JP2965540B2 - Ａｔｍ交換機および同期方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ＡＴＭ交換機お
よび同期方法に関し、特にセルラー方式の移動通信網に
ＡＴＭ方式を適用した際のハンドオーバ（移動による切
り換え）のような通信中の経路切り替え時にデータを損
失させないＡＴＭ交換機および同期方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、移動通信において高速・マルチメ
ディア伝送に関する研究・開発が盛んに行われている。
このようなシステムでは、送信電力を低く抑えるため
に、これまでの自動車・携帯電話において一つの無線基
地局がカバーする無線通話範囲が数Ｋｍ（マクロセル）
であるのに対し、１００ｍ程度の無線通話範囲（マイク
ロセル）になるとされている。このように無線通話範囲
が小さいと、高速で移動する移動局はすぐに通話範囲外
に出てしまうので、無線基地局間のハンドオーバを行う
機能が必要とされる。なお、ハンドオーバとは移動局が
通話中に無線ゾーン間を移動しても通話を継続させるた
めに無線基地局を切り替えることをいう。

【０００３】従来、無線通話範囲１００ｍ程度の狭いシ
ステムとしてはＰＨＳがあるが、通話の対象として歩行
者程度の速度で移動する移動局を前提にしており、高速
で移動する移動局のハンドオーバはできない。一方、従
来の自動車電話システムでは通話中のチャネル切り替え
時には０．７〜０．８秒の瞬断がある。これはハンドオ
ーバ中に伝送路に流れているデータが単に捨てられてし
まうために起こるものである。

【０００４】このような瞬断が発生すると、音声や動画
像の伝送の場合には音飛び、画質劣化等の現象として現
れ、コンピュータデータ伝送の場合はデータ損失とな
り、データの再送が発生して、トラフィックの混雑を招
くという問題点がある。マイクロセルの場合にはマクロ
セルに比べて短い周期でハンドオーバが発生するので、
この問題はより顕著となる。このような瞬断の問題を解
決するためには無線レベルのチャネル切り替え技術のみ
ならず、通信システム全体としてデータを損失しない技
術が必要となる。

【０００５】また、移動通信システムでは、移動局と無
線基地局間の無線部分と、無線基地局、在圏制御局、関
門制御局を結ぶ有線部分とが存在する。この有線部分と
して、自動車・携帯電話システムでは専用網、ＰＨＳで
はＮ−ＩＳＤＮ網が用いられているが、いずれもサービ
ス品質として音声を前提としており、動画像やコンピュ
ータデータをも統合して伝送するには能力不足であると
いう問題点がある。そこで高速・マルチメディア伝送を
行う有線網としてＡＴＭ方式によるネットワークが有望
視されている。

