JP3776686B2 - 回路とパケット・データ送信統合用の通信チャンネル同期マイクロセル・システムとその方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、定常ビット・レート、回路（又は回線）状及び可変ビット・レートの両方のデータ状トラフィックを送信するために単一の通信媒体を用いる通信システムに関し、特に、両方のタイプの送信を同時に行うために回路及びパケット・データ送信を統合するために同期マイクロセルを使用する通信チャンネルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
通信システムにおいては、単一の通信媒体を介して、定常ビット・レート、回路（又は回線）状及び可変ビット・レート両方のデータ状トラフィックを送信することが課題となっている。例えば、非同期伝送モード（ＡＴＭ）は非同期時分割多重化技術を用いるパケット指向データ転送である。『伝送モード』とは、通信環境における送信、多重化、及び交換を含む一連の方法を意味している。非同期伝送モード・ネットワークは電話、ビデオ、及びデータ・サービスを単一の通信ネットワークを通じて搬送している。非同期伝送モード・トランスポート・ネットワークは２つの層、つまり、そのネットワークの交換側面を含むＡＴＭ層と、送信側面を含む物理層とに分かれている。ＡＴＭ層は必要なメッセージを送信するためにエンドポイント間の仮想的接続をオン・ディマンドで確立する。従って、メッセージ発信側はそのメッセージが指定された送り先に送られるまで送信容量を消費する必要がない。
【０００３】
非同期伝送モード（ＡＴＭ）技術は定常ビット・レート及び可変ビット・レート両方のトラフィックに対して通常の５３オクテット・コールを使用する。セル・ストリーム内の１つのセルを特定の仮想回路に割り当てることはその下部のトランスポート方法に対しては非同期であり、仮想回路の同期化を容易にしているが、しかし、この環境では遅延の影響を受け易い定常ビット・レート・トラフィックは複雑なものになる。回路交換データ送信媒体をエミュレートする方法で非同期伝送モード・ネットワークを通じて定常ビット・レート・トラフィックを送品するためには種々の高優先度キュー及びジッター円滑化バッファが必要になる。また、低データ送信速度回路に対するパケット・フィリング遅延は、非同期伝送モード・セルが固定５３バイト・サイズを有していることから不可避的である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
別の方式はＩＰパケット・ストリームを介して定常ビット・レート・ソースと可変ビット・レート・ソースの両方からデータ・トラフィックをトランスポートする方法で、下部のパケット・ネットワークの遅延特性を改善するために、下部のパケット・ネットワークの過剰なエンジニアリングと読み出しバッファの使用に依存している。ＩＰを介して定常ビット・レート・トラフィック・ストリームをシミュレートするのは本質的に上に述べた非同期伝送モードと同じ問題を伴っているが、より大きな遅延と遅延変差特性を有している点がことなっている。定常ビット・レート及び可変ビット・レート両方のトラフィックを搬送するために回路交換だけを用いることは過去においても提案されているが、それにはパケットを伝達するための過剰なスタートアップ時の遅延を避けるために回路接続の迅速な設定及び除去が必要となる。すべての場合に、単一データ送信媒体技術（回路交換又はパケット交換）を使用することは、他の技術（パケット・データ又は回路データ）を損なってしまう。
【０００５】
こうした難題を解決するためのひとつの方法が、IEEE Communications Magagineの１９９６年３月号の１０４−１１２ページの"Adaptive Digital Access Protocol: A MAC Protocol for Multiservice Broadband Access Networks"と題する論文に開示されている。このDail論文はツリー及びブランチ・アーキテクチャを有する同軸ケーブル・ネットワークに対する加入者のアクセスにおけるマルチサービス−同期伝送モード及び非同期伝送モードをサポートするプロトコルを提案している。このDailプロトコールは回路及びセル・モード装置の種々の混合を提供することでマルチメディア通信に対する変動するデータ送信要求に適応できるように設計されている。このデータ送信システムの帯域幅は同期及び非同期トラフィックに対する変動するニーズに対応するために送信ストリーム内のセル境界を変えることによって動的に割り当てられる。送信ストリームにおいては、各フレームは動的ベースで変動する２つの領域の間の境界で、非同期及び同期ストリームに分割されでいる。複数の同期信号はそのフレームの同期領域に多重化され、そのフレームの非同期領域も同様に複数の多重化された非同期信号としての役割を果たす。データ・トラフィックは定常ビット・レート、可変ビット・レート・データのいずれの組み合わせであってもよい。フレームのこれら２つの間の境界は非同期データの先につけられている独特のパターンのヘッダーによって示される。しかしながら、Dailプロトコールはかなりの量のデータ・トラフィックが実際に取り扱えることを必要としており、領域境界を動的に変動させることに関連した経費は大きなものとなる。
【０００６】
従って、両方のタイプのトラフィックに対して問題を発生させず、さらに他の技術（パケット・データあるいは回路データ）を犠牲にしないような方法で定常ビット・レート及び可変ビット・レート両方のデータ状トラフィックを送信するために単一の通信媒体技術を用いるデータ送信技術は現在のところ存在していない。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上に述べた問題は、定常ビット・レート・トラフィックに対しては余分なパケット又はジッタ−遅延を発生させず、また、可変ビット・レート・トラフィックに対しては余分な回路設定遅延を発生させずに定常ビット・レート及び可変ビット・レート両方のトラフィックを搬送するために回路技術とパケット技術両方を共に融合するように機能する回路データ（又は回線データ）及びパケット・データ送信を統合するための本発明による通信チャンネル同期マイクロセル・システムによって解決され、さらに技術的進展が図られる。これは１つの通信チャンネルを通じて送信されるすべての情報に対して１つのマイクロセル構造を使用することによって達成される。このデータ・ストリームは、それぞれが所定の数のマイクロセルによって構成される一連のフレームによって構成されている。非同期伝送モードの場合と同様、マイクロセルのサイズは固定されており、ヘッダーを有しているが、それらの類似点はここまでである。このヘッダーはそのヘッダーに関連するマイクロセル内に入れられる内容のタイプを示す単純なフラッグである。ヘッダーが通信媒体とは同期している内容を示している場合は、そのマイクロセルは回路交換センスにおけるタイム・スロットとして用いられている。ヘッダーが通信媒体とは非同期な中味を示している場合は、そのマイクロセルはデータ・パケットの準要素を伝送するために用いられていることを示し、それらはそのフレーム内のマイクロセルの位置とは無関係に、そのヘッダーに埋め込まれているアドレス・データによって送られる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
従って、イーサネット・フレームは、どのマイクロセルが非同期パケットとして利用され、その後でパケットとして使われるかには関係なく、通信媒体を通じて搬送される。データ・ストリームの各フレーム中に用いられるマイクロセル位置の数は回路のトラフィック負荷に従って変わることができる。パケットのフローは、すべてのパケット発信側に対してできるだけ平等にその通信媒体へのアクセスが提供されるように、入力時に時間差が生じるように調整される。加えて、回路データは、それがリアル・タイム・データであり、送信において遅延が生じることは許されないので、マイクロセルの割り当てにおいては優先権を有している。
