JP3329270B2

JP3329270B2 - Ａｔｍセル化装置

Info

Publication number: JP3329270B2
Application number: JP15765998A
Authority: JP
Inventors: 和彦長田; 剛美仁佐瀬; 俊之金澤
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1998-06-05
Filing date: 1998-06-05
Publication date: 2002-09-30
Anticipated expiration: 2018-06-05
Also published as: JPH11355284A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、入力されたパケッ
トを出力先のＡＴＭ（Asynchronous Transfer Mode、非
同期転送モード）用のセルにセル化するＡＴＭセル化装
置に係わり、特に、音声符号化技術や無音部分を転送し
ない無音圧縮技術などを利用して得られる低ビットレー
ト音声情報をパケット化し、１つのＡＴＭのバーチャル
チャネル（ＶＣ：Vertual Channel）に多重する場合、
あるいは、これらの低ビットレート音声情報と６４bit/
s系の情報（既存電話音声データやファクシミリデー
タ、および、モデムデータなど）とを１つのＡＴＭＶ
Ｃに効率的に多重するのに好適なＡＴＭセル化装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のＡＴＭセル化装置では、低ビット
レート符号化技術や無音圧縮技術を用いた低ビットレー
ト音声情報をＡＴＭネットワークに適用する場合、次の
問題があった。まず、１セルに１チャネルの情報をペイ
ロードに隙間なく乗せると、音声情報のビットレートが
低下するに従い、これに反比例するかたちでセル化遅延
が増大する。例えば、音声情報が８kbit/sの場合には、
セル化遅延は約４８ｍｓにも及ぶ。

【０００３】このようなセル化遅延を抑制するには、セ
ルのぺイロードの一部にのみ低ビットレート音声情報を
乗せ、残りは無効データを乗せる技術もある。しかし、
これは、ＡＴＭ伝送路の情報転送効率の低下を招く。こ
のような問題に対し、低ビットレート音声情報を高効率
転送可能にかつ低遅延でセル化を行う技術が考えられて
いる。以下、その技術を図５を用いて説明する

【０００４】図５は、従来のＡＴＭセル化装置のセル化
動作例を示す説明図である。本図５に示すように、各低
ビットレート音声情報にへッダを付与した音声パケット
を複数チャネル（ch#1〜ch#3）集め、１つのＡＴＭＶ
Ｃに多重する。

【０００５】このように、本図５に示す従来の技術で
は、複数チャネル（ch#1〜ch#3）の音声パケットを１つ
のＡＴＭセルに多重することにより、セル化遅延を、お
よそチャネル数の逆数程度に抑制でき、かつ、ＡＴＭ伝
送路の効率的な利用が可能となる。従って、図５に示す
技術は、従来の電話網の回線コストを低下できる利点が
ある。しかし、このＡＴＭセル化装置では、多重するチ
ャネル数が少ない場合は、以下の問題が残る。

【０００６】図６は、セル化開始からの経過時間に対す
るＡＴＭセルのペイロードの平均転送効率の変化を示す
説明図である。本図は、８kbit/sの低ビットレート符号
化方式の１つであるＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ.７２９と、無音
圧縮技術により生成された低ビットレート音声情報と
を、図５に示す技術を用いてＡＴＭ転送した場合の、Ａ
ＴＭセルのぺイロードの平均的な転送効率をグラフで示
したものである。

【０００７】グラフの横軸は、セル化開始からの経過時
間であり、その時間でセル化を強制終了させた時に、縦
軸の転送効率値が得られることを示す。本図では、例え
ば、セル化制限時間（セル化が開始されてからセルを強
制終了するまでの時間）を１０ｍｓに設定すると、チャ
ネル数（Ｎ）が１６以上あれば、転送効率は約１００％
となるが、チャネル数が８の場合には約９０％、さら
に、チャネル数が４になると約５５％と低下することが
示されている。