【０００６】ＡＴＭ（Asynchronous Transfer Mode：非
同期転送モード）では、データはセルと呼ばれるヘッダ
部分５バイト、ペイロード部分４８バイトの計５３バイ
ト固定長のセル形式で運ばれる。ヘッダ部分には仮想パ
ス及び仮想チャネルと呼ばれるルーティングのための情
報が記述されているが、これは送信源ノード（交換機）
から最終目的ノードに至るまで同じ値が設定されている
わけではなくて、通常各ＡＴＭノード間でのみ有効で、
各ＡＴＭノードへの入力時に適宜変更される。またその
際出力伝送路が決定される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】頻繁にハンドオーバが
発生するような移動体通信網の有線部分にＡＴＭ方式を
採用するためには、通信中に経路を切り替え、かつデー
タを損失しない技術が必要となる。そこでハンドオーバ
処理を開始する前にセルを蓄積し、ハンドオーバ処理が
終了した後出力伝送路を変更し、その後蓄積していたセ
ルを送出する方法が考えられる。このとき、各状態変化
の要望が発生した瞬間にＡＴＭノードの全てのモジュー
ルがそれに対応できるわけではなく、区切りの良いとこ
ろまで処理を済ませる時間が必要である。しかし、必要
以上の待ち合わせ時間は全体の処理時間の増加となり、
大きなセル遅延揺らぎが発生するという問題点があっ
た。本発明の目的は、上記したような従来技術の問題点
を解決し、ハンドオーバ時にデータの損失を防ぎ、かつ
短時間で経路切り替え処理が実行可能なＡＴＭ交換機お
よび同期方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、ＡＴＭ交換機
において、セルスイッチ制御手段からの情報に応じて入
力したセルを蓄積する手段と、セルスイッチ制御手段に
対して蓄積準備が整ったことおよび蓄積解除が終了した
ことを通知する手段を有するフロー制御手段、およびセ
ルの送受信手段を備え、外部の装置とハンドオーバに関
する制御情報のやり取りを行い、蓄積準備が整ったこと
を検出した後に経路切り替えを行うセルスイッチ制御手
段とを有することを特徴とする。また、（１）セルスイ
ッチ制御手段がフロー制御手段に同期セルを設定する工
程。（２）フロー制御手段が同期セルをセルスイッチ手
段を介してセルスイッチ制御手段へ送出する工程。
（３）同期セルを受信することによってセルスイッチ制
御手段が前記フロー制御手段の処理の完了を検知する工
程を含む、ＡＴＭ交換機におけるセルスイッチ制御手段
とフロー制御手段の処理の同期方法にも特徴がある。

【０００９】本発明においては、ハンドオーバ時にフロ
ー制御手段において該当セルを蓄積するので、データの
損失を防止でき、また、セルスイッチ制御手段とフロー
制御手段間で短時間で処理の同期をとることができ、高
速の経路切り替え処理ができる。更に、本発明は従来の
ＡＴＭ交換機に大きな変更を加えることを必要としな
い。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
例を説明する。図１は、本発明の第１の実施形態のシス
テム装置構成を示すブロック図である。この図において
は、移動局１０のハンドオーバに伴って経路切り替えが
発生する場合を示している。ＡＴＭ交換機２０はＡＴＭ
伝送路２５、２６、２７を介して、図示しない他のＡＴ
Ｍ交換機および基地局１１、１３と接続されている。各
入力伝送路にはルーティングテーブル２４と、該テーブ
ルの情報に応じて入力したセルをセルスイッチ２１に送
出するか、あるいは蓄積するフロー制御モジュール２３
があり、更にセルスイッチ２１にはルーティングテーブ
ル２４を更新するセルスイッチ制御装置２２が入出力伝
送路を介して接続されている。

【００１１】移動局１０は基地局１１の無線ゾーン１２
に在圏しており、無線回線を介して通信を行っている。
他の交換機から流入するセルは、ＡＴＭ伝送路２５、フ
ロー制御モジュール２３、セルスイッチ２１、ＡＴＭ伝
送路２７を経由して基地局１１に到着する。移動局１０
が移動することによって基地局１３の無線ゾーン１４に
在圏するようになると、他の交換機から流入するセル
は、ＡＴＭ伝送路２５、フロー制御モジュール２３、セ
ルスイッチ２１、ＡＴＭ伝送路２６を経由して基地局１
３に到着するよう経路を切り替える。

【００１２】図２は、フロー制御モジュール２３の構成
を示すブロック図である。通常キュー３１はＦＩＦＯ形
式のバッファメモリであり、通常のセルがキューイング
される。蓄積キュー３２はやはりＦＩＦＯ形式のバッフ
ァメモリであり経路を切り替える際に該当するセルがキ
ューイングされる。これらのキュー３１、３２の前段に
後述する蓄積判定モジュール３０があり、後段に送出モ
ジュール３３がある。蓄積開始フラグであるＦ１（３
４）はセルスイッチ制御装置２２がセットし、蓄積判定
モジュール３０が参照及びリセットを行う。蓄積解除フ
ラグであるＦ２（３７）はセルスイッチ制御装置２２が
セットし、送出モジュール３３が参照及びリセットを行
う。同期セル３５およびルーティングテーブル２４の内
容はセルスイッチ制御装置２２が設定し、蓄積判定モジ
ュール３０および送出モジュール３３が参照する。な
お、セルスイッチ制御装置２２から蓄積開始フラグであ
るＦ１（３４）、蓄積解除フラグであるＦ２（３７）、
同期セル３５およびルーティングテーブル２４への設定
は、専用の伝送路やバスを使用してもよいし、制御用の
セルによりセルスイッチ２１を経由して設定してもよ
い。