【０００９】
顧客設備は所定の通信技術を具体化した通信媒体によって通信ネットワークに接続される。この通信ネットワークは顧客設備によって発生された信号の全体的な末端間交換を行い、それによってその顧客設備の場所の加入者を望ましい送り先に接続させる。顧客設備から発信されたデータ通信は従来の音声だめの通信サービスだけでなく、インターネットに基づくメディア・サービスも含んでいる。これらのマルチメディア・サービスはメディアのいずれかの組み合わせでも伴う場合があり得る。従って、すべての通信を単一の送信媒体に統合するのが好適である。しかしながら、通信ネットワークは従来はリアル・タイム回路交換送信媒体を用いて具体化されており、データ・ネットワークの方は非同期パケット交換送信媒体を用いて具体化されている。上に述べたように、単一の通信媒体を介して定常ビット・レート、回路状トラフィックと可変ビット・レート、データ状トラフィックを効率的に送信することが課題である。
【００１０】
本発明による回路及びパケット・データ送信を統合するための通信チャンネル同期マイクロセル・システムは１つの通信チャンネルを通じて送信されるすべての情報に対してマイクロセル構造を使用する。データ・ストリームはそれぞれが所定の数のマイクロセルで構成される一連のフレームで構成されている。これらのマイクロセルは非同期伝送モードの場合と同様サイズが固定されており、ヘッダーを有しているが、その類似性はここまでである。このヘッダーはそのヘッダーが関連しているマイクロセル内に入れられている内容のタイプを示す単純なフラッグである。ヘッダーが通信媒体とは同期している内容を示している場合は、そのマイクロセルは回路交換センスにおけるタイム・スロットとして用いられている。ヘッダーが通信媒体とは非同期な中味を示している場合は、そのマイクロセルはデータ・パケットの準要素を伝送するために用いられていることを示し、それらはそのフレーム内のマイクロセルの位置とは無関係に、そのヘッダーに埋め込まれているアドレス・データによって送られる。
【００１１】
非同期伝送モードと本発明による回路及びパケット・データ送信を統合するための通信チャンネル同期マイクロセル・システムとの違いを以下の表に示す。
【表１】
【００１２】
マイクロセル内で用いられるヘッダーはそのヘッダーの内容（ペイロード）のタイプを示すフラッグである。ヘッダーがそのマイクロセルに入れられるペイロードが通信媒体と同期であることを示す場合は、そのペイロードは１つの回路におけるタイム・スロットとして用いられている。ヘッダーがそのマイクロセルへのペイロードが通信媒体と非同期である場合は、そのペイロードが上記タイム・スロットの位置とは無関係にパケット・データのヘッダーに埋め込まれているアドレス・データによって送られるデータのパケットを伝送するために使われている。ヘッダーの典型的な選択を以下の表に示す。
【表２】
【００１３】
回路交換接続がコール接続で用いることができるように維持されるが、そのタイム・スロットがその回路交換環境の下でパケット・データの伝送にも用いることができる既存の環境下でのこの方式を使用する場合の２つの例がある。第一の例は交換機からユーザー又は別のネットワーク・ノードまで延びている施設内コール制御信号回路をコール制御信号目的のために主にコール・セットアップ及びティアーダウンで用いられる。コール接続中、このコール制御信号回路のためにリザーブされているタイム・スロットはアイドル・コードで満たされている。本発明による回路及びパケット・データ送信を統合するための通信チャンネル同期マイクロセル・システムを用いれば、このシステムはコール信号メッセージを送る必要がない場合はいつでも、パケット・トラフィックの搬送に使用するために用いることができるようにこれらのコール制御信号予約タイム・スロットを示すようにこれらのマイクロセル・ヘッダーのマークを変更することができる。これを行うためには、マイクロセル交換機の回路交換機能が、回路を切り換える場合にマイクロセル・ヘッダーをそのままにしておくことが必要である。このシステムはＩ／Ｏカードでどのタイム・スロットをパケット・データのために使えるかを決めるために、今日の交換機が保持している回路セットアップ情報だけに依存することはできない。
【００１４】
常に容量の限度まで用いらてはいない回路の第二の例は符号化音声コールで、この場合は無線通信装置などの場合と同様、符号化された音声サンプルを伝送するために６４Ｋｂｐチャンネル容量以下の容量しか必要とされない。今日、符号化音声サンプルは公共電話回線網を通じて送信するために６４Ｋｂｐフォーマットに変換し直されている。本発明による回路及びパケット・データ送信を統合するための通信チャンネル同期マイクロセル・システムは、減少された帯域幅信号を搬送するための回路モードとして十分な数のタイム・スロットしか示さない６４Ｋｂｐマイクロセル回路上で、現在の形態のままで伝送可能であるので、符号化された信号を複合するための必要性を軽減してくれる。６４Ｋｂｐで必要とされないすべてのタイム・スロットはパケット・データを搬送するために使えるものとして表示される。このためにはマイクロセル交換構成が入力端末から出力端末までマイクロセル・ヘッダーを搬送することが必要になる。
【００１５】
図１は本発明による回路及びパケット・データ送信を統合するための通信チャンネル同期マイクロセル・システムの全体的構造と、それが実現される環境を示す構成図であり、図４は本発明による回路及びパケット・データ送信を統合するための通信チャンネル同期マイクロセル・システムの動作のフロー図である。
【００１６】
顧客設備１は通常、電話局装置、パーソナル・コンピュータ、ファクシミリ機、ネットワーク・サーバーなどの複数の加入者通信装置と接続されているいくつかの通信機器によって構成されている。顧客設備１はデータ送信媒体２からネットワーク交換機３までのマイクロセルの一連の能力を有している。例として示すために、データ送信媒体２は双方向に１μ秒フレームあたりＮ個のマイクロセル・ポジションをトランスポートでき、それらのポジションのうちの３つが回路交換接続（Ｎ−ＩＳＤＮモデル）を提供するために用いられると仮定する。さらに、ＩＰパケットはそのフレームの残りのマイクロセルのためにイーサネット・フレームにカプセル化されているデータ送信媒体２を通じて伝送されると仮定する。すべての場合に、データ送信媒体２は顧客設備１とネットワーク交換機３との間でマイクロセルを同期モードで伝送する。
【００１７】
顧客設備１は通常ステップ４０１で回路データをそのフレーム内のマイクロセル・ポジションに割り当てる一組の信号機能１１を含んでいる。マイクロセル割り当てデータは、通常、ステップ４０２でその顧客設備１のメモリー内のテーブル１２に書き込まれることによって保存される。テーブル１２の内容はステップ４０３でマイクロセルにペイロードを入れ、ステップ４０４で関連するヘッダー・ビットを関連するカンプトセシンに含まれたペイロードの性質を反映するように適切なセッティングに設定するために制御装置１３によって使用される。回路バッファ・メモリーはそれが加入者装置に発生された場合にリアルタイムで回路データを保存するために設けられている。同様に、パケット・バッファ・メモリー１５は顧客設備１によってサービスされている対応する複数のパケット・データ発生加入者装置のためにパケット・データを保存するために複数のキューを確立する目的で使用される。マイクロセル伝送装置１６はステップ４０５でデータ送信メモリー１４からの回路データをデータ送信のこのフレーム内の対応するリザーブされたマイクロセル内に負荷し、さらに、ステップ４０６で、パケット・バッファ・メモリー１５内でつくられたキューの１つ又は複数からの一組のデータをそのデータ送信のこのフレームの残りのマイクロセルに負荷するためにマイクロセル割り当てテーブル１２に保存されたデータを用いる。その結果としてのフレームがステップ４０７でデータ送信媒体２を介してネットワーク交換機３に送信され、そこで受信され、図２、３、及び５を参照して以下に説明するように処理される。