【０００８】このように、特にチャネル数が少ない場合
には、セル化制限時間を短くしてセル化遅延を抑制しよ
うとすると、転送効率を１００％に維持することが難し
くなる。また、チャネル数が少ない場合にも転送効率を
１００％に維持するためには、セル化制限時間を長くす
る必要があるが、セル化制限時間を長くすると、セル化
遅延が増大する。

【０００９】このセル化遅延の増大は、通信端末間の通
信遅延を増加させることを意味し、音声品質の劣化の要
因となる。このような問題に対処するためには、セル化
制限時間を短くすることが必須である。従って、少しで
も低遅延かつ高効率な転送を行なうためには、チャネル
数をパラメータとして、最適なセル化制限時間を設定す
る機能を持つことが有効である。

【００１０】一方、１セルを埋め尽くすだけのパケット
の集積時間は統計的なものであるため、セル化遅延は分
布をもつ。この分布に対し、受信側でパケットの相対的
な位置関係を保証するためには、受信側は、この遅延分
布を吸収するためのバッファ（遅延揺らぎ吸収バッフ
ァ）を持つ必要がある。このバッファ量は、パケットの
遅延分布幅に相当する量を最低必要とするため、遅延分
布幅が大きいほどバッファ量が大きくなる。さらに、チ
ャネル数が大きくなると、これに比例するかたちでバッ
ファ量が増大する。従って、チャネル数が大きい場合に
も、セル化制限時間を小さく設定し、遅延分布幅を抑制
する必要がある。

【００１１】このように、チャネル数の大小を問わず、
チャネル数をパラメータとしたセル化制限時間の設定が
必要であることがわかる。しかし、従来のＡＴＭセル化
装置では、このようなチャネル数をパラメータとしたセ
ル化制限時間の設定は考慮されていない。

【００１２】さらに、従来のＡＴＭセル化装置における
他の課題を説明する。従来の電話網では、ファクシミリ
（ＦＡＸ）データやモデムデータなどの６４kbit/s系の
情報転送が行われており、図５に示す技術を電話網に適
用する場合にも、６４kbit/s系の情報転送を踏襲するこ
とが望ましい。すなわち、図５に示す技術は、低ビット
レート音声情報と６４kbit/s系の情報の両方を転送でき
ることが要求される。

【００１３】この時、受信側の遅延揺らぎ吸収バッファ
量は、例えば１０ｍｓの遅延分布を吸収する場合、８kb
it/s音声情報では１０Byteであるのに対し、６４kbit/s
系の情報では８倍の８０Byteを必要とする。従って、低
ビットレート音声情報と６４kbit/s系の情報の両方を転
送するシステムにおいて、バッファ量を削減するために
は、６４kbit/s系のチャネルの有無、あるいは、６４kb
it/s系のチャネル数の増減に伴い、セル化制限時間を設
定する機能が必要となる。しかし、前述と同様に、従来
のＡＴＭセル化装置にはこのような機能は設けられてい
ない。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】解決しようとする問題
点は、従来の技術では、チャネル数をパラメータとした
セル化制限時間の設定を行なうことができない点、なら
びに、６４kbit/s系のチャネルの有無や６４kbit/s系の
チャネル数の増減に伴いセル化制限時間の設定を変える
ことができない点である。

【００１５】本発明の目的は、これら従来技術の課題を
解決し、チャネル数の増減に係わらずセル化遅延の抑制
と高い転送効率の維持を可能とし、また、低ビットレー
ト音声情報と６４kbit/s系の情報の両方を転送する場合
における受信側のバッファ量を削減することを可能とす
るＡＴＭセル化装置を提供することである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のＡＴＭセル化装置は、通信中のチャネル数
とデータ種別を元に動的にセル化時間を設定する構成と
する。すなわち、呼の設定あるいは切断の情報を得る
と、現在通信中のチャネル数と、各チャネルで通信され
るデータの種別（音声やＦＡＸ、モデムなど）を認識
し、現在のチャネル数および種別に適したセル化制限時
間を設定する。そして、この設定した制限時間でセル化
を行なう。

