JP2798141B2 - Ａｔｍネットワークにおけるセルエラー訂正方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 ATMネットワーク内で発生したセルの抜けや誤配送等
のセルエラーを検出、訂正するATMネットワークにおけ
るセルエラー訂正方式に関し、 長い周期性を持ちかつ規則性を有する整数の系列をセ
ル番号として用いて、少ない個数の整数で長いセル抜け
を検出して、セルエラーを訂正することを目的とし、 情報をセル単位に分割して伝送する非同期転送モード
のネットワークにおいて、該情報の送信部で０から最大
値Ｌまでの整数を用いて、該最大値Ｌより長い周期性を
持ちかつ規則性を有する整数の系列をセル番号として送
信セルに巡回的に付加するセル番号付加手段と、該情報
の受信部で到着セルに付加されているセル番号と、前記
整数の系列とを基にして前記ネットワーク中で発生した
ATMセルの抜け及び誤配送を含むセルエラーを検出、訂
正するセルエラー検出・訂正手段を備えるように構成す
る。

〔産業上の利用分野〕

本発明は広帯域（Broad band）ISDNのように音声、動
画像、データ等の情報を統合的に取り扱う非同期転送モ
ード（ATM）ネットワークにおける通信サービス方式に
係り、さらに詳しくはATMネットワーク内で発生したセ
ルの抜けや誤配送等のセルエラーを検出、訂正するATM
ネットワークにおけるセルエラー訂正方式に関する。

音声やデータ、及び動画像などのあらゆる通信サービ
スを統合化した次世代の通信ネットワークとして、広帯
域（Ｂ−）ISDNが研究、開発されている。Ｂ−ISDNでは
非同期転送モード（ATM）が用いられ、音声や動画像等
の連続情報とデータなどのバースト情報の発生状況や各
情報の通信速度に依存することなく、全ての情報がセル
と呼ばれる固定長情報に分割され、高速転送される。

しかしながら、このATMネットワークにおいてはバー
スト的な情報の発生によって交換機内のバッファに入り
きれないセルが連続的に抜けてしまうセル抜けが起こる
ことがある。またセルの宛先が伝送路のビット誤りによ
って変更さたり、他の受信部に転送されるべきセルが紛
れ込むような誤配送が起こることがある。そこでこれら
のセルエラーの検出と訂正を行うことが望まれている。

〔従来の技術〕

広域ネットワークにおいて通信回線の有効利用を目的
としたパケット交換は現在広範な分野で使用されてい
る。パケット交換網では例えば発進端末からのパケット
が、一度パケットバッファという一時記憶メモリに蓄積
された後に、着信端末に分配するという方法もとられる
が、このメモリ交換は時間を要し、高速交換には不適で
ある。

自己ルーチング方式は高速パケット交換に適したもの
である。この方式では、各呼の識別番号（VCN）とその
出線の対応表が作られ、ある識別番号の呼がくるとその
対応表によって指定される出線へその呼が送り出され
る。この自己ルーチング方式は、非同期に転送される固
定長パケットと見なし得るATMセルの高速交換にも用い
られる。

第10図はATMセルのフォーマットの例である。同図に
おいてセルの長さは、例えば53バイトの固定長であり、
そのうち５バイトのセルヘッダはセルの宛先情報等を示
し、転送される情報部は48バイトである。転送される情
報部48バイトの先頭には、送信側において付加されたシ
ーケンスナンバが格納されている。

第11図はこのようなATMセル交換用の自己ルーチング
方式交換機の例である。図で交換機の主体は自己ルーチ
ングモジュール（SRM）と呼ばれる基本単位スイッチ１
が複数段接続されたマルチステージ自己ルーチングネッ
トワーク（MSRN）２である。図ではスイッチ段数３の場
合を示したが、段数が増加しても基本動作原理は同じで
ある。

