JP3053094B2 - ディジタル信号の統計的多重化方法 - Google Patents
ディジタル信号の統計的多重化方法Info
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Description
本発明はパケット通信システムにおける統計的な多重
化方法に係わり、特に高速のパケット信号を大容量の回
線へ効率的に多重化する方法に関する。
化方法に係わり、特に高速のパケット信号を大容量の回
線へ効率的に多重化する方法に関する。
パケット交換システムにおいては複数の端末からの信
号を統計的に多重化するパケット多重化装置が使用され
ている。パケット多重化装置は端末とパケット交換機の
間に設置され、複数の端末からのパケット信号を一旦メ
モリに蓄積し、これを順次交換機へ送出するものであ
る。 このような統計的な多重化装置の例は文献、マレック
・ワーニック著、「マルチメディア広帯域通信における
構成及び技術的考案」、プロシーディングス、オブ・グ
ローバル・テレコミュニケーションズ・コンファレン
ス,1988年11月,633−667頁（Marek R.Wernik著“Archit
ecture and Technology Considerations for Multimedi
a Broadband Communications",Proceedings of Global
Telecommunications Conference,November 1988 pp.663
−667）に述べられている。
号を統計的に多重化するパケット多重化装置が使用され
ている。パケット多重化装置は端末とパケット交換機の
間に設置され、複数の端末からのパケット信号を一旦メ
モリに蓄積し、これを順次交換機へ送出するものであ
る。 このような統計的な多重化装置の例は文献、マレック
・ワーニック著、「マルチメディア広帯域通信における
構成及び技術的考案」、プロシーディングス、オブ・グ
ローバル・テレコミュニケーションズ・コンファレン
ス,1988年11月,633−667頁（Marek R.Wernik著“Archit
ecture and Technology Considerations for Multimedi
a Broadband Communications",Proceedings of Global
Telecommunications Conference,November 1988 pp.663
−667）に述べられている。
信号の多重化には２種類の効果がある。第一には伝送
路使用効率の向上である。端末からの信号は常に存在す
るのではなく、信号が送出されていない時間が存在す
る。このような時間にはほかの端末が伝送路を使用する
ことにより多重化伝送路の使用効率を増大させることが
可能である。第二には大群化による端末あたり伝送コス
トの低減である。端末からの信号を直接交換機まで伝送
するよりは、複数加入分まとめて伝送する方が線路コス
トを低下させることができる。 第一の効果を得るために使用するのがパケット多重化
装置であり、第二の効果を得るために使用するのが回線
多重化装置である。パケット多重化装置とは異なり、回
線多重化装置ではすべての一次回線の二次回線（多重化
回線）中での時間的位置が確定的に割り当てられてい
る。大容量の伝送路への多重化には回線多重化装置を用
いるのが従来から一般的である。これは回線多重化は確
定的な動作をするためにパケット多重化に比べ高速動作
が可能であるという特徴に依る。 統計的な多重化はその一次回線への多重化として行っ
ていた。これは収容回線速度がパケット信号速度よりも
十分に高速である場合には有効な多重化方法である。こ
れを第２図に示す。各端末からのパケット信号は回線多
重化装置の一次回線へパケット多重化装置により統計的
に多重化され、回線多重化装置はこれらの一次回線を大
容量の二次回線に確定的に多重化する。 従来のパケット多重化装置においては、パケット信号
の速度はパケット多重化信号の速度に比べて十分に低い
ことを前提としていた。たとえばパケット信号は信号速
度64kb/s、パケット多重化信号速度は1.5Mb/sのように
その速度比は10倍以上であった。 画像信号あるいは大容量ファイル情報のような高速の
信号をパケット化して多重化するような場合にも、同様