【００１３】以降、図３乃至６を引用して本発明におけ
るハンドオーバ時の処理の流れを説明する。図３は、セ
ルスイッチ制御装置２２の動作を示す状態遷移図であ
る。セルスイッチ制御装置２２は定常状態Ｓ１において
基地局１１からハンドオーバを開始する旨の通知を受け
ることにより、あるセルの第一の伝送路への送出が不可
能になることを検知（Ｔ１）して、Ｓ２からＳ４を実行
する。Ｓ２においては該セルが入力する入力伝送路のル
ーティングテーブルの該セルに関する蓄積情報を“蓄
積”とする。

【００１４】図６は、ルーティングテーブル２４の構成
例を示す説明図である。入力側のルーティングテーブル
２４においては、入力セルに記入されている入力仮想チ
ャネル番号”ａ”をキーとして、セルスイッチ内におけ
る仮想チャネル番号”ａ’”、セルスイッチ２１におけ
る目的地情報である出力伝送路番号”ｎ”および本発明
に関する蓄積情報”ｓ”を検索可能に構成されている。
蓄積情報”ｓ”は、”０”：通常状態、”１”：蓄積状
態、”２”：蓄積解除状態の３つの状態を数値で表わし
ている。

【００１５】図３に戻って、Ｓ３においては該セルが入
力する入力伝送路のフロー制御モジュールに該セルの仮
想パス及びチャネルを記述した同期セルを設定し、Ｓ４
においては該セルが入力する入力伝送路のフロー制御モ
ジュールの蓄積開始フラグをセットし、蓄積開始フラグ
に対する同期セル受信待ち状態Ｓ５に移行する。

【００１６】蓄積判定モジュールの動作については後述
するが、蓄積開始フラグＦ１がセットされていることを
認識すると、設定されている同期セルを通常キュー３１
に渡し、蓄積開始フラグＦ１をリセットする。それ以降
入力した該セルはテーブル２４の蓄積情報が“蓄積”な
ので全て蓄積キュー３２に入れられる。

【００１７】送出モジュールについても動作は後述する
が、通常キュー３１からセルを取り出し、セルスイッチ
２１に送出する動作を繰り返している。同期セルも他の
セルと同じように処理されるが、送出モジュール３３が
通常キュー３１から同期セルを取り出してセルスイッチ
制御装置２２に送出した時点で通常キュー３１内に該セ
ルがなくなったことになる。セルスイッチ制御装置２２
は蓄積開始フラグＦ１に対する同期セル受信待ち状態Ｓ
５において同期セルを受信（Ｔ２）すると、Ｓ６を実行
する。

【００１８】Ｓ６においては基地局１１にハンドオーバ
を開始する旨の通知に対する応答を返す。これで該セル
の第一の伝送路２７への送出が停止されたことになり、
基地局１１はハンドオーバの処理を開始することができ
る。本実施例においてはセルスイッチ制御装置２２は第
２の伝送路２６からの通知待ち状態Ｓ７に移行して第二
の伝送路２６へのセル送出が可能になることを待つ。セ
ルスイッチ制御装置２２は、状態Ｓ７において新基地局
１３からハンドオーバが終了した旨の通知を受けること
によって、該セルの第二の伝送路への送出が可能になっ
たことを検知（Ｔ３）したとき、Ｓ８においては、該セ
ルが入力する入力伝送路のルーティングテーブル２４の
該セルに関する蓄積情報を“蓄積解除”とし、Ｓ９にお
いては蓄積解除フラグＦ２をセットし、蓄積解除フラグ
Ｆ２に対する同期セル受信待ち状態Ｓ１０に移行する。

