情報作成部
15での処理に要する時間）の合計時間の分の受信情報13
（ダミー情報16）を蓄積する。受信側で受信されるセル
11には、第４図で既に説明したように、セル11がATM網2
5内のどのルートを転送されるか等により、最大伝播遅
延時間以下の伝播遅延を生じている。そこで、上述のよ
うに、受信情報13を、最大伝播遅延時間とセル復元化遅
延時間の合計時間以上の時間差を吸収できる情報バッフ
ァ部17に一旦蓄積された後に読み出すことにより、ATM
網25を転送される間に生じた各セル11の伝播遅延を適切
に吸収することができ、バースト情報の持続時間（第４
図t1参照）を保存したまま同情報24を正確に再現するこ
とができる。

一方、セル復元／セル抜け検出部12においては、各セ
ル11の最後尾が入力した時点でセルエンド信号18が検出
され、同信号によりタイマー部19が起動される。このタ
イマー部19は、次のセル11が到着したタイミングで計測
を終了する。そして、タイマー部19での計測時間が最大
伝播遅延時間以上になった場合に、タイマー部19は、そ
の時間の計測起点となったセルエンド信号18に対応する
セル11の受信情報13が情報バッファ部17に書き込まれた
直後のタイミングで、上記計測時間を示す間隔情報20を
情報バッファ部17に書き込む。

これにより、情報バッファ部17には、受信情報13（ダ
ミー情報16も同様）と間隔情報20の２種類の情報が混在
して記憶されることになるが、これらの情報は、特定の
間隔情報／受信情報識別子23によって区別される。例え
ば情報バッファ部17のパリティビットに「１」を立てる
かによって区別される。

上記情報バッファ部17の内容に対して、ユーザは特に
は図示しない外部の制御部から読み出し制御部22に読み
出し信号21を与えて、情報の読み出しを指示する。これ
により、読み出し制御部22は、情報バッファ部17の各記
憶内容の間隔情報／受信情報識別子23を判別し、それが
受信情報13（ダミー情報16）を示していれば、その情報
をそのままバースト情報24（送信側のバースト情報６に
対応する）として読み出す。逆に、間隔情報／受信情報
識別子23が間隔情報20を示していれば、その間隔情報20
で指示される時間間隔だけ読み出し動作を遅延させた後
に、次の受信情報13を読み出す。この制御は、例えば読
み出し制御部22の内部に上記間隔情報20の時間間隔をカ
ウントするカウンタを設けて行えばよい。

ここで、バースト情報とバースト情報の間には、前述
の如く、第４図のt2で示されるような意味のある時間間
隔が存在するが、この時間間隔のうち「空き時間」とし
ての意味を持つものは、一般に最大伝播遅延時間以上の
時間間隔を有するものである場合が多い。そこで、本実
施例では、タイマー部19が各セルの終了から次のセルの
開始までの時間間隔を計測し、それが最大伝播遅延時間
を越えた場合に、バースト情報とバースト情報の間の
「空き」が存在すると判別している。そしてこの場合に
は、読み出し制御部22が、情報バッファ部17上の対応す
る受信情報13を上記時間間隔だけ遅延させて読み出すこ
とにより、バースト情報とバースト情報の間の「空き」
の時間を正確に再現することが可能となる。

なお、バースト情報とバースト情報の間の時間間隔が
最大伝播遅延時間以下となる可能性もあるが、このよう
な時間間隔は無視しても、音声情報又は動画像情報等の
バースト情報の再生において悪影響は及ぼさない。

〔発明の効果〕

本発明によれば、情報蓄積手段によりバースト情報の
持続時間を保存したまま通信情報を正確に再現できると
共に、時間間隔制御手段がバースト情報間の「空き」を
検出して、情報蓄積手段上の対応する受信情報を上記時
間間隔だけ遅延させて読み出すことにより、バースト情
報間の「空き」の時間を正確に再現することが可能とな
る。

また、シーケンス番号の連続性をチェックして、廃棄
されたセルの受信情報に相当するダミー受信情報を情報
蓄積手段に書き込むことにより、セルがATM網内を転送
される途中で廃棄されてしまったような場合でも、バー
スト情報の持続時間を正確に保存することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のブロック図、 第２図は、本発明の実施例の構成図、 第３図は、セルフォーマットを示した図、 第４図は、ATM網におけるバースト情報のバースト持続
時間t1及びバースト間隔t2の保持の必要性についての説
明図、 第５図は、遅延吸収方式を示した図である。 １……ATM網、 ２……セル復元手段、 ３……情報蓄積手段、 ４……時間間隔制御手段 ５……復元された通信情報．

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−10563（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−5453（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−175432（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−104343（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H04L 12/28 H04L 12/56

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】送信側において通信情報をセル単位に分解
   してATM網（１）を介して受信側に転送するATM網の通信
   情報転送方式において、 受信側に、 受信されたセルから前記通信情報である受信情報を復元
   するセル復元手段（２）と、 前記ATM網（１）内の最大伝播遅延時間と受信側の復元
   化で必要な復元化遅延時間の合計時間以上の時間分の前
   記セル復元手段（２）からの受信情報を順次蓄積する情
   報蓄積手段（３）と、 前記受信された各セルの終了から次のセルが受信される
   までの各時間間隔を計測し、それが前記最大伝播遅延時
   間を越えない場合は前記情報蓄積手段（３）に記憶され
   た受信情報を順次読み出し、越えた場合は該時間間隔に
   対応する前記情報蓄積手段（３）に記憶された受信情報
   を該時間間隔だけ遅延させて読み出すことにより、前記
   通信情報（５）を復元する時間間隔制御手段（４）と、 を有することを特徴とするATM網のバースト情報転送方
   式。
2. 【請求項２】送信側に、 前記各セルに順次シーケンス番号を付加するシーケンス
   番号付加手段を有し、 受信側に、 前記受信された各セルに付加されている前記シーケンス
   番号の連続性を判別することにより、セル抜けを検出す
   るセル抜け検出手段と、 該セル抜けが検出された場合に、該抜けたセルに相当す
   るタイミングで、前記情報蓄積手段にダミー受信情報を
   書き込むダミー受信情報書き込み手段と、 を有することを特徴とする請求項１記載のATM網のバー
   スト情報転送方式。
3. 【請求項３】前記時間間隔制御手段は、 前記受信された前記各セルの終了から次のセルが受信さ
   れるまでの各時間間隔を計測し、それが前記最大伝播遅
   延時間を越えた場合に、該時間間隔を示す間隔情報を前
   記受信情報と共に前記情報蓄積手段に記憶する間隔情報
   制御手段と、 前記情報蓄積手段から順次情報を読み出し、該読み出し
   た情報が前記受信情報である場合には、該受信情報をそ
   のまま出力し、前記間隔情報である場合には該間隔情報
   に対応する時間間隔だけ遅延された後に前記情報蓄積手
   段から次の受信情報を読み出すことにより、前記通信情
   報を復元する読み出し制御手段と、 からなることを特徴とする請求項１又は２記載のATM網
   のバースト情報転送方式。
4. 【請求項４】前記情報蓄積手段に記憶される前記受信情
   報又は前記間隔情報は該各受情報が受信情報であるか間
   隔情報であるかを識別する識別情報を含み、 前記読み出し制御手段は、該識別情報を判別することに
   より、前記情報蓄積手段から読み出した情報が前記受信
   情報であるか前記間隔情報であるかの判別を行う、 ことを特徴とする請求項３記載のATM網のバースト情報
   転送方式。