の統計的効果を得るためには多重化回線速度は高速パケ
ット信号速度の10培以上必要であることが前出の参考文
献に記されている。 しかし、パケット信号速度が一次回線速度の1/10以上
である場合には、先に述べたように統計的な効果が得ら
れずにパケット信号と同程度の速度の回線を確定的に割
り当てるのと変わりは無い。さらに、もし同一の一次回
線にパケット多重化される端末から一次回線速度の1/2
以上の速度のパケット信号が入力されるような場合に
は、片方のパケット信号は収容回線の大半が空いている
にもかかわらず伝送不能となってしまう。 このような回線多重化装置の一次回線と同程度の速度
のパケット信号を統計的に多重化する場合には、回線多
重化装置の二次回線と同程度の信号処理が要求され、そ
のような大容量の信号により対応するためには従来のパ
ケット多重化装置よりもはるかに高速の信号処理速度が
要求される。このようなパケット多重化装置により統計
的な多重化を行うことは多重化コストの点から見て一般
的には実用的ではない。 本発明の目的はパケット信号と同程度の速度の信号処
理能力で大容量の回線への統計的多重化を実現すること
にある。
路使用効率の向上である。端末からの信号は常に存在す
るのではなく、信号が送出されていない時間が存在す
る。このような時間にはほかの端末が伝送路を使用する
ことにより多重化伝送路の使用効率を増大させることが
可能である。第二には大群化による端末あたり伝送コス
トの低減である。端末からの信号を直接交換機まで伝送
するよりは、複数加入分まとめて伝送する方が線路コス
トを低下させることができる。 第一の効果を得るために使用するのがパケット多重化
装置であり、第二の効果を得るために使用するのが回線
多重化装置である。パケット多重化装置とは異なり、回
線多重化装置ではすべての一次回線の二次回線（多重化
回線）中での時間的位置が確定的に割り当てられてい
る。大容量の伝送路への多重化には回線多重化装置を用
いるのが従来から一般的である。これは回線多重化は確
定的な動作をするためにパケット多重化に比べ高速動作
が可能であるという特徴に依る。 統計的な多重化はその一次回線への多重化として行っ
ていた。これは収容回線速度がパケット信号速度よりも
十分に高速である場合には有効な多重化方法である。こ
れを第２図に示す。各端末からのパケット信号は回線多
重化装置の一次回線へパケット多重化装置により統計的
に多重化され、回線多重化装置はこれらの一次回線を大
容量の二次回線に確定的に多重化する。 従来のパケット多重化装置においては、パケット信号
の速度はパケット多重化信号の速度に比べて十分に低い
ことを前提としていた。たとえばパケット信号は信号速
度64kb/s、パケット多重化信号速度は1.5Mb/sのように
その速度比は10倍以上であった。 画像信号あるいは大容量ファイル情報のような高速の
信号をパケット化して多重化するような場合にも、同様
の統計的効果を得るためには多重化回線速度は高速パケ
ット信号速度の10培以上必要であることが前出の参考文
献に記されている。 しかし、パケット信号速度が一次回線速度の1/10以上
である場合には、先に述べたように統計的な効果が得ら
れずにパケット信号と同程度の速度の回線を確定的に割
り当てるのと変わりは無い。さらに、もし同一の一次回
線にパケット多重化される端末から一次回線速度の1/2
以上の速度のパケット信号が入力されるような場合に
は、片方のパケット信号は収容回線の大半が空いている
にもかかわらず伝送不能となってしまう。 このような回線多重化装置の一次回線と同程度の速度
のパケット信号を統計的に多重化する場合には、回線多
重化装置の二次回線と同程度の信号処理が要求され、そ
のような大容量の信号により対応するためには従来のパ
ケット多重化装置よりもはるかに高速の信号処理速度が
要求される。このようなパケット多重化装置により統計
的な多重化を行うことは多重化コストの点から見て一般
的には実用的ではない。 本発明の目的はパケット信号と同程度の速度の信号処
理能力で大容量の回線への統計的多重化を実現すること
にある。
上記課題を解決するために、本発明では端末からのパ
ケット信号を複数の一次回線に分散し、これらの一次回
線を二次回線に回線多重化して伝送する。多重化分離は
複数の一次回線に分散して送出されたパケット信号を宛