【００１８】
マイクロセル・ポジションのひとつは顧客設備１からネットワーク交換機３への信号チャンネルとして指定することができる。又、図１に示すように、一般チャンネル非機能関連信号送信システム４をこの目的のために用いることができる。信号送信が開始されると、上記信号送信チャンネル・ポジション内のマイクロセルは優先性を確保するために０１のヘッダーと有する回路ペイロードとして表示され、その中味がネットワーク交換機３内の信号送信ソフトウエア２１に送られる。信号送信が行われない場合は、それらのマイクロセルは１０のヘッダーを有するパケット・ペイロードとして表示することができ、マイクロセルはイーサネット・フレームを伝送するために用いられる。どの回路も作動しておらず、信号送信機能が作動していない場合は、すべてのマイクロセル・ポジションをイーサネット・フレームを搬送するために用いることができる。マイクロセルはリンクの両側に知られている順序で満たされ、すべてのセルは１０のヘッダーを有するパケット・ペイロードとして表示される。
【００１９】
回路をセットアップする場合、顧客設備１とネットワーク交換機３との間の信号送信はデータ送信媒体２を介して送信されているそれらフレームのマイクロセル・ポジションの１つを用いて音声コールなどの回路接続を搬送する。顧客設備１とネットワーク交換機３はそれらフレームのストリームのそのポジションのすべてのマイクロセルを０１のヘッダーを有する回路ペイロードとして表示する。ネットワーク交換機３では、回路データとして表示されたマイクロセルはネットワーク交換機３の出力ポート３２か、あるいは内部交換ネットワークの次のステージ３３に搬送され、そのマイクロセル・ポジションは別のマイクロセル入／出力カード３２−４から３４−Ｎに接続される。このシステムではそのフレームのそのポジションのｎ番目毎のマイクロセルを回路接続とすることによってサブ−レート回路を実現することができる。発生した他の回路はパケットと表示されてイーサネット・データのオクテットだけを搬送するために用いることができる。
【００２０】
イーサネット・フレームは使用可能でパケットと表示されたどのマイクロセルでもデータ送信媒体２を通じて搬送される。非同期トラフィック用の各フレーム中に利用できるマイクロセル・ポジションの数は回路トラフィック負荷に従って変動することができる。パケットのフローは入力時にすべてのパケット発信側がそのデータ送信媒体２に平等にアクセスできるように、入力時に時間差をつけるように調整される。ＩＰパケットはイーサネット・フレーム内で搬送され、入力マイクロセル・フレーム及びＩ／Ｏポート３２からのパケットを選択された出力Ｉ／Ｏポート３４−２から３４−Ｎに向けるように パー−Ｉ／Ｏカード・ルーターが用いられる。
【００２１】
１つのＩ／Ｏポート・ルーターから別のルーターへのアクセスは以下のような多数の方法のうちのいずれか１つによって達成される。
ａ）すべてのＩ／Ｏカードを相互接続させるために、標準回路交換技術を用いることができる。現在行われているように、Ｉ／Ｏ間でマイクロセルを搬送するのに十分な広さを有する回路を確立して、回路タイム・スロットが交換される時にマイクロセルを交換する。パケット・トラフィックはＩ／Ｏ間でパケット・ストリームを搬送するために利用できるマイクロセル・タイム・スロットを動的に割り当てることによって、回路トラフィックに対して必要がないマイクロセルを使用する。１つのＩ／Ｏカードからのパケット・マイクロセル・タイム・スロットを別のＩ／Ｏに向かわせることは、１つのＩ／Ｏカードから別のＩ／Ｏカードへのパケット転送のためのサービス品質管理（クオリティ・オブ・サービス）方針を実行する調停アルゴリズムを用いた回路交換技術の再配置レートで確立される。
ｂ）Ｉ／Ｏカード交換装置を他のＩ／Ｏカード交換装置に接続すると同時に
Ｉ／Ｏカード・パケット交換装置を他のＩ／Ｏカード・パケット交換装置に接続するために、別個の回路交換及びパケット交換を用いることができる。例えば、マイクロセル・タイム・スロット接続装置で回路要素を接続して、イーサネット交換機でパケット要素を接続するようにすることができるであろう。これは好ましい実施の形態である。
【００２２】
図２及び３は入力／出力カード３２に入ってくる、及びそこから出て行くトラフィックのための、本発明による回路及びパケット・データ送信を統合するための通信チャンネル同期マイクロセル・システムの実施形態をそれぞれ示す構成図であり、図５は図３に示す融合機能の概念図である。入力／出力カード３２Ａに入ってくるトラフィックは、顧客設備１からの組み合わせデータ通信トラフィックで構成されている。このデータ通信トラフィックは１フレームあたりＫ個のマイクロセルで構成されており、この場合フレームの持続時間は１２５μ秒とされている。Ｋ個のマイクロセルの内容は定常ビット・レート、回路状トラフィックと可変ビット・レート・データ状トラフィックの混合である。１フレームあたりＫ個のマイクロセルの受信ストリームは、ステップ４０８で各マイクロセルのヘッダーを用いてそのマイクロセルの内容が回路データかパケット・データか、あるいはそのマイクロセルが空か、エラーを含んでいるかについて判定するマイクロセル伝送スロット・システム２０１のスプリット機能によって切り換えられる。回路データ・マイクロセル及び空のマイクロセルはステップ４０９で、その作動について図５を参照して以下に説明する交換機能装置２０２へのアクセスにつなげられる。パケット・データ・マイクロセルの方はステップ４１０で高速メモリーの入力キュー２０３に同時並行的につなげられ、そこでパケット・データは保存され、その後、ステップ４１１で最大Ｎのパケット・データ・ストリームに再構成されて、ステップ４１２でＮ個の出力キュー２０５に負荷される。ストリームの数は顧客設備１からの同時並行的に作動中の送信数の関数である。入力キューによって受信されるパケット・データの量は顧客設備１から受信されるマイクロセルのフレーム内で使える帯域幅の関数である。ルーター機能は高速メモリー２０４及びその入力キュー２０３と出力キュー２０５の動作を制御するための役割を果たす。特に、ルーター機能２０６は上記複数のデータ・ストリームのそれぞれを識別しなければならず、さらに、Ｎこのマイクロセルのフレームを介してパケット交換機能装置２０２Ｂ、そして次に交換ネットワークの次の段階にアクセスするように送信するために受信されたデータ・パケットの適切な出力キュー２０５へのトランスポートを管理しなければならない。
【００２３】
回路交換機能装置２０２Ａへのアクセスの出力は複数のマイクロセルで構成され、それらはステップ４１３でＩ／Ｏカード間回路交換機能３３Ａに送信され、そこでそれぞれのマイクロセルはステップ４１５でシステム状のいずれかのＩ／Ｏカードに個別に切り換えることができる。各マイクロセルの送り先は、管理又はコール処理機能を介して回路が確立された時に判定される。１つの回路に割り当てられないすべてのマイクロセルはそのマイクロセル・ヘッダーに空（００）と表示される。交換機能装置２０２Ｂへのアクセスの出力は、複数のマイクロセルで構成され、これらのマイクロセルはステップ４１４でＩ／Ｏ間カード・パケット交換機能３３Ｂに送信されて、そこでそれらのマイクロセルはそれぞれステップ４１５でシステム上のいずれかのＩ／Ｏカードに個別的に割り当てられる。標準的にインプリメントされたパケット交換とルーターを用いて、システム上の１つのＩ／Ｏカードからのパケット情報のフレームを同じシステム上の他のいずれのＩ／Ｏカードに転送することができる。それらのマイクロセルが選択されたＩ／Ｏカードで受信されると、それらは融合されて、図３で説明されたように処理される。