【００１９】送出モジュール３３は蓄積解除フラグＦ２
がセットされていることを認識すると、蓄積キューに蓄
積されている該セルを送出しようとするが、その送出速
度は制御される必要がある。本実施例では、通常キュー
と蓄積キューのセルの取り出し比率を送出カウンタにセ
ットし、通常キューから送出カウンタ分セルを送出した
ら、蓄積キューからセルを１つ送出することで制御を行
う。送出モジュール３３は上記動作を繰り返し、蓄積キ
ュー３２が空になったとき、設定されている同期セルを
セルスイッチ制御装置２２に対して送出し、蓄積解除フ
ラグＦ２をリセットする。セルスイッチ制御装置２２は
蓄積解除フラグＦ２に対する同期セル受信待ち状態Ｓ１
０において同期セルを受信（Ｔ４）したとき、Ｓ１１に
おいて該セルに対応するテーブルの蓄積情報を“通常”
に戻し、定常状態Ｓ１に戻る。

【００２０】図４は、蓄積判定モジュール３０の動作を
示すフローチャートである。蓄積判定モジュールはこの
処理をハードウェアもしくはソフトウェアによって実行
する。Ｓ２０においては蓄積開始フラグＦ１（３４）が
オン（１）であるか否かを判定し、オンである場合には
Ｓ２１に移行する。Ｓ２１においては、同期セルを所定
のバッファから読み出し、通常キュー３１に送出する。
Ｓ２２においては蓄積開始フラグＦ１をオフにする。

【００２１】Ｓ２３においては入力セルが到着している
か否かが判定され、セルが到着している場合にはＳ２４
を実行する。Ｓ２４においては図６に示すようなルーテ
ィングテーブル２４を検索することによって、入力セル
と対応する蓄積情報が何であるかを判定し、”０”：通
常であればＳ２６を、”１”：蓄積であればＳ２７
を、”２”：蓄積解除であればＳ２５を実行する。

【００２２】Ｓ２５においては蓄積キュー３２にセルが
蓄積されているか否かを判定し、セルが残っている場合
にはＳ２７を、残っていない場合にはＳ２６を実行す
る。Ｓ２７においては入力セルを蓄積キュー３２に送出
し、Ｓ２６においては入力セルを通常キュー３１に送出
する。即ち、蓄積状態から蓄積解除状態に移行しても、
蓄積キューにセルが残っている間は新たに入力されるセ
ルを蓄積キューに送出し、セルの到達順序の逆転を防止
する。蓄積キューからの読み出し速度をセルの入力速度
より速く設定することにより、ある時間が経過すると蓄
積キュー内のセルはなくなる。

【００２３】図５は、送出モジュール３３の動作を示す
フローチャートである。Ｓ３０においては蓄積解除フラ
グＦ２（３７）がオンであるか否かが判定され、オンで
ない場合にはＳ３１を実行するが、オンである場合には
Ｓ３３を実行する。Ｓ３１においては通常キューにセル
があるか否かを判定し、セルがあればＳ３２を実行して
該セルを１つ取り出して送出する。

【００２４】Ｓ３３においては、やはり通常キューにセ
ルがあるか否かを判定し、セルがあればＳ３４を実行し
てセルを１つ取り出して送出する。Ｓ３５においては送
出モジュール内のメモリに記憶されている送出カウンタ
の値が”０”であるか否かが判定され、”０”でない場
合にはＳ３６を実行するが、”０”である場合にはＳＳ
３７を実行する。