先別に収束し、端末に対して送出することにより行う。
ケット信号を複数の一次回線に分散し、これらの一次回
線を二次回線に回線多重化して伝送する。多重化分離は
複数の一次回線に分散して送出されたパケット信号を宛
先別に収束し、端末に対して送出することにより行う。
上記の手段によれば端末からのパケット信号は一本の
一次回線内に制限されること無く二次回線内のすべての
時間位置に存在しうるから、実行的にと自戒せん野中に
統計的に多重化されたことになる。また、パケット信号
を複数の一次回線に分散する手段及び、複数の一次回線
から宛先別にパケット信号を収束する手段はいずれも一
次回線速度と同じ信号処理速度を必要とするのみであ
り、大容量の二次回線速度と同程度の信号処理は不要で
ある。すなわちパケット信号と同程度の速度の信号処理
能力で大容量の回線への統計的多重化を実現可能であ
る。
一次回線内に制限されること無く二次回線内のすべての
時間位置に存在しうるから、実行的にと自戒せん野中に
統計的に多重化されたことになる。また、パケット信号
を複数の一次回線に分散する手段及び、複数の一次回線
から宛先別にパケット信号を収束する手段はいずれも一
次回線速度と同じ信号処理速度を必要とするのみであ
り、大容量の二次回線速度と同程度の信号処理は不要で
ある。すなわちパケット信号と同程度の速度の信号処理
能力で大容量の回線への統計的多重化を実現可能であ
る。
本発明の一実施例を第１図に示す。端末11からのパケ
ット信号は加入者線番号付加部12において端末対応の加
入者分配線19に固定的に割り当てられた加入者線番号が
書き込まれる。パケット振り分け部（ａ）13では各端末
対応のｍ個の加入者線番号付加部から入力されたパケッ
ト信号をｎ本の回線に振り分ける。回線多重部14ではｎ
本の一次回線を回線多重化し、加入者線15に送出する。 交換局に設置された回線多重分離部16は加入者線から
の信号をｎ本の一次回線に分離する。パケット振り分け
部（ｂ）17はｎ本の一次回線から加入者線番号にしたが
って同一の加入者線番号を持つパケット信号を収束し、
ｍ本の交換機18入力にそれぞれ送出する。 第２図は加入者線番号付加部12の詳細を示すものであ
る。端末11から加入者線分配線16を介して入力されたパ
ケット信号はパケット同期回路21によりパケットの分離
タイミングが検出される。書き込みタイミング制御回路
22ではパケット分離タイミングからパケットヘッダ部の
加入者線番号書き込み位置を加入者線番号書き込み回路
23に指示する。加入者線番号書き込み回路23は指定され
たタイミングで加入者線番号設定回路24により設定され
た内容をパケット信号のヘッダ部に書き込む。 第３図はパケット振り分け部（ａ）13の詳細を説明す
る図である。未使用パケット検出部31は加入者線番号付
加部12からのパケット信号中の使用されていないパケッ
ト信号を検出し、これをバッファ32に書き込まないよう
に制御する。マルチプレクサ33はバッファに所定のパケ
ット信号が書き込まれたならばこれを順次メディアアク
セス回路34に送出する。マルチプレクサはｎ本の一次回
線に対応してパケット信号を到着順に順次巡回的に送出
する。メディアアクセス回路34は一次回線に対応する多
重化バス35に接続される。多重化バスにはすべての端末
に対応するメディアアクセス回路が接続され、他の端末
が多重化バスを使用していないことを確認しながらパケ
ット信号を送出する。多重化バスはそれぞれ一次回線と
して回線多重部14に接続される。 第４図は回線多重部を示す図である。フレームアライ
ナ回路41はシステムから供給される8kHzクロックと回線
速度Fckに対応するクロックにより伝送フレームを構成
する。マルチプレクサ42はｎ本の入力を回線速度のｎ倍
でマルチプレクスすることによりｎ×Fckの回線多重化
信号を作り出し、二次回線すなわち加入者線15に送出す
る。 第５図は回線多重分離部16の構成を示す。入力された
回線多重化信号はフレーム同期回路51においてフレーム
同期位相が検出され、これに基づいて個別の一次回線を
分離するための信号が回線識別タイミング作成回路52で
作成される。これによりマルチプレクサ53は個別の一次
回線を分離する。分離された一次回線信号は多重化バス
を介してパケット振り分け回路（ｂ）17に入力される。 第６図はパケット振り分け回路（ｂ）17の構成を示す