【００２４】
入力／出力カード３４−２、３４−３、そして３４−Ｎまでに入ってくるトラフィックは顧客設備１からの回路及びパケット通信データで構成されている。Ｉ／Ｏカードの出力機能を図３により詳細に示す。他のＩ／Ｏカードからの回路データは回路交換装置３０２Ａからのアクセスに送られて、Ｉ／Ｏカード間回路交換ステージ３３Ａからのアクセスをもたらす。装置３３Ａと装置３０２Ａとの間で転送される送信フレームは空のマイクロセル（００）又は回路マイクロセル（０１）を示すヘッダーを有するマイクロセルを保持している。両方のタイプのマイクロセル共融合機能３０７に転送される。パケット・データ情報はＩ／Ｏカード間回路交換ステージ３３Ｂから送られるパケット交換装置３０２Ｂのアクセスに到着する。装置３３Ｂ及び３０２Ｂ間で転送される送信フレームは標準パケット送信フォーマットのデータのパケットを保持している。これらのパケットはパケット交換装置３０２Ｂからのアクセスによって高速メモリー３０４内の入力キューに保存される。パケット・ルーター装置３０６はそのパケットを解釈して、パケット・ヘッダー内に含まれている情報、例えば、送り先ＩＰアドレスに基づいて出力キューにつなげる。１つ又は複数の出力キューをインプリメントして、例えば異なったパケットのストリームを優先するように、Ｉ／Ｏカードと顧客設備１との間の送信機能に対して異なった方針を適用するようにすることもできる。特に、パケット・ルーター３０６は複数のデータ・ストリームのそれぞれを識別しなければならず、さらに、マイクロセル転送スロット・システム２０１の融合機能３０７への送信のために、受信されたデータ・パケットの出力キュー３０３内の適切なポジション内へのトランスポートを管理しなければならない。融合機能３０７は回路交換装置３０２Ａからのアクセスと、パケット交換装置３０２Ｂからのアクセスを融合して、Ｉ／Ｏカードを顧客設備１に接続する送信媒体上に送る。
【００２５】
交換機能装置へのアクセス
図５は融合機能２０２を示す概念図である。この図には高速メモリー３０４の一部が示されており、この図はＮ個の出力キューと、その中に含まれているデータをどのように選択して融合機能装置２０２に送るかを示している。融合機能装置２０２はＮステージによるバッファ・メモリー５０１で構成されており、これは受信フレーム内で最大Ｎ個までのマイクロセルを記憶することができる。受信回路データはＮ個のステージ内の、そのフレーム内の関連マイクロセルの上記ポジションに対応する所定のものに書き込まれる。図５に示されるように、パルス・コード・モジュレーション（ＰＣＭ）内に、バッファ・メモリー５０１に書き込まれる３つの回路データ要素がある。残りのバッファ・メモリー・ステージは使用されておらず、従って、融合機能装置２０２はこれら３つの回路マイクロセルを出力キュー３０３からのＮ−３データ・パケットと融合する。図５に示すように、この場合の融合では、３つの回路データが内部に負荷されているので、パケット・データと出力キューからのＮ−３パケットのバースト送信を行って、融合バッファ・メモリーの対応する順番に並べられたマイクロセルに負荷される。相すると、融合バッファ・メモリー５０３はＮ個の、顧客設備に送られるデータのマイクロセルを含むことになる。このデータ通信トラフィックは１フレームあたりＮ個のマイクロセルを含んでおり、そのフレーム持続時間は１２５μ秒とされている。これらＮ個のマイクロセルの内容は定常ビット・レート、回路状トラフィックと、可変ビット・レート、データ状トラフィックの混合である。
【００２６】
多重機能を実現した実施の形態
図６は本発明による回路及びパケット・データ送信を統合するための通信チャンネル同期マイクロセル・システムの、多重機能を実現した実施の形態の構成図である。特に、入力／出力カード６００はデータ送信機能、つまり機能１及び機能２を介して接続された少なくとも２つの顧客設備（図示せず）のために機能している。入力／出力カード６００は、データ送信機能、機能１及び機能２の作動を中止して、対応する入力機能１、２（６１２、６２２）及び出力機能１、２（６１３、６２３）と接続させるための機能インターフェイス６１１，６１２を含んでいる。入力機能６１２、６２２と出力機能６１３、６２３の両方とも、対応するリンク・インターフェース１、２回路（６１４、６２４）及びリンク・インターフェース１、２パケット（６１２、６２５）とのデータ交換のために回路およびパケット・データを分割したり融合したりする機能を果たす。回路マルチプレクサ／デマルチプレクサ６１６はリンク・インターフェース１、２回路（６１４、６２４）からの回路出力を結合して、その回路の送り先に送るために、回路交換リンク・インターフェース６１７に送信する。同様に、パケット・マルチプレクサ／でマルチプレクサ６２６はリンク・インターフェース１、２パケット（６１５、６２５）を結合して、そのパケットの送り先に送るために、パケット交換リンク・インターフェース６２７に送信する。この図から分かるように、ひとつの入力／出力カード上では相互接続された複数の組み合わせの装置を存在することができ、複数の機能を用いて複数の顧客設備を回路の送り先及びパケットの送り先に接続することができる。
【００２７】
本発明による回路及びパケット・データ送信を統合するための通信チャンネル同期マイクロセル・システムは回路技術とパケット技術の両方を統合して、定常ビット・レート・トラフィックの場合には追加的なパケットあるいはジッター遅延を発生させずに、さらに、可変ビット・レート・トラフィックの場合は追加的な回路セットアップ遅延を発生させずに定常ビット・レート・トラフィック及び可変ビット・レート・トラフィックの両方を送信する。これは１つの通信チャンネル上で送信されるすべての情報に対してマイクロセル構造を用いることで実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】回路及びパケット・データ送信を統合するための本発明による通信チャンネル同期マイクロセル・システムの全体的構成と、それが実現される典型的な環境を示す図。
【図２】図２は入／出力カードに出入りするトラフィックのために回路及びパケット・データ送信を統合するための本発明による通信チャンネル同期マイクロセル・システムの構成図。
【図３】図２と同様。
【図４】回路及びパケット・データ送信を統合するために本発明による通信チャンネル同期マイクロセル・システムのふろー図。
【図５】図１−３に示される融合機能のさらなる詳細を示す図。
【図６】図６は回路及びパケット・データ送信を統合するための本発明による通信チャンネル同期マイクロセル・システムの多重機能による実施の形態の構成図。
【発明の属する技術分野】
本発明は、定常ビット・レート、回路（又は回線）状及び可変ビット・レートの両方のデータ状トラフィックを送信するために単一の通信媒体を用いる通信システムに関し、特に、両方のタイプの送信を同時に行うために回路及びパケット・データ送信を統合するために同期マイクロセルを使用する通信チャンネルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
通信システムにおいては、単一の通信媒体を介して、定常ビット・レート、回路（又は回線）状及び可変ビット・レート両方のデータ状トラフィックを送信することが課題となっている。例えば、非同期伝送モード（ＡＴＭ）は非同期時分割多重化技術を用いるパケット指向データ転送である。『伝送モード』とは、通信環境における送信、多重化、及び交換を含む一連の方法を意味している。非同期伝送モード・ネットワークは電話、ビデオ、及びデータ・サービスを単一の通信ネットワークを通じて搬送している。非同期伝送モード・トランスポート・ネットワークは２つの層、つまり、そのネットワークの交換側面を含むＡＴＭ層と、送信側面を含む物理層とに分かれている。ＡＴＭ層は必要なメッセージを送信するためにエンドポイント間の仮想的接続をオン・ディマンドで確立する。従って、メッセージ発信側はそのメッセージが指定された送り先に送られるまで送信容量を消費する必要がない。