【００２５】Ｓ３６においては送出カウンタの値をデク
リメント（−１）してＳ３０に戻る。Ｓ３７においては
送出カウンタに所定値を再設定する。例えば所定値が”
５”である場合には５回通常キューからセルを送出する
度に１回蓄積キューからセルを送出することになる。こ
の所定値は蓄積キューからの読み出し速度がセルの入力
速度より速くなるように、その時のトラフィック量に基
づいて決定される。

【００２６】Ｓ３８においては、蓄積キューにセルがあ
るか否かが判定され、セルがある場合にはＳ４１を実行
し、セルがない場合にはＳ３９を実行する。Ｓ４１にお
いては蓄積キューからセルを１つ取り出して送出する。
Ｓ３９においては同期セルを取り出してセルスイッチ制
御装置に送出する。Ｓ４０においては蓄積解除フラグを
オフにする。以上のような動作によって、セルスイッチ
制御装置とフロー制御モジュールとが同期を取りながら
ハンドオーバ処理を実行する。

【００２７】以上、実施例を開示したが、更に以下に述
べるような変形例も考えられる。実施例としては、フラ
グはモジュールに１組み設ける例を開示したが、この場
合に同時に２つ以上の呼のハンドオーバ要求が発生した
場合には、まず１つのハンドオーバ処理を実行し、その
後他の呼に対する処理を行うことになり、呼が待たされ
ることになる。このような事態を避けるためには、例え
ば２つのフラグＦ１、Ｆ２および対応する同期セル登録
手段（メモリ）および蓄積キューのセットを複数個設
け、それぞれを呼と対応させて設定／解除することによ
り、複数のハンドオーバ処理を並列に実行可能である。

【００２８】実施例としてはハンドオーバに伴う経路切
り替えを前提としているが、本発明は、ＡＴＭ交換機に
おける、迂回経路への切り替えや呼の転送など、任意の
理由による経路切り替えに適用可能である。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
フロー制御モジュールとセルスイッチ制御装置の間で同
期セルの送受信によってタイミングを通知するので両者
が元々有しているセルの送受信機能を使用することがで
き、従来の構成に大きな変更を加えることなく高速のハ
ンドオーバ処理が可能であるという効果がある。また、
フロー制御モジュールは蓄積開始時に同期セルを通常キ
ューに追加し、その他のセルと同様に処理することによ
って、セルスイッチ制御装置が未蓄積のセルがなくなっ
たことを検知するようにしたので、必要最小限の時間で
検知が可能になると共に、従来の構成に大きな変更を必
要としないという効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態のシステム装置構成を示すブ
ロック図である。

【図２】フロー制御モジュール２３の構成を示すブロッ
ク図である。

【図３】セルスイッチ制御装置２２の動作を示す状態遷
移図である。

【図４】蓄積判定モジュール３０の動作を示すフローチ
ャートである。

【図５】送出モジュール３３の動作を示すフローチャー
トである。

【図６】ルーティングテーブル２４の構成例を示す説明
図である。

【符号の説明】

１０…移動局、１１、１３…基地局、１２、１４…無線
ゾーン、２０…ＡＴＭ交換機、２１…セルスイッチ、２
２…セルスイッチ制御装置、２３…フロー制御モジュー
ル、２４…ルーティングテーブル、２５、２６、２７…
ＡＴＭ伝送路、３０…蓄積判定モジュール、３１…通常
キュー、３２…蓄積キュー、３３…送出モジュール、３
４…蓄積開始フラグ、３７…蓄積解除フラグ、３５…同
期セル

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−176230（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−46643（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−75641（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−266547（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−321816（ＪＰ，Ａ) 欧州特許出願公開731620（ＥＰ，Ａ １) 1995年信学総合大会、Ｎｏ．Ｂ−677、 ｐ．123 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H04L 12/28 H04L 12/56