【００１７】このことにより、セル化遅延を抑制するこ
とができると共に、セルのペイロードの高効率転送を促
すことができる。また、セル化遅延の分布幅を抑制する
ことができ、受信側における遅延揺らぎ吸収バッファの
バッファ量を削減することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を、図面に
より詳細に説明する。図１は、本発明のＡＴＭセル化装
置の本発明に係る構成の一実施例を示すブロック図であ
る。本図１において、１はＡＴＭセル化装置、２は情報
出力装置である。ＡＴＭセル化装置１は、セル化時間計
測装置３、セル化制限時間設定装置４、比較器５、セル
化装置６、通信チャネル管理装置７、データ種別認識装
置８を有し、情報出力装置２は、低ビットレート音声符
号化装置９、ＰＣＭ（Pulse CodeModulation）符号化装
置１０、多重化装置（図中、「ＭＵＬ」と記載）１１、
呼設定／切断識別装置１２を有する。

【００１９】情報出力装置２は、音声、ＦＡＸデータ、
モデム（ｍｏｄｅｍ）データ等の入力を、呼設定／切断
識別装置１２で識別し、音声に関しては、低ビットレー
ト音声符号化装置９で、また、ＦＡＸデータとモデムデ
ータに関しては、ＰＣＭ符号化装置１０により符号化
し、多重化装置１１を介して多重化してＡＴＭセル化装
置１に出力する。

【００２０】ＡＴＭセル化装置１においては、まず、セ
ル化装置６の前段に位置するデータ種別認識装置８によ
り、情報出力装置２からセル化装置６に入力されるデー
タ種別（音声、ＦＡＸデータ、モデムデータ）を認識す
る。このように、データ種別認識装置８が、ＦＡＸやモ
デムによる通信開始の際に送出されるＦＡＸ信号やモデ
ム信号を認識すると、各データ種別とそのチャネルを通
信チャネル管理装置７へ通知する。

【００２１】通信チャネル管理装置７は、データ種別認
識装置８からの通知に基づき、データ種別毎のチャネル
数を管理し、現在のチャネル構成に適したセル化制限時
間をセル化制限時間設定装置４に設定する。すなわち、
通信チャネル管理装置７は、予め、データ種別とチャネ
ル数の組合せ毎に対応するセル化制限時間を記憶してお
き、現在のチャネル構成に対応するセル化制限時間を読
み出し、セル化制限時間設定装置４に設定する。

【００２２】また、セル化時間計測装置３は、セル化装
置６のセル化開始からの時間を計測しており、比較器５
は、このセル化時間計測装置３の計測値とセル化制限時
間設定装置４に設定されたセル化制限時間設定値を比較
し、値が一致した時に、セル化装置６によるセル化を強
制的に終了させる。

【００２３】このように、ＡＴＭセル化装置１は、通信
中のチャネル数とデータ種別を元に、動的にセル化制限
時間を設定することにより、セル化遅延を抑制するとと
もに、セルのペイロードの高効率転送を促すことができ
る。さらに、セル化遅延の分布幅を抑制することがで
き、受信側における遅延揺らぎ吸収バッファのバッファ
量の削減につながる。

【００２４】以下、このような構成によるＡＴＭセル化
装置１の動作をさらに具体的に説明する。第１の動作例
では、情報出力装置２は、転送される情報が音声の場合
は低ビットレート音声符号化（ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．７２
９使用）で符号化し、ＦＡＸあるいはモデムの場合は６
４kbit/s ＰＣＭで符号化する。そして、これらの情報
をＡＴＭセル化装置１に転送する。

【００２５】新たな音声の呼設定が行われた場合、ＡＴ
Ｍセル化装置１は、通信チャネル管理装置７において、
呼設定の情報を情報出力装置２から受ける。通信チャネ
ル管理装置７は、このように音声の呼設定情報を得る
と、現在通信中の音声のチャネル数の更新および管理を
行う。そして、現在のチャネル数に適したセル化制限時
間をセル化制限時間設定装置４に設定する。