【０００３】
非同期伝送モード（ＡＴＭ）技術は定常ビット・レート及び可変ビット・レート両方のトラフィックに対して通常の５３オクテット・コールを使用する。セル・ストリーム内の１つのセルを特定の仮想回路に割り当てることはその下部のトランスポート方法に対しては非同期であり、仮想回路の同期化を容易にしているが、しかし、この環境では遅延の影響を受け易い定常ビット・レート・トラフィックは複雑なものになる。回路交換データ送信媒体をエミュレートする方法で非同期伝送モード・ネットワークを通じて定常ビット・レート・トラフィックを送品するためには種々の高優先度キュー及びジッター円滑化バッファが必要になる。また、低データ送信速度回路に対するパケット・フィリング遅延は、非同期伝送モード・セルが固定５３バイト・サイズを有していることから不可避的である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
別の方式はＩＰパケット・ストリームを介して定常ビット・レート・ソースと可変ビット・レート・ソースの両方からデータ・トラフィックをトランスポートする方法で、下部のパケット・ネットワークの遅延特性を改善するために、下部のパケット・ネットワークの過剰なエンジニアリングと読み出しバッファの使用に依存している。ＩＰを介して定常ビット・レート・トラフィック・ストリームをシミュレートするのは本質的に上に述べた非同期伝送モードと同じ問題を伴っているが、より大きな遅延と遅延変差特性を有している点がことなっている。定常ビット・レート及び可変ビット・レート両方のトラフィックを搬送するために回路交換だけを用いることは過去においても提案されているが、それにはパケットを伝達するための過剰なスタートアップ時の遅延を避けるために回路接続の迅速な設定及び除去が必要となる。すべての場合に、単一データ送信媒体技術（回路交換又はパケット交換）を使用することは、他の技術（パケット・データ又は回路データ）を損なってしまう。
【０００５】
こうした難題を解決するためのひとつの方法が、IEEE Communications Magagineの１９９６年３月号の１０４−１１２ページの"Adaptive Digital Access Protocol: A MAC Protocol for Multiservice Broadband Access Networks"と題する論文に開示されている。このDail論文はツリー及びブランチ・アーキテクチャを有する同軸ケーブル・ネットワークに対する加入者のアクセスにおけるマルチサービス−同期伝送モード及び非同期伝送モードをサポートするプロトコルを提案している。このDailプロトコールは回路及びセル・モード装置の種々の混合を提供することでマルチメディア通信に対する変動するデータ送信要求に適応できるように設計されている。このデータ送信システムの帯域幅は同期及び非同期トラフィックに対する変動するニーズに対応するために送信ストリーム内のセル境界を変えることによって動的に割り当てられる。送信ストリームにおいては、各フレームは動的ベースで変動する２つの領域の間の境界で、非同期及び同期ストリームに分割されでいる。複数の同期信号はそのフレームの同期領域に多重化され、そのフレームの非同期領域も同様に複数の多重化された非同期信号としての役割を果たす。データ・トラフィックは定常ビット・レート、可変ビット・レート・データのいずれの組み合わせであってもよい。フレームのこれら２つの間の境界は非同期データの先につけられている独特のパターンのヘッダーによって示される。しかしながら、Dailプロトコールはかなりの量のデータ・トラフィックが実際に取り扱えることを必要としており、領域境界を動的に変動させることに関連した経費は大きなものとなる。
【０００６】
従って、両方のタイプのトラフィックに対して問題を発生させず、さらに他の技術（パケット・データあるいは回路データ）を犠牲にしないような方法で定常ビット・レート及び可変ビット・レート両方のデータ状トラフィックを送信するために単一の通信媒体技術を用いるデータ送信技術は現在のところ存在していない。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上に述べた問題は、定常ビット・レート・トラフィックに対しては余分なパケット又はジッタ−遅延を発生させず、また、可変ビット・レート・トラフィックに対しては余分な回路設定遅延を発生させずに定常ビット・レート及び可変ビット・レート両方のトラフィックを搬送するために回路技術とパケット技術両方を共に融合するように機能する回路データ（又は回線データ）及びパケット・データ送信を統合するための本発明による通信チャンネル同期マイクロセル・システムによって解決され、さらに技術的進展が図られる。これは１つの通信チャンネルを通じて送信されるすべての情報に対して１つのマイクロセル構造を使用することによって達成される。このデータ・ストリームは、それぞれが所定の数のマイクロセルによって構成される一連のフレームによって構成されている。非同期伝送モードの場合と同様、マイクロセルのサイズは固定されており、ヘッダーを有しているが、それらの類似点はここまでである。このヘッダーはそのヘッダーに関連するマイクロセル内に入れられる内容のタイプを示す単純なフラッグである。ヘッダーが通信媒体とは同期している内容を示している場合は、そのマイクロセルは回路交換センスにおけるタイム・スロットとして用いられている。ヘッダーが通信媒体とは非同期な中味を示している場合は、そのマイクロセルはデータ・パケットの準要素を伝送するために用いられていることを示し、それらはそのフレーム内のマイクロセルの位置とは無関係に、そのヘッダーに埋め込まれているアドレス・データによって送られる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
従って、イーサネット・フレームは、どのマイクロセルが非同期パケットとして利用され、その後でパケットとして使われるかには関係なく、通信媒体を通じて搬送される。データ・ストリームの各フレーム中に用いられるマイクロセル位置の数は回路のトラフィック負荷に従って変わることができる。パケットのフローは、すべてのパケット発信側に対してできるだけ平等にその通信媒体へのアクセスが提供されるように、入力時に時間差が生じるように調整される。加えて、回路データは、それがリアル・タイム・データであり、送信において遅延が生じることは許されないので、マイクロセルの割り当てにおいては優先権を有している。
【０００９】
顧客設備は所定の通信技術を具体化した通信媒体によって通信ネットワークに接続される。この通信ネットワークは顧客設備によって発生された信号の全体的な末端間交換を行い、それによってその顧客設備の場所の加入者を望ましい送り先に接続させる。顧客設備から発信されたデータ通信は従来の音声だめの通信サービスだけでなく、インターネットに基づくメディア・サービスも含んでいる。これらのマルチメディア・サービスはメディアのいずれかの組み合わせでも伴う場合があり得る。従って、すべての通信を単一の送信媒体に統合するのが好適である。しかしながら、通信ネットワークは従来はリアル・タイム回路交換送信媒体を用いて具体化されており、データ・ネットワークの方は非同期パケット交換送信媒体を用いて具体化されている。上に述べたように、単一の通信媒体を介して定常ビット・レート、回路状トラフィックと可変ビット・レート、データ状トラフィックを効率的に送信することが課題である。
【００１０】