ものである。図中では簡単のため４本の多重化バスに対
応するパケット振り分け部（ｂ）のうち１本のみを示し
ている。多重化バス61から入力された一次回線信号から
パケット同期回路21によりパケットを分離するためのタ
イミング情報が作成される。このタイミング情報からパ
ケットヘッダ中の加入者線番号にアクセスするタイミン
グを比較タイミング制御回路63で制御する。加入者線番
号比較回路64では加入者線番号設定回路65により線呈さ
れた加入者線番号とパケットヘッダ中の加入者線番号を
比較し、一致するものをマルチプレクサ66に送出する。
マルチプレクサ66は各回線に対応して加入者線番号比較
回路64から入力された信号を順次交換機18に送出する。 本実施例による構成では交換機18にとって端末11から
の信号が端末が直接交換機に収容されている場合と何ら
変わりが無いという特徴があり、統計多重化を行うこと
による交換機の改変が不要であるという効果がある。 第７図はパケット振り分け部（ａ）の他の実施例を示
す図である。本実施例ではパケット転送に優先順位があ
る場合を示す。優先パケットはヘッダ中の優先度表示に
従って優先度識別回路36により優先バッファ321に書き
込まれる。優先パケット選択回路37は優先バッファにパ
ケットが存在する場合にはこれを先にマルチプレクサ33
に入力する。優先情報をメディアアクセス回路34で利用
することにより異なる端末間の優先制御も可能である。
本実施例によれば優先度の高いパケットを他のパケット
よりも先に転送することが可能であるので、音声情報等
のリアルタイム情報をパケット化して転送できるという
効果がある。 第８図は本発明の他の実施例を示す図である。本実施
例では加入者線番号付加部12においてパケット順序番号
をパケットヘッダに書き込んでいる。書き込みタイミン
グ制御回路221は順序番号書き込み回路28に書き込みタ
イミングを与える。順序番号書き込み回路28では一定の
順序でヘッダ中に順序番号を書き込む。順序番号を書き
込まれたパケットは第９図に示すパケット振り分け部
（ｂ）において順序制御回路67において順序番号が検査
され、パケット入替えが生じた場合には正しい順序に並
べ替えられる。本実施例によれば、パケットの転送順序
が重要であるようなリアルタイム情報を正しく転送でき
るばかりでなく、統計的多重化の過程でパケットが廃棄
された場合にはこれが検出できるという効果がある。
ット信号は加入者線番号付加部12において端末対応の加
入者分配線19に固定的に割り当てられた加入者線番号が
書き込まれる。パケット振り分け部（ａ）13では各端末
対応のｍ個の加入者線番号付加部から入力されたパケッ
ト信号をｎ本の回線に振り分ける。回線多重部14ではｎ
本の一次回線を回線多重化し、加入者線15に送出する。 交換局に設置された回線多重分離部16は加入者線から
の信号をｎ本の一次回線に分離する。パケット振り分け
部（ｂ）17はｎ本の一次回線から加入者線番号にしたが
って同一の加入者線番号を持つパケット信号を収束し、
ｍ本の交換機18入力にそれぞれ送出する。 第２図は加入者線番号付加部12の詳細を示すものであ
る。端末11から加入者線分配線16を介して入力されたパ
ケット信号はパケット同期回路21によりパケットの分離
タイミングが検出される。書き込みタイミング制御回路
22ではパケット分離タイミングからパケットヘッダ部の
加入者線番号書き込み位置を加入者線番号書き込み回路
23に指示する。加入者線番号書き込み回路23は指定され
たタイミングで加入者線番号設定回路24により設定され
た内容をパケット信号のヘッダ部に書き込む。 第３図はパケット振り分け部（ａ）13の詳細を説明す
る図である。未使用パケット検出部31は加入者線番号付
加部12からのパケット信号中の使用されていないパケッ
ト信号を検出し、これをバッファ32に書き込まないよう
に制御する。マルチプレクサ33はバッファに所定のパケ
ット信号が書き込まれたならばこれを順次メディアアク
セス回路34に送出する。マルチプレクサはｎ本の一次回
線に対応してパケット信号を到着順に順次巡回的に送出
する。メディアアクセス回路34は一次回線に対応する多
重化バス35に接続される。多重化バスにはすべての端末
に対応するメディアアクセス回路が接続され、他の端末