【００２６】例えば、３１チャネルの音声チャネルのみ
が存在していた時に、音声チャネルの呼設定が新たに行
われた場合、通信チャネル管理装置７は、現在通信中の
チャネル数を３２に更新する。そして、６ｍｓのセル化
制限時間をセル化制限時間設定装置４に設定する（従来
技術で示した図６を参照）。尚、使用するユーザの運用
方針により、音声チャネルが３２の時の最適なセル化制
限時間を６ｍｓ以外にすることも可能である。

【００２７】セル化装置６は、各チャネルの音声情報を
パケット化（パケット長１３Byte）し、これらのパケッ
トをセルに多重する。そして、セル化装置６は、パケッ
トをセルのぺイロード先頭に格納すると、セル化開始情
報をセル化時間計測装置３に送信する。これに伴い、セ
ル化時間計測装置３は、セル化開始からの時間を計測す
る。

【００２８】比較器５は、このセル化時間計測装置３の
計測値と、セル化制限時間設定装置４に設定されたセル
化制限時間設定値とを比較し、両者の値が一致した時
に、セル化装置６に対し、セル化を強制的に終了する命
令を送信する。セル化装置６は、この比較器５からの命
令を受信するとセル化を終了し、セルを伝送路へ送出す
る。

【００２９】第２の動作例では、既に１７の音声チャネ
ルが通信中である時、その中のある１チャネルが音声か
らＦＡＸにデータ種別を切り替えるとする。データ種別
認識装置８は、この時にＦＡＸ端末から送出されるＦＡ
Ｘ信号を認識し、この後、通信チャネル管理装置７に対
し、データ種別がＦＡＸになったこと、および、そのチ
ャネルのＩＤを送信する。

【００３０】通信チャネル管理装置７は、データ種別認
識装置８から受信したＩＤのチャネルのデータ種別を音
声からＦＡＸに更新し、現在通信中のチャネル情報とし
て、音声チャネル数１６、ＦＡＸチャネル数１を管理す
る。これに伴い、セル化制限時間設定装置４に対し、今
まで１０ｍｓ（ここでは、従来技術の図６で示すよう
に、音声チャネル数が１７の時も１６の時と同じセル化
制限時間であるとする）に設定していたセル化制限時間
を３ｍｓに再設定する。

【００３１】このようにセル化制限時間を３ｍｓとした
理由を、図２に基づき説明する。図２は、セル化制限時
間とＡＴＭ伝送路の帯域との対応付け例を示す説明図で
ある。本例は、特に音声チャネル数が１６とＦＡＸチャ
ネル数が１の場合のセル化制限時間とＡＴＭ伝送路の帯
域の対応付けを示しており、セル化制限時間（横軸）に
対し、音声チャネル数１６（パケット長１３Byte）、Ｆ
ＡＸチャネル数１（パケット長４３Byte）の場合のＡＴ
Ｍ伝送路の必要帯域（縦軸）を表わしている。

【００３２】ここでは、セル化制限時間が３ｍｓまで
は、帯域が約２３０kbit/sと一定に保たれるのに対し、
セル化制限時間をこれより小さな値に設定すると、必要
帯域が増加することがわかる。すなわち、セル化制限時
間が３ｍｓまでは、パケットの高効率転送が実現されて
いることを意味する。このようにして求められるセル化
制限時間が、セル化制限時間設定装置４に対して設定さ
れた後の動作は、第１の動作例と同様である。

【００３３】次に、第３の動作例を説明する。本例にお
いて、情報出力装置２の機能は第１，第２の動作例と同
様である。ここでは、既に１６の音声チャネルが通信中
であり、さらに１チャネルのモデムデータが新たに設定
されたとする。データ種別認識装置８は、この時、モデ
ムデータ端末から送出されるモデムデータ信号を認識す
る。