本発明による回路及びパケット・データ送信を統合するための通信チャンネル同期マイクロセル・システムは１つの通信チャンネルを通じて送信されるすべての情報に対してマイクロセル構造を使用する。データ・ストリームはそれぞれが所定の数のマイクロセルで構成される一連のフレームで構成されている。これらのマイクロセルは非同期伝送モードの場合と同様サイズが固定されており、ヘッダーを有しているが、その類似性はここまでである。このヘッダーはそのヘッダーが関連しているマイクロセル内に入れられている内容のタイプを示す単純なフラッグである。ヘッダーが通信媒体とは同期している内容を示している場合は、そのマイクロセルは回路交換センスにおけるタイム・スロットとして用いられている。ヘッダーが通信媒体とは非同期な中味を示している場合は、そのマイクロセルはデータ・パケットの準要素を伝送するために用いられていることを示し、それらはそのフレーム内のマイクロセルの位置とは無関係に、そのヘッダーに埋め込まれているアドレス・データによって送られる。
【００１１】
非同期伝送モードと本発明による回路及びパケット・データ送信を統合するための通信チャンネル同期マイクロセル・システムとの違いを以下の表に示す。
【表１】
マイクロセル内で用いられるヘッダーはそのヘッダーの内容（ペイロード）のタイプを示すフラッグである。ヘッダーがそのマイクロセルに入れられるペイロードが通信媒体と同期であることを示す場合は、そのペイロードは１つの回路におけるタイム・スロットとして用いられている。ヘッダーがそのマイクロセルへのペイロードが通信媒体と非同期である場合は、そのペイロードが上記タイム・スロットの位置とは無関係にパケット・データのヘッダーに埋め込まれているアドレス・データによって送られるデータのパケットを伝送するために使われている。ヘッダーの典型的な選択を以下の表に示す。
【表２】
回路交換接続がコール接続で用いることができるように維持されるが、そのタイム・スロットがその回路交換環境の下でパケット・データの伝送にも用いることができる既存の環境下でのこの方式を使用する場合の２つの例がある。第一の例は交換機からユーザー又は別のネットワーク・ノードまで延びている施設内コール制御信号回路をコール制御信号目的のために主にコール・セットアップ及びティアーダウンで用いられる。コール接続中、このコール制御信号回路のためにリザーブされているタイム・スロットはアイドル・コードで満たされている。本発明による回路及びパケット・データ送信を統合するための通信チャンネル同期マイクロセル・システムを用いれば、このシステムはコール信号メッセージを送る必要がない場合はいつでも、パケット・トラフィックの搬送に使用するために用いることができるようにこれらのコール制御信号予約タイム・スロットを示すようにこれらのマイクロセル・ヘッダーのマークを変更することができる。これを行うためには、マイクロセル交換機の回路交換機能が、回路を切り換える場合にマイクロセル・ヘッダーをそのままにしておくことが必要である。このシステムはＩ／Ｏカードでどのタイム・スロットをパケット・データのために使えるかを決めるために、今日の交換機が保持している回路セットアップ情報だけに依存することはできない。
【００１４】
常に容量の限度まで用いらてはいない回路の第二の例は符号化音声コールで、この場合は無線通信装置などの場合と同様、符号化された音声サンプルを伝送するために６４Ｋｂｐチャンネル容量以下の容量しか必要とされない。今日、符号化音声サンプルは公共電話回線網を通じて送信するために６４Ｋｂｐフォーマットに変換し直されている。本発明による回路及びパケット・データ送信を統合するための通信チャンネル同期マイクロセル・システムは、減少された帯域幅信号を搬送するための回路モードとして十分な数のタイム・スロットしか示さない６４Ｋｂｐマイクロセル回路上で、現在の形態のままで伝送可能であるので、符号化された信号を複合するための必要性を軽減してくれる。６４Ｋｂｐで必要とされないすべてのタイム・スロットはパケット・データを搬送するために使えるものとして表示される。このためにはマイクロセル交換構成が入力端末から出力端末までマイクロセル・ヘッダーを搬送することが必要になる。
【００１５】
図１は本発明による回路及びパケット・データ送信を統合するための通信チャンネル同期マイクロセル・システムの全体的構造と、それが実現される環境を示す構成図であり、図４は本発明による回路及びパケット・データ送信を統合するための通信チャンネル同期マイクロセル・システムの動作のフロー図である。
【００１６】
顧客設備１は通常、電話局装置、パーソナル・コンピュータ、ファクシミリ機、ネットワーク・サーバーなどの複数の加入者通信装置と接続されているいくつかの通信機器によって構成されている。顧客設備１はデータ送信媒体２からネットワーク交換機３までのマイクロセルの一連の能力を有している。例として示すために、データ送信媒体２は双方向に１μ秒フレームあたりＮ個のマイクロセル・ポジションをトランスポートでき、それらのポジションのうちの３つが回路交換接続（Ｎ−ＩＳＤＮモデル）を提供するために用いられると仮定する。さらに、ＩＰパケットはそのフレームの残りのマイクロセルのためにイーサネット・フレームにカプセル化されているデータ送信媒体２を通じて伝送されると仮定する。すべての場合に、データ送信媒体２は顧客設備１とネットワーク交換機３との間でマイクロセルを同期モードで伝送する。
【００１７】
顧客設備１は通常ステップ４０１で回路データをそのフレーム内のマイクロセル・ポジションに割り当てる一組の信号機能１１を含んでいる。マイクロセル割り当てデータは、通常、ステップ４０２でその顧客設備１のメモリー内のテーブル１２に書き込まれることによって保存される。テーブル１２の内容はステップ４０３でマイクロセルにペイロードを入れ、ステップ４０４で関連するヘッダー・ビットを関連するカンプトセシンに含まれたペイロードの性質を反映するように適切なセッティングに設定するために制御装置１３によって使用される。回路バッファ・メモリーはそれが加入者装置に発生された場合にリアルタイムで回路データを保存するために設けられている。同様に、パケット・バッファ・メモリー１５は顧客設備１によってサービスされている対応する複数のパケット・データ発生加入者装置のためにパケット・データを保存するために複数のキューを確立する目的で使用される。マイクロセル伝送装置１６はステップ４０５でデータ送信メモリー１４からの回路データをデータ送信のこのフレーム内の対応するリザーブされたマイクロセル内に負荷し、さらに、ステップ４０６で、パケット・バッファ・メモリー１５内でつくられたキューの１つ又は複数からの一組のデータをそのデータ送信のこのフレームの残りのマイクロセルに負荷するためにマイクロセル割り当てテーブル１２に保存されたデータを用いる。その結果としてのフレームがステップ４０７でデータ送信媒体２を介してネットワーク交換機３に送信され、そこで受信され、図２、３、及び５を参照して以下に説明するように処理される。
【００１８】
マイクロセル・ポジションのひとつは顧客設備１からネットワーク交換機３への信号チャンネルとして指定することができる。又、図１に示すように、一般チャンネル非機能関連信号送信システム４をこの目的のために用いることができる。信号送信が開始されると、上記信号送信チャンネル・ポジション内のマイクロセルは優先性を確保するために０１のヘッダーと有する回路ペイロードとして表示され、その中味がネットワーク交換機３内の信号送信ソフトウエア２１に送られる。信号送信が行われない場合は、それらのマイクロセルは１０のヘッダーを有するパケット・ペイロードとして表示することができ、マイクロセルはイーサネット・フレームを伝送するために用いられる。どの回路も作動しておらず、信号送信機能が作動していない場合は、すべてのマイクロセル・ポジションをイーサネット・フレームを搬送するために用いることができる。マイクロセルはリンクの両側に知られている順序で満たされ、すべてのセルは１０のヘッダーを有するパケット・ペイロードとして表示される。
【００１９】