実際の物理的な回線を示す入力ハイウェイ３上を、例
えば同一加入者から異なる相手先に送出すべきATMセル
群が10図に示すように、仮想チャネル番号（VCN）が各
セルにヘッダとして付与された形式で、仮想チャネル番
号変換器VCC（VCNコンバータ）４に入力する。VCNコン
バータ（VCC）４はコールプロセッシング５の制御によ
り、ATMセルの仮想チャネル番号をVCN′につけかえ、MS
RN2内でのパス情報としてのTAG情報とともにセルをMSRN
2に入力させる。ここで仮想チャネル番号（論理リンク
番号ともいう）VCNのつけかえを行うのは、ハイウェイ
上でのセルヘッダのビット数を減らすためである。

初段の自己ルーチングモジュール（SRM）１に入力さ
れたセルデータはTAG情報の示すルートにより、ATMセル
の衝突を防止するための競合調停回路６を介してキュー
バッファメモリ７に記憶された後、再び競合調停回路６
を介して次段のSRM1に送られる。次段及び次々段のSRM1
内で、セルデータは同様にTAG情報に従ったパスを経由
して相手端末の接続されている出力ハイウェイ８に出力
される。TAG情報はMSRN2内でのルーチングに使用される
もので、出力ハイウェイ８には出力されない。

コールプロセッシング５は、前述のように各呼の識別
番号であるVCNに対する出線の対応表を保持しており、V
CN′を作ると同時に、MSRN2内でのパスを決めるTAG情報
を生成し、VCC4を制御する。またシグナルプロセッシン
グ９は入力ハイウェイ３上のセルデータの仮想チャネル
番号VCNに対するルート情報をアウトスロットシグナリ
ング10によって受け取り、これをコールプロセッシング
５に出力する。

第12図にセルエラー訂正方式の従来例を示す。従来方
式では送信側で第10図で説明したように連続したシーケ
ンスナンバがセルに付加され、受信側では送られてきた
セルのシーケンスナンバを基にしてエラー検出が行われ
る。

この方式は到着した２つのセルのシーケンスナンバと
期待値を保持しているシーケンスナンバレジスタSNCの
値により、セル抜け・誤配送を検出・訂正するものであ
る。第12図（ａ）にシーケンスナンバのつけ方を示す。
まず第12図（ｂ）の１セルの誤配送について説明する。
到着したセルのシーケンスナンバ８、期待値が５である
のでエラーが起こったことが分かる。ここで次に到着し
たセルのシーケンスナンバを見ると５なので、期待値と
等しいのでシーケンスナンバ８のセルは誤配送と判定で
きる。ただしここでは誤配送とセル抜けが連続しては起
こらないものと仮定している。よって誤配送セルを廃棄
させてエラーの訂正を行う。

次に第12図（ｃ）のセル抜けについて説明する。到着
したセルのシーケンスナンバが８、期待値が５なのでエ
ラーが起こったことが分かる。ここで次に到着したセル
のシーケンスナンバを見ると９なので、セル抜けと判定
できる。よって８−５＝３で３つ分のダミーセル（擬似
セル）を挿入してエラーの訂正を行う。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述のように従来のセルエラー訂正方式では、送信側
で巡回的にセル番号としてセルに付けられた連続した整
数値、すなわちシーケンスナンバを受信側でチェックす
ることによりセルエラーの検出と訂正が行われていた。
ところがこの方式においては、例えばシーケンスナンバ
が０から15の場合に17個以上のセル抜けが起きると１周
期分のセル抜けの検出は不可能になり、シーケンスナン
バ以上のセル抜けが起きた場合にセルエラーの訂正がで
きないという問題点があった。この問題点はシーケンス
ナンバ長を長くすることによって解決できるが、シーケ
ンスナンバ長をあまり長くすると第10図で示した情報部
48バイトのうちシーケンスナンバが格納される部分が長
くなり、セルによって転送される実際の情報量が少なく
なるという問題点が生ずる。

本発明は、長い周期性を持ちかつ規則性を有する整数
の系列をセル番号として用いて、少ない個数の整数で長
いセル抜けを検出して、セルエラーを訂正することを目
的とする。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明の原理ブロック図である。同図は音
声、動画像、データ等の情報をセル単位に分割して伝送
する非同期転送モード（ATM）のネットワークにおける
セルエラー訂正方式の原理ブロック図である。