【００３４】また、通信チャネル管理装置７は、呼設定
の情報を情報出力装置２から受けると同時に、データ種
別認識装置８からデータ種別がモデムデータであるこ
と、および、そのチャネルのＩＤを受信する。その結
果、通信チャネル管理装置７は、現在通信中のチャネル
情報として、音声チャネル数１６、モデムデータチャネ
ル数１を管理する。そして、これに伴い、図２の対応付
けに基づき、セル化制限時間設定装置４に対し、今まで
１０ｍｓに設定していたセル化制限時間を３ｍｓに再設
定する。

【００３５】すなわち、ＦＡＸ１チャネルとモデムデー
タ１チャネルの帯域は同じであり、第２の動作例と同様
となる。また、このようにして求められるセル化制限時
間が、セル化制限時間設定装置４に対して設定された後
の動作は、第１，第２の動作例と同様である。

【００３６】図３は、図１におけるＡＴＭセル化装置の
本発明に係わる動作例を示すフローチャートである。セ
ル化対象のデータが入力されると（ステップ３０１）、
そのデータの種別を認識し（ステップ３０２）、各デー
タ種別毎のチャネル数を取得する（ステップ３０３）。

【００３７】そして、取得した各データ種別毎のチャネ
ル数に予め対応付けられ記憶されたセル化時間の最大許
容値（Ｔｍ）を読み出し設定し（ステップ３０４）、セ
ル化を行なう（ステップ３０５）。尚、このセル化の詳
細は図４で後に説明する。

【００３８】通信中のセル化対象のデータがなくなれば
（ステップ３０６）処理を終了し、また、通信中に新た
な呼が設定されたり一つの呼が切断される等して、デー
タ種別の変更や、チャネル数の変化が発生すれば（ステ
ップ３０７）、ステップ３０２に戻り、変更されデータ
種別とチャネル数に対応したセル化時間の最大許容値に
基づくセル化を行なう。

【００３９】図４は、図１におけるＡＴＭセル化装置の
セル化処理動作例を示すフローチャートである。本例
は、図３におけるステップ３０５のセル化処理の詳細を
示すものであり、セル化を開始すると（ステップ４０
１）、その後の経過時間（ｔ）を計測する（ステップ４
０２）。

【００４０】この経過時間（ｔ）が、図３におけるステ
ップ３０４で設定されたセル化時間の最大許容値（Ｔ
ｍ）に達する前に、通常通りセル化が完了すれば（ステ
ップ４０３，４０４）、セル化したセルを送出する（ス
テップ４０６）。この場合、セル化対象の全てのデータ
がセル化され送出される。しかし、通常通りのセル化が
完了しない内に経過時間（ｔ）が最大許容値（Ｔｍ）に
達した場合、セル化処理を強制完了し（ステップ４０
５）、セルを送出する（ステップ４０６）。

【００４１】以上、図１〜図４を用いて説明したよう
に、本実施例のＡＴＭセル化装置では、通信中のチャネ
ル数やデータ種別に対応して、動的にセル化制限時間を
設定でき、高効率かつ低遅延を両立するセル化を行うこ
とが可能となる。また、セル化遅延の分布幅を抑制する
ことができ、受信側における遅延揺らぎ吸収バッファの
バッファ量の削減も可能となる。

【００４２】尚、本発明は、図１〜図４を用いて説明し
た実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱し
ない範囲において種々変更可能である。例えば、本例で
は、低ビットレート音声情報とＦＡＸデータおよびモデ
ムデータをセル化対象のデータとして示しているが、既
存の電話音声（６４kbit/s音声)情報をそのまま(低ビッ
トレート音声符号化することなく)セル化対象のデータ
として加えることも可能である。