回路をセットアップする場合、顧客設備１とネットワーク交換機３との間の信号送信はデータ送信媒体２を介して送信されているそれらフレームのマイクロセル・ポジションの１つを用いて音声コールなどの回路接続を搬送する。顧客設備１とネットワーク交換機３はそれらフレームのストリームのそのポジションのすべてのマイクロセルを０１のヘッダーを有する回路ペイロードとして表示する。ネットワーク交換機３では、回路データとして表示されたマイクロセルはネットワーク交換機３の出力ポート３２か、あるいは内部交換ネットワークの次のステージ３３に搬送され、そのマイクロセル・ポジションは別のマイクロセル入／出力カード３２−４から３４−Ｎに接続される。このシステムではそのフレームのそのポジションのｎ番目毎のマイクロセルを回路接続とすることによってサブ−レート回路を実現することができる。発生した他の回路はパケットと表示されてイーサネット・データのオクテットだけを搬送するために用いることができる。
【００２０】
イーサネット・フレームは使用可能でパケットと表示されたどのマイクロセルでもデータ送信媒体２を通じて搬送される。非同期トラフィック用の各フレーム中に利用できるマイクロセル・ポジションの数は回路トラフィック負荷に従って変動することができる。パケットのフローは入力時にすべてのパケット発信側がそのデータ送信媒体２に平等にアクセスできるように、入力時に時間差をつけるように調整される。ＩＰパケットはイーサネット・フレーム内で搬送され、入力マイクロセル・フレーム及びＩ／Ｏポート３２からのパケットを選択された出力Ｉ／Ｏポート３４−２から３４−Ｎに向けるように パー−Ｉ／Ｏカード・ルーターが用いられる。
【００２１】
１つのＩ／Ｏポート・ルーターから別のルーターへのアクセスは以下のような多数の方法のうちのいずれか１つによって達成される。
ａ）すべてのＩ／Ｏカードを相互接続させるために、標準回路交換技術を用いることができる。現在行われているように、Ｉ／Ｏ間でマイクロセルを搬送するのに十分な広さを有する回路を確立して、回路タイム・スロットが交換される時にマイクロセルを交換する。パケット・トラフィックはＩ／Ｏ間でパケット・ストリームを搬送するために利用できるマイクロセル・タイム・スロットを動的に割り当てることによって、回路トラフィックに対して必要がないマイクロセルを使用する。１つのＩ／Ｏカードからのパケット・マイクロセル・タイム・スロットを別のＩ／Ｏに向かわせることは、１つのＩ／Ｏカードから別のＩ／Ｏカードへのパケット転送のためのサービス品質管理（クオリティ・オブ・サービス）方針を実行する調停アルゴリズムを用いた回路交換技術の再配置レートで確立される。
ｂ）Ｉ／Ｏカード交換装置を他のＩ／Ｏカード交換装置に接続すると同時に
Ｉ／Ｏカード・パケット交換装置を他のＩ／Ｏカード・パケット交換装置に接続するために、別個の回路交換及びパケット交換を用いることができる。例えば、マイクロセル・タイム・スロット接続装置で回路要素を接続して、イーサネット交換機でパケット要素を接続するようにすることができるであろう。これは好ましい実施の形態である。
【００２２】
図２及び３は入力／出力カード３２に入ってくる、及びそこから出て行くトラフィックのための、本発明による回路及びパケット・データ送信を統合するための通信チャンネル同期マイクロセル・システムの実施形態をそれぞれ示す構成図であり、図５は図３に示す融合機能の概念図である。入力／出力カード３２Ａに入ってくるトラフィックは、顧客設備１からの組み合わせデータ通信トラフィックで構成されている。このデータ通信トラフィックは１フレームあたりＫ個のマイクロセルで構成されており、この場合フレームの持続時間は１２５μ秒とされている。Ｋ個のマイクロセルの内容は定常ビット・レート、回路状トラフィックと可変ビット・レート・データ状トラフィックの混合である。１フレームあたりＫ個のマイクロセルの受信ストリームは、ステップ４０８で各マイクロセルのヘッダーを用いてそのマイクロセルの内容が回路データかパケット・データか、あるいはそのマイクロセルが空か、エラーを含んでいるかについて判定するマイクロセル伝送スロット・システム２０１のスプリット機能によって切り換えられる。回路データ・マイクロセル及び空のマイクロセルはステップ４０９で、その作動について図５を参照して以下に説明する交換機能装置２０２へのアクセスにつなげられる。パケット・データ・マイクロセルの方はステップ４１０で高速メモリーの入力キュー２０３に同時並行的につなげられ、そこでパケット・データは保存され、その後、ステップ４１１で最大Ｎのパケット・データ・ストリームに再構成されて、ステップ４１２でＮ個の出力キュー２０５に負荷される。ストリームの数は顧客設備１からの同時並行的に作動中の送信数の関数である。入力キューによって受信されるパケット・データの量は顧客設備１から受信されるマイクロセルのフレーム内で使える帯域幅の関数である。ルーター機能は高速メモリー２０４及びその入力キュー２０３と出力キュー２０５の動作を制御するための役割を果たす。特に、ルーター機能２０６は上記複数のデータ・ストリームのそれぞれを識別しなければならず、さらに、Ｎこのマイクロセルのフレームを介してパケット交換機能装置２０２Ｂ、そして次に交換ネットワークの次の段階にアクセスするように送信するために受信されたデータ・パケットの適切な出力キュー２０５へのトランスポートを管理しなければならない。
【００２３】
回路交換機能装置２０２Ａへのアクセスの出力は複数のマイクロセルで構成され、それらはステップ４１３でＩ／Ｏカード間回路交換機能３３Ａに送信され、そこでそれぞれのマイクロセルはステップ４１５でシステム状のいずれかのＩ／Ｏカードに個別に切り換えることができる。各マイクロセルの送り先は、管理又はコール処理機能を介して回路が確立された時に判定される。１つの回路に割り当てられないすべてのマイクロセルはそのマイクロセル・ヘッダーに空（００）と表示される。交換機能装置２０２Ｂへのアクセスの出力は、複数のマイクロセルで構成され、これらのマイクロセルはステップ４１４でＩ／Ｏ間カード・パケット交換機能３３Ｂに送信されて、そこでそれらのマイクロセルはそれぞれステップ４１５でシステム上のいずれかのＩ／Ｏカードに個別的に割り当てられる。標準的にインプリメントされたパケット交換とルーターを用いて、システム上の１つのＩ／Ｏカードからのパケット情報のフレームを同じシステム上の他のいずれのＩ／Ｏカードに転送することができる。それらのマイクロセルが選択されたＩ／Ｏカードで受信されると、それらは融合されて、図３で説明されたように処理される。
【００２４】
入力／出力カード３４−２、３４−３、そして３４−Ｎまでに入ってくるトラフィックは顧客設備１からの回路及びパケット通信データで構成されている。Ｉ／Ｏカードの出力機能を図３により詳細に示す。他のＩ／Ｏカードからの回路データは回路交換装置３０２Ａからのアクセスに送られて、Ｉ／Ｏカード間回路交換ステージ３３Ａからのアクセスをもたらす。装置３３Ａと装置３０２Ａとの間で転送される送信フレームは空のマイクロセル（００）又は回路マイクロセル（０１）を示すヘッダーを有するマイクロセルを保持している。両方のタイプのマイクロセル共融合機能３０７に転送される。パケット・データ情報はＩ／Ｏカード間回路交換ステージ３３Ｂから送られるパケット交換装置３０２Ｂのアクセスに到着する。装置３３Ｂ及び３０２Ｂ間で転送される送信フレームは標準パケット送信フォーマットのデータのパケットを保持している。これらのパケットはパケット交換装置３０２Ｂからのアクセスによって高速メモリー３０４内の入力キューに保存される。パケット・ルーター装置３０６はそのパケットを解釈して、パケット・ヘッダー内に含まれている情報、例えば、送り先ＩＰアドレスに基づいて出力キューにつなげる。１つ又は複数の出力キューをインプリメントして、例えば異なったパケットのストリームを優先するように、Ｉ／Ｏカードと顧客設備１との間の送信機能に対して異なった方針を適用するようにすることもできる。特に、パケット・ルーター３０６は複数のデータ・ストリームのそれぞれを識別しなければならず、さらに、マイクロセル転送スロット・システム２０１の融合機能３０７への送信のために、受信されたデータ・パケットの出力キュー３０３内の適切なポジション内へのトランスポートを管理しなければならない。融合機能３０７は回路交換装置３０２Ａからのアクセスと、パケット交換装置３０２Ｂからのアクセスを融合して、Ｉ／Ｏカードを顧客設備１に接続する送信媒体上に送る。