が多重化バスを使用していないことを確認しながらパケ
ット信号を送出する。多重化バスはそれぞれ一次回線と
して回線多重部14に接続される。 第４図は回線多重部を示す図である。フレームアライ
ナ回路41はシステムから供給される8kHzクロックと回線
速度Fckに対応するクロックにより伝送フレームを構成
する。マルチプレクサ42はｎ本の入力を回線速度のｎ倍
でマルチプレクスすることによりｎ×Fckの回線多重化
信号を作り出し、二次回線すなわち加入者線15に送出す
る。 第５図は回線多重分離部16の構成を示す。入力された
回線多重化信号はフレーム同期回路51においてフレーム
同期位相が検出され、これに基づいて個別の一次回線を
分離するための信号が回線識別タイミング作成回路52で
作成される。これによりマルチプレクサ53は個別の一次
回線を分離する。分離された一次回線信号は多重化バス
を介してパケット振り分け回路（ｂ）17に入力される。 第６図はパケット振り分け回路（ｂ）17の構成を示す
ものである。図中では簡単のため４本の多重化バスに対
応するパケット振り分け部（ｂ）のうち１本のみを示し
ている。多重化バス61から入力された一次回線信号から
パケット同期回路21によりパケットを分離するためのタ
イミング情報が作成される。このタイミング情報からパ
ケットヘッダ中の加入者線番号にアクセスするタイミン
グを比較タイミング制御回路63で制御する。加入者線番
号比較回路64では加入者線番号設定回路65により線呈さ
れた加入者線番号とパケットヘッダ中の加入者線番号を
比較し、一致するものをマルチプレクサ66に送出する。
マルチプレクサ66は各回線に対応して加入者線番号比較
回路64から入力された信号を順次交換機18に送出する。 本実施例による構成では交換機18にとって端末11から
の信号が端末が直接交換機に収容されている場合と何ら
変わりが無いという特徴があり、統計多重化を行うこと
による交換機の改変が不要であるという効果がある。 第７図はパケット振り分け部（ａ）の他の実施例を示
す図である。本実施例ではパケット転送に優先順位があ
る場合を示す。優先パケットはヘッダ中の優先度表示に
従って優先度識別回路36により優先バッファ321に書き
込まれる。優先パケット選択回路37は優先バッファにパ
ケットが存在する場合にはこれを先にマルチプレクサ33
に入力する。優先情報をメディアアクセス回路34で利用
することにより異なる端末間の優先制御も可能である。
本実施例によれば優先度の高いパケットを他のパケット
よりも先に転送することが可能であるので、音声情報等
のリアルタイム情報をパケット化して転送できるという
効果がある。 第８図は本発明の他の実施例を示す図である。本実施
例では加入者線番号付加部12においてパケット順序番号
をパケットヘッダに書き込んでいる。書き込みタイミン
グ制御回路221は順序番号書き込み回路28に書き込みタ
イミングを与える。順序番号書き込み回路28では一定の
順序でヘッダ中に順序番号を書き込む。順序番号を書き
込まれたパケットは第９図に示すパケット振り分け部
（ｂ）において順序制御回路67において順序番号が検査
され、パケット入替えが生じた場合には正しい順序に並
べ替えられる。本実施例によれば、パケットの転送順序
が重要であるようなリアルタイム情報を正しく転送でき
るばかりでなく、統計的多重化の過程でパケットが廃棄
された場合にはこれが検出できるという効果がある。
以上、実施例により説明したように本発明の方法によ
れば一次回線速度と同程度の信号速度であるようなパケ
ット信号を複数の一次回線に分散して送出するため、大
容量の二次回線を有効に利用できるという効果がある。
れば一次回線速度と同程度の信号速度であるようなパケ
ット信号を複数の一次回線に分散して送出するため、大
容量の二次回線を有効に利用できるという効果がある。
第１図は本発明の一実施例の基本的構成を示す図、第２
図から第６図まではそれぞれ第１図の各機能ブロックの
詳細を示す図、第７図は本発明の他の実施例を説明する
図、第８図と第９図は本発明のほかの一実施例を示す図
である。 符号の説明 11……端末、12……加入者線番号付加部、13……パケッ
ト振り分け部（ａ）、14……回線多重部、15……多重化
加入者線、16……回線多重分離部、17……パケット振り