第１図において、セル番号付加手段（12）は音声、動
画像、データ等の情報の送信部において、０から最大値
Ｌまでの整数を用いてその最大値Ｌより長い周期性を持
ちかつ規則性を有する整数の系列をセル番号として送信
セルに巡回的に付加する。この整数の系列としては、例
えば擬似乱数を用いることもできる。

セルエラー検出・訂正手段13は、連続情報の受信部に
おいてATMネットワーク11から到着したセルに付加され
ているセル番号と前述の整数の系列とを基にしてATMネ
ットワーク11内で発生したATMセルの抜けおよび誤配送
等のセルエラーを検出し、例えばセル抜けに対してはダ
ミーセルを挿入することによってセルエラーを訂正す
る。ここでセルエラー検出・訂正手段13は、前述の最大
値Ｌより長い周期性を持ちかつ規則性を有する整数の系
列をあらかじめ記憶し、その記憶内容と到着セルに付加
されているセル番号とを比較してセルエラーを検出する
か、送信部でセルに付加されたセル番号の整数の系列と
同じ系列を発生してその系列発生内容と到着セルのセル
番号とを比較して、セルエラーを検出する。

〔作用〕

本発明においては、情報の送信部で０から最大値Ｌ、
例えば15までの整数を用いた系列が送信セルに付加され
る。この整数の系列は最大値Ｌより長い周期性を持ちか
つ規則性を有するものである。例えばＬが15の場合に
は、周期が15より長くなることから０から15までの整数
のうちで任意の整数は１周期の中に複数回用いられるこ
とになる。

このような系列の整数が送信セルに順次巡回的に付加
され、受信部で記憶されているその整数の系列、または
受信部で発生される整数の系列と到着セルに付加されて
いる番号とが比較されることにより、セルの抜け誤配送
等が検出される。

また１個所セルエラーが検出されたとき、その時点以
後に入力される少数個（＜Ｌ）、例えば５個のセルの番
号を検査用系列とし、その検査用系列を整数の系列１周
期分の中から検索することによって、例えば長いセル抜
けの訂正を行うこともできる。

以上のように、本発明によれば少ない個数の整数を用
いて長い周期の間のセルエラーを検出することができ
る。

〔実施例〕

第２図は本発明のセルエラー訂正方式の基本例の説明
図である。同図（ａ）に示すように、従来例の第12図に
おけるシーケンスナンバの代わりに、長い周期性を持ち
規則性を有する整数の系列がセルに付けられる。同図に
おいて、この整数の系列１周期分は系列の中に用いられ
ている整数の最大値、ここでは15よりも長い周期性を持
っている。このため例えば５や10のように同じ整数の値
が系列１周期分の間に複数回用いられる。

第２図（ｂ）はセルエラー検出の方法を示し、同図に
おいて送信セルに付けられたセル番号は受信側では期待
値とされ、その期待値と受信側で受信したセルに付けら
れているセル番号とが比較される。この例では15,7,11,
5までは受信セルのセル番号と期待値とが一致するが、
その次の期待値10に対して受信セルのセル番号が13であ
ることからセルエラーが検出され、その後の受信セルの
セル番号6,3,・・・が期待値と比較され、３つのセルが
抜けたことが検出される。そこでこの部分に対応して３
つのダミーセルが挿入されて、セルエラー訂正が行われ
る。

第３図は本発明のセルエラー訂正方式の処理実施例フ
ローチャートである。また第４図は長い周期性を持ち規
則性を有する整数の系列として擬似乱数を用いた場合の
セルエラー検出の実施例である。第３図と第４図を用い
てセルエラー訂正の例を説明する。