【００４３】

【発明の効果】本発明によれば、チャネル数をパラメー
タとしたセル化制限時間の設定を行なうことができ、ま
た、６４kbit/s系のチャネルの有無や６４kbit/s系のチ
ャネル数の増減に伴いセル化制限時間の設定を変えるこ
とができ、チャネル数の増減に係わらずセル化遅延の抑
制と高い転送効率の維持が可能となり、また、低ビット
レート音声情報と６４kbit/s系の情報の両方を転送する
場合における受信側のバッファ量を削減することが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＡＴＭセル化装置の本発明に係る構成
の一実施例を示すブロック図である。

【図２】セル化制限時間とＡＴＭ伝送路の帯域との対応
付け例を示す説明図である。

【図３】図１におけるＡＴＭセル化装置の本発明に係わ
る動作例を示すフローチャートである。

【図４】図１におけるＡＴＭセル化装置のセル化処理動
作例を示すフローチャートである。

【図５】従来のＡＴＭセル化装置のセル化動作例を示す
説明図である。

【図６】セル化開始からの経過時間に対するＡＴＭセル
のペイロードの平均転送効率の変化を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１：ＡＴＭセル化装置、２：情報出力装置、３：セル化
時間計測装置、４：セル化制限時間設定装置、５：比較
器、６：セル化装置、７：通信チャネル管理装置、８：
データ種別認識装置、９：低ビットレート音声符号化装
置、１０：ＰＣＭ符号化装置、１１：多重化装置、１
２：呼設定／切断識別装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平２−305041（ＪＰ，Ａ) 特開平８−331135（ＪＰ，Ａ) 特開平10−65676（ＪＰ，Ａ) 特開平９−55743（ＪＰ，Ａ) 特開平４−16036（ＪＰ，Ａ) 特表平10−506242（ＪＰ，Ａ) 信学技報，ＳＳＥ98−６信学技報，ＩＮ97−62 信学技報，ＳＳＥ96−41 信学技報，ＳＳＥ96−25 信学技報，ＳＳＥ97−140 信学技報，ＳＳＥ97−６信学技報，ＳＳＥ98−65 1997信学総合大会，Ｂ−６−１ 1997信学総合大会，Ｂ−６−２ 1998信学総合大会，Ｂ−６−27 1998信学総合大会，Ｂ−６−28 1998信学総合大会，Ｂ−６−29 ＮＴＴＲ＆Ｄ，Ｖｏｌ．46 Ｎｏ. 11，ｐ1181−1188 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04L 12/56

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数チャネルの各入力パケットを１つの
ＡＴＭＶＣ（Asynchronous Transfer Mode Vertual Ch
annel）に多重化してセル化するＡＴＭセル化装置であ
って、上記多重化するチャネルの数と各チャネルで入力
されるデータの種別との組合せに対応して予め設定され
た上記セル化の制限時間を記憶する記憶手段と、通信中
の上記チャネルの数と上記データの種別とを認識し、上
記記憶手段から対応する上記セル化の制限時間を読み出
し、該読み出したセル化制限時間での上記セル化を行な
う手段とを有することを特徴とするＡＴＭセル化装置。
【請求項２】パケットをＡＴＭ（Asynchronous Trans
fer Mode）用のセルにセル化するＡＴＭセル化装置であ
って、１セルに複数チャネルの複数パケットを多重して
セル化するセル化手段と、該セル化手段のセル化開始か
らの経過時間を計測する計測手段と、通信中の各チャネ
ルのデータ種別を認識する認識手段と、該認識手段で認
識した各データ種別毎のチャネル数を計数する管理手段
と、該管理手段で計数した各データ種別毎のチャネル数
に対応して上記セル化手段のセル化に用いる時間の最大
許容値を設定する設定手段と、上記計測手段で計測して
いる上記セル化手段によるセル化経過時間が上記設定手
段で設定した最大許容値に到達すると、上記セル化手段
による上記セル化を強制完了させる完了手段とを有し、
上記セル化手段のセル化時間を、上記通信中の各データ
種別毎のチャネル数に対応して設定することを特徴とす
るＡＴＭセル化装置。