分け部（ｂ）、18……交換機、19……加入者分配線、21
……パケット同期回路、22,221……書き込みタイミング
制御回路、23……加入者線番号書き込み回路、24……加
入者線番号設定回路、31……未使用パケット検出回路、
32,321……バッファ、33,42,53,66……マルチプレク
サ、34……メディアアクセス回路、35,61……多重化バ
ス、41……フレームアライナ回路、51……フレーム同期
回路、52……回路識別タイミング制御回路、63,631……
比較タイミング制御回路、36……優先パケット振り分け
回路、37……優先パケット選択回路、28……順序番号書
き込み回路、67……順序制御回路。
図から第６図まではそれぞれ第１図の各機能ブロックの
詳細を示す図、第７図は本発明の他の実施例を説明する
図、第８図と第９図は本発明のほかの一実施例を示す図
である。 符号の説明 11……端末、12……加入者線番号付加部、13……パケッ
ト振り分け部（ａ）、14……回線多重部、15……多重化
加入者線、16……回線多重分離部、17……パケット振り
分け部（ｂ）、18……交換機、19……加入者分配線、21
……パケット同期回路、22,221……書き込みタイミング
制御回路、23……加入者線番号書き込み回路、24……加
入者線番号設定回路、31……未使用パケット検出回路、
32,321……バッファ、33,42,53,66……マルチプレク
サ、34……メディアアクセス回路、35,61……多重化バ
ス、41……フレームアライナ回路、51……フレーム同期
回路、52……回路識別タイミング制御回路、63,631……
比較タイミング制御回路、36……優先パケット振り分け
回路、37……優先パケット選択回路、28……順序番号書
き込み回路、67……順序制御回路。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04L 12/56 H04L 5/22
Claims (5)
- 【請求項１】第一の回線を介して転送されたパケット信
号を該第一の回線よりも高速の第二の回線に統計的に多
重化するパケット多重化方法であって、 該第二の回線を複数の回線管理単位に分割し、 前記パケット信号をパケット単位で該複数の回線管理単
位に分散して送出し、 該第二の回線に統計的に多重化された多重化パケット信
号を前記複数の回線管理単位と同様の受信回線管理単位
に分割し、 該受信回線管理単位に含まれるパケット信号を前記第一
の回線に対応して収束する ことを特徴とするディジタル信号の統計的多重化方法。 - 【請求項２】前記受信回線管理単位に含まれるパケット
信号を前記第一の回線に対応して収束する方法は、 該パケット信号に含まれる回線番号により前記第一の回
線との対応を識別し、 該回線番号は前記パケット信号をパケット単位で該複数
の回線管理単位に分散して送出する際に付加する ことを特徴とする請求項１記載のディジタル信号の統計
的多重化方法。 - 【請求項３】前記複数回線管理単位へのパケット信号の
分散は、 前記第一の回線からのパケットの到着順に順次送出する
該回線管理単位を巡回的に切替る、 ことを特徴とする請求項１乃至２のいずれかに記載のデ
ィジタル信号の統計的多重化方法。 - 【請求項４】前記複数回線管理単位へパケット信号を分
散して送出する際に、 該パケット信号を送出中は該回線管理単位を占有し、 該回線管理単位の使用状況を確認する手段を持つ、 ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のデ
ィジタル信号の統計的多重化方法。 - 【請求項５】前記複数回線管理単位へのパケット信号を
分散して送出する際に、 該パケット信号に前記第一の回線からの到着順序に対応
した順序番号を付加する、 ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のデ
ィジタル信号の統計的多重化方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7171489A JP3053094B2 (ja) | 1989-03-27 | 1989-03-27 | ディジタル信号の統計的多重化方法 |
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