第３図において処理がスタートすると、まずステップ
S20で到着セルに付けられている番号Ｒと期待値Ｃとが
一致するか否かが判定され、一致する場合にはS21で異
常なしと判断されてチェックが続行される。例えば第４
図で受信セル番号、ここでは擬似乱数番号が15,7,11,5
までは期待値と一致するためにチェックが次々と続行さ
れる。

次の受信セル番号‘1'は期待値10と一致しないため
に、第３図のS22で検査用の系列として不一致が発生し
たところからｎ個の到着セル番号が記憶され、その検査
用系列を用いて長い周期性を持ち規則性を有する整数の
系列が１周期にわたって検索される。例えばｎ＝５とす
ると、第４図でエラーが検出された最初のセル番号‘1'
から５個の受信セル番号1,8,12,6,3が検査用系列として
選ばれる。

ここで検査用系列の整数の数ｎは、整数の系列１周期
の中に同じ検査用系列が含まれない程度に多く取る必要
がある。ここでは10,5,10・・・,7,11,5の合計63個の整
数を１周期とする整数の系列の中に1,8という整数の系
列は２組存在し、1,8,12というｎ＝３の系列を検査用と
して用いれば検索が可能であるが、信頼性を高くするた
めにｎ＝５とされている。整数の系列１周期がさらに長
くなれば、検査用系列の整数の数ｎはさらに大きく取る
必要がある。

第４図では期待値10の位置から始まった受信セルの検
査用系列1,8,12,6,3は、エラーが検出された期待値10の
位置から数えて42番目以降に存在し、41個のセルが抜け
たことが検出される。そこで第３図のS24でセルエラー
訂正として例えば41個のダミーセルが挿入され、その後
のチェックが続行される。

第３図のS23で検査用系列が整数の系列１周期の中に
存在しない場合には、検査用系列として選ばれたｎ個の
系列、ここでは擬似乱数の系列1,8,12,6,3そのものにセ
ルエラーがあることがS25で判定され、S26でその系列が
廃棄され、S27で廃棄された系列の次の位置のセル番号
から再び検査系列を取るようにＲが定められ、S22から
の処理が繰り返される。

第５図は受信側に送信側と同一の擬似乱数発生回路を
用意しておき、セルエラーの検出を行うセルエラー訂正
システムの構成ブロック図である。同図において、送信
部は長い周期性を持つ整数の系列として擬似乱数を発生
する擬似乱数発生部31、送信機からのソースデータに擬
似乱数番号を付加する擬似乱数付加部32、セルの宛先等
を示すヘッダを付加してセル化するセル化部33を備え
て、セルをATMネットワークに出力する。

第５図において受信部にATMネットワークから入力さ
れたセルはユーザデータ取出し部34と擬似乱数番号取出
し部36とに並行して与えられる。そしてユーザデータ取
出し部34によってセルからユーザデータのみが取り出さ
れ、そのユーザデータはユーザデータバッファ35に一時
的に保持される。

一方擬似乱数番号取出し部36によってセルから整数の
系列としての擬似乱数番号が取り出され、その番号は31
と同じ回路である擬似乱数発生部37によって発生される
擬似乱数番号、すなわち期待値とセルエラー検出部38に
よって比較され、セルエラー検出部38からはスイッチ制
御部39、およびダミーセル発生部40に制御信号が与えら
れる。

すなわち、セルエラーがない場合には、スイッチ制御
部39によりユーザデータバッファ35に一時的に格納され
ているユーザデータがゆらぎ吸収バッファ41に与えられ
る。セルエラー、例えばセル抜けが検出された時にはス
イッチ制御部39によってスイッチがダミーセル発生部40
側に切り替えられ、ダミーセル発生部40が発生するダミ
ーセルがゆらぎ吸収バッファ41に与えられる。ゆらぎ吸
収バッファ41はATM網で発生したセルの到着間隔の変動
や遅延を吸収するためのバッファである。