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】セルスイッチ手段と、 各入力伝送路に対応して設けられ、セルスイッチ制御手
   段からの情報に応じて入力したセルを蓄積する蓄積手段
   と、セルスイッチ制御手段に対して蓄積準備が整ったこ
   とおよび蓄積解除が終了したことを通知する同期セル送
   出手段を有するフロー制御手段と、 セルの受信手段を備え、外部の装置とハンドオーバに関
   する制御情報のやり取りを行い、前記同期セルの受信に
   よって蓄積準備が整ったことを検出した後に経路切り替
   えを行うセルスイッチ制御手段とを有することを特徴と
   するＡＴＭ交換機。
2. 【請求項２】前記フロー制御手段は、 セルスイッチ制御手段から蓄積すべきセルの情報を登録
   可能なルーティングテーブル手段と、 セルスイッチ制御手段から任意の同期セルを登録可能な
   同期セル登録手段と、 セルスイッチ制御手段から前記同期セルを送出するタイ
   ミングを通知する蓄積開始フラグ手段および蓄積解除フ
   ラグ手段とを有することを特徴とする請求項１に記載の
   ＡＴＭ交換機。
3. 【請求項３】前記フロー制御手段は、 前記蓄積手段として、通常の送出処理を行うセルをキュ
   ーイングする通常キュー手段、および蓄積するセルをキ
   ューイングする蓄積キュー手段とを備え、 更に、入力セルを通常キュー手段または蓄積キュー手段
   にキューイングし、前記蓄積開始フラグ手段の状態に応
   じて同期セルを通常キュー手段にキューイングする蓄積
   判定手段と、 通常キュー手段または蓄積キュー手段からセルを取り出
   してセルスイッチ手段に送出し、前記蓄積解除フラグ手
   段および蓄積キュー手段の状態に応じて同期セルをセル
   スイッチ手段に送出する送出手段とを備えたことを特徴
   とする請求項１または２のいずれかに記載のＡＴＭ交換
   機。
4. 【請求項４】セルスイッチ手段、セルの受信手段を備え
   たセルスイッチ制御手段、各入力伝送路に対応して設け
   られたフロー制御手段を有するＡＴＭ交換機において、 （１）セルスイッチ制御手段がフロー制御手段に処理を
   指示すると共に同期セルを設定する工程。 （２）フロー制御手段が処理を完了すると、同期セルを
   セルスイッチを介してセルスイッチ制御手段へ送出する
   工程。 （３）セルスイッチ制御手段が同期セルを受信すること
   によって前記フロー制御手段の処理の完了を検知する工
   程。 を含むことを特徴とするＡＴＭ交換機におけるセルスイ
   ッチ制御手段とフロー制御手段の処理の同期方法。
5. 【請求項５】セルスイッチ手段、セルの送受信手段を備
   えたセルスイッチ制御手段、各入力伝送路に対応して設
   けられたフロー制御手段を有するＡＴＭ交換機におい
   て、 （１）セルスイッチ制御手段がフロー制御手段に蓄積す
   べきセルを通知すると共に同期セルを設定し、フラグ手
   段を使用して蓄積開始を指示する工程。 （２）フロー制御手段が前記指示の内容に基づき該当す
   るセルを蓄積開始すると共に、同期セルをセルスイッチ
   制御手段へ送出する工程。 （３）セルスイッチ制御手段が同期セルを受信すること
   によってフロー制御手段の経路切り替え準備の完了を検
   知する工程。 （４）セルスイッチ制御手段がセルスイッチ手段の経路
   を切り替える工程。 （５）セルスイッチ制御手段が第２のフラグ手段を使用
   してフロー制御手段に蓄積解除を指示する工程。 （６）フロー制御手段が前記指示の内容に基づき蓄積さ
   れているセルをセルスイッチ制御手段へ送出する工程。 （７）蓄積されているセルがなくなった時に、フロー制
   御手段が同期セルをセルスイッチ制御手段へ送出する工
   程。 （８）セルスイッチ制御手段が同期セルを受信すること
   によってフロー制御手段の蓄積セルの送出完了を検知す
   る工程。を含むことを特徴とするＡＴＭ交換機における
   セルスイッチ制御手段とフロー制御手段の処理の同期方
   法。