第６図は送信部内に設けられた擬似乱数発生部31が発
生する整数の系列１周期分の擬似乱数を記憶する擬似乱
数表記憶部42、例えばメモリを受信部に備えたエラー訂
正システムの構成ブロック図である。同図において、セ
ルエラー検出部43が擬似乱数番号取出し部36によって取
り出された受信セルに付加されている擬似乱数番号と擬
似乱数表記憶部42の出力とを比較してセルエラーを検出
する点を除いては、その構成は第５図と全く同一であ
る。

第７図は受信側に擬似乱数発生回路を備えたセルエラ
ー検出部、すなわち第５図におけるセルエラー検出部38
の実施例の構成ブロック図である。同図において、セル
エラー検出部38は擬似乱数番号取出し部36の出力によっ
て受信セルに付加された擬似乱数番号をｎ個連続して記
憶する擬似乱数番号ｎ記憶部44、セルエラー検出部38の
全体を制御する制御部45、擬似乱数番号ｎ記憶部44の出
力と擬似乱数発生部37から出力される期待値を比較する
番号比較部46、セルエラー、例えばセル抜けの数を数え
るカウンタ47から構成されている。

第７図のセルエラー検出部の動作を第４図のセルエラ
ー検出例を用いて説明する。まず番号比較部46によりセ
ルエラーが検出されると、制御部45によってカウンタ47
がスタートされる。そして擬似乱数発生部37から１つず
つ擬似乱数が出力され、擬似乱数番号ｎ記憶部44に記憶
されている番号と番号比較部46で１つずつ比較される。

第４図で整数の系列１周期のうちで検査用系列の最初
の２つの整数1,8はエラー検出個所から整数の系列上で2
8番目以降にあり、この２個の数値が検出された時点で
カウンタ47の値は27でストップされる。しかしながら次
の乱数の値４は検査用系列のものとは異なるので、カウ
ンタ値はここで30とされて、再び検査用系列の検索が再
開される。そして42番目以降に検査用系列が正しく検出
された時点でカウンタ値41でストップされており、セル
エラーとして41個のセル抜けが検出される。

第８図は受信側に擬似乱数表を用いたセルエラー検出
部、すなわち第６図のセルエラー検出部43と擬似乱数表
記憶部42との実施例の構成ブロック図である。同図にお
いてセルエラー検出部43の構成は第７図におけると同様
であり、擬似乱数表記憶部42は整数の系列として使用さ
れる１周期分の擬似乱数を記憶する擬似乱数表記憶メモ
リ48と擬似乱数表検索部49とから成り、擬似乱数表検索
部49はセルエラー検出部43内の制御部45の制御により、
擬似乱数の値をセルエラー検出部43に出力する。

第９図は６個のフリップフロップを用いて63個の整数
を１周期とする擬似乱数の発生回路実施例である。同図
において、６個のフリップフロップ50〜55の出力の初期
値は全て１であり、EX−OR回路56の出力は０となってい
る。最初のクロックが入力すると、４個のフリップフロ
ップ50〜53の出力は0111、EX−OR回路56の出力は１とな
る。次のクロックが入力すると４個のフリップフロップ
の出力は1011、第３のクロックが入力すると４個のフリ
ップフロップの出力は0101となる。以下同様にして４個
のフリップフロップ50〜53の出力は変化し、64クロック
を１周期とする擬似乱数を発生することになる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によればATMネットワー
ク中でのセルエラーを、長い周期性を持ち規則性を有す
る整数の系列を用いて短いビット数で検出することが可
能になり、ATMネットワークにおける信頼性の向上に寄
与するところが大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理ブロック図、 第２図は本発明のセルエラー訂正方式の基本例を説明す
る図、 第３図は本発明のセルエラー訂正方式の処理実施例のフ
ローチャート、 第４図は長い周期性を持ち規則性を有する整数の系列と
して疑似乱数を用いた場合のセルエラー検出の実施例を
示す図、 第５図は送信部と受信部に同一擬似乱数発生回路を備え
たセルエラー訂正システムの構成を示すブロック図、 第６図は受信側に擬似乱数表を備えたセルエラー訂正シ
ステムの構成を示すブロック図、 第７図は疑似乱数発生回路を備えたセルエラー検出部の
実施例の構成を示すブロック図、 第８図は擬似乱数表を備えたセルエラー検出部の実施例
の構成を示すブロック図、 第９図は６個のフリップフロップを用いて63個の整数を
１周期とする擬似乱数発生回路の実施例を示す図、 第10図はATMセルのフォーマットの例を示す図、 第11図は自己ルーチング方式交換機の例を示す図、 第12図はセルエラー訂正方式の従来例を示す図である。 11……ATMネットワーク、 12……セル番号付加手段、 13……セルエラー検出・訂正手段、 31,37……擬似乱数発生部、 32……疑似乱数付加部、 36……疑似乱数番号取出し部、 38,43……セルエラー検出部、 42……疑似乱数表記憶部．

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−112444（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−161949（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−175432（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H04L 12/28 H04L 12/56

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】情報をセル単位に分割して伝送する非同期
   転送モード（ATM）のネットワーク（11）において、 該情報の送信部で０から最大値Ｌまでの整数を用いて、
   該最大値Ｌより長い周期性を持ちかつ規則性を有する整
   数の系列をセル番号として送信セルに巡回的に付加する
   セル番号付加手段（12）と、 該情報の受信部で到着セルに付加されているセル番号
   と、前記整数の系列とを基にして前記ネットワーク（1
   1）中で発生したATMセルの抜け及び誤配送を含むセルエ
   ラーを検出、訂正するセルエラー検出・訂正手段（13）
   を備えたことを特徴とするATMネットワークにおけるセ
   ルエラー訂正方式。
2. 【請求項２】前記最大値Ｌより長い周期性を持ちかつ規
   則性を有する整数の系列が擬似乱数であることを特徴と
   する請求項１記載のATMネットワークにおけるセルエラ
   ー訂正方式。
3. 【請求項３】前記セルエラー検出・訂正手段（13）が、
   前記送信部でセル番号として付加される最大値Ｌより長
   い周期性を持ちかつ規則性を有する整数の系列１周期分
   を記憶し、該記憶内容と到着セルに付加されているセル
   番号とを比較してセルエラーを検出、訂正することを特
   徴とする請求項１あるいは２記載のATMネットワークに
   おけるセルエラー訂正方式。
4. 【請求項４】前記セルエラー検出・訂正手段（13）が、
   前記送信部でセル番号として付加される最大値Ｌより長
   い周期性を持ちかつ規則性を有する整数の系列１周期分
   を発生し、該系列発生内容と到着セルに付加されている
   セル番号とを比較してセルエラーを検出、訂正すること
   を特徴とする請求項１あるいは２記載のATMネットワー
   クにおけるセルエラー訂正方式。
5. 【請求項５】前記セルエラー検出・訂正手段（13）が、
   前記整数の系列と到着セルに付加されているセル番号と
   を比較してセルエラーを検出した時点以後に入力され
   る、前記系列内の整数の最大値Ｌより少ない個数の到着
   セルに付加されているセル番号を検査用系列とし、該検
   査用系列を前記系列１周期分の中から検索してセルエラ
   ーを訂正することを特徴とする請求項３あるいは４記載
   のATMネットワークにおけるセルエラー訂正方式。
6. 【請求項６】前記検査用系列が前記整数の系列１周期の
   中に存在しないとき、前記セルエラー検出・訂正手段
   （13）が該検査用系列のセル番号が付加されていたセル
   を廃棄し、該検査用系列としてとられたセル番号の末尾
   が付加されていた到着セルの次に到着したセルから新し
   い検査用系列を作成して該新検査用系列の検索を行うこ
   とを特徴とする請求項５記載のATMネットワークにおけ
   るセルエラー訂正方式。
7. 【請求項７】前記セルエラー検出・訂正手段（13）がセ
   ル抜けを検出したとき、該抜けたセルの個数と同一個数
   のダミーセルを挿入してセルエラーの訂正を行うことを
   特徴とする請求項1,2,3あるいは４記載のATMネットワー
   クにおけるセルエラー訂正方式。