【００２５】
交換機能装置へのアクセス
図５は融合機能２０２を示す概念図である。この図には高速メモリー３０４の一部が示されており、この図はＮ個の出力キューと、その中に含まれているデータをどのように選択して融合機能装置２０２に送るかを示している。融合機能装置２０２はＮステージによるバッファ・メモリー５０１で構成されており、これは受信フレーム内で最大Ｎ個までのマイクロセルを記憶することができる。受信回路データはＮ個のステージ内の、そのフレーム内の関連マイクロセルの上記ポジションに対応する所定のものに書き込まれる。図５に示されるように、パルス・コード・モジュレーション（ＰＣＭ）内に、バッファ・メモリー５０１に書き込まれる３つの回路データ要素がある。残りのバッファ・メモリー・ステージは使用されておらず、従って、融合機能装置２０２はこれら３つの回路マイクロセルを出力キュー３０３からのＮ−３データ・パケットと融合する。図５に示すように、この場合の融合では、３つの回路データが内部に負荷されているので、パケット・データと出力キューからのＮ−３パケットのバースト送信を行って、融合バッファ・メモリーの対応する順番に並べられたマイクロセルに負荷される。相すると、融合バッファ・メモリー５０３はＮ個の、顧客設備に送られるデータのマイクロセルを含むことになる。このデータ通信トラフィックは１フレームあたりＮ個のマイクロセルを含んでおり、そのフレーム持続時間は１２５μ秒とされている。これらＮ個のマイクロセルの内容は定常ビット・レート、回路状トラフィックと、可変ビット・レート、データ状トラフィックの混合である。
【００２６】
多重機能を実現した実施の形態
図６は本発明による回路及びパケット・データ送信を統合するための通信チャンネル同期マイクロセル・システムの、多重機能を実現した実施の形態の構成図である。特に、入力／出力カード６００はデータ送信機能、つまり機能１及び機能２を介して接続された少なくとも２つの顧客設備（図示せず）のために機能している。入力／出力カード６００は、データ送信機能、機能１及び機能２の作動を中止して、対応する入力機能１、２（６１２、６２２）及び出力機能１、２（６１３、６２３）と接続させるための機能インターフェイス６１１，６１２を含んでいる。入力機能６１２、６２２と出力機能６１３、６２３の両方とも、対応するリンク・インターフェース１、２回路（６１４、６２４）及びリンク・インターフェース１、２パケット（６１２、６２５）とのデータ交換のために回路およびパケット・データを分割したり融合したりする機能を果たす。回路マルチプレクサ／デマルチプレクサ６１６はリンク・インターフェース１、２回路（６１４、６２４）からの回路出力を結合して、その回路の送り先に送るために、回路交換リンク・インターフェース６１７に送信する。同様に、パケット・マルチプレクサ／でマルチプレクサ６２６はリンク・インターフェース１、２パケット（６１５、６２５）を結合して、そのパケットの送り先に送るために、パケット交換リンク・インターフェース６２７に送信する。この図から分かるように、ひとつの入力／出力カード上では相互接続された複数の組み合わせの装置を存在することができ、複数の機能を用いて複数の顧客設備を回路の送り先及びパケットの送り先に接続することができる。
【００２７】
本発明による回路及びパケット・データ送信を統合するための通信チャンネル同期マイクロセル・システムは回路技術とパケット技術の両方を統合して、定常ビット・レート・トラフィックの場合には追加的なパケットあるいはジッター遅延を発生させずに、さらに、可変ビット・レート・トラフィックの場合は追加的な回路セットアップ遅延を発生させずに定常ビット・レート・トラフィック及び可変ビット・レート・トラフィックの両方を送信する。これは１つの通信チャンネル上で送信されるすべての情報に対してマイクロセル構造を用いることで実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】回路及びパケット・データ送信を統合するための本発明による通信チャンネル同期マイクロセル・システムの全体的構成と、それが実現される典型的な環境を示す図。
【図２】図２は入／出力カードに出入りするトラフィックのために回路及びパケット・データ送信を統合するための本発明による通信チャンネル同期マイクロセル・システムの構成図。
【図３】図２と同様。
【図４】回路及びパケット・データ送信を統合するために本発明による通信チャンネル同期マイクロセル・システムのふろー図。
【図５】図１−３に示される融合機能のさらなる詳細を示す図。
【図６】図６は回路及びパケット・データ送信を統合するための本発明による通信チャンネル同期マイクロセル・システムの多重機能による実施の形態の構成図。
Claims (10)
- 顧客設備とネットワーク・スイッチを相互接続する単一の伝送媒体上で回線データ送信及びパケット・データの送信を統合するための通信チャンネル同期マイクロセル・システムの動作方法において、
ａ）前記単一の伝送媒体を介して前記顧客設備と前記ネットワーク・スイッチとの間で送信を行うために、各々が所定数Ｋのマイクロセルからなる一連のフレームを発生するステップと、
ｂ）前記顧客設備におけるｎ個の回線データ送信の発生に応答して、前記マイクロセルのうちの選択されたｎ個を予約するステップであって、前記マイクロセルのうちの選択されたｎ個の各々は、前記ｎ個の回線データ送信のうちの対応する１つを前記顧客設備から前記ネットワーク・スイッチへ送信するためのものであるステップとからなる通信チャンネル同期マイクロセル・システムの動作方法。 - 前記顧客設備におけるｎ個の回線データ送信の発生に応答して、前記パケット・データ送信のために最大Ｋ−ｎ個までの前記マイクロセルを選択するためのステップをさらに含む請求項１記載の方法。
- 前記単一の伝送媒体上で前記マイクロセルの使用を介して前記顧客設備と前記ネットワークとの間で信号制御データを交換するステップ
をさらに含む請求項２記載の方法。 - 前記Ｋ個のマイクロセルのうちの関連する１つの内容を示すために前記Ｋ個のマイクロセルの各々の中の前記回線データ送信及び前記パケット・データ送信に対してヘッダーをプリペンドするステップ
をさらに含む請求項２記載の方法。 - ａ）前記データ送信のフレームの受信に応答して、前記フレーム内の前記Ｋ個のマイクロセルのそれぞれからヘッダーを読み出すステップと、
ｂ）前記読み出されたヘッダーに応答して、前記フレーム内の前記Ｋ個のマイクロセルのそれぞれの内容を、前記読み出されたヘッダーに基づいて回線スイッチとパケット・スイッチのいずれかひとつにルーティングするステップ
とをさらに含む請求項４記載の方法。 - 顧客設備と通信切り換えネットワーク・スイッチを相互接続するデータ伝送媒体上で回線データ送信及びパケット・データ送信を統合するための通信チャンネル同期マイクロセル・システムにおいて、
ａ）前記データ伝送媒体を介して前記顧客設備と前記通信切り換えネットワーク・スイッチとの間で送信を行うために、各々が所定数Ｋのマイクロセルからなる一連のデータ送信フレームをつくりだすためのフレーム発生手段と、
ｂ）前記顧客設備内でのｎ個の回線データ送信の発生に応答して、前記マイクロセルのうちの選択されたｎ個を予約するためのマイクロセル予約手段において、
前記ｎ個の回線データ送信のそれぞれに対して前記フレーム内のマイクロセル位置を選択するためのマイクロセル選択手段と、
前記データ送信内の各フレームについて、前記ｎ個の回線データ送信のそれぞれの一部を前記マイクロセルの前記選択されたｎ個のうちの対応する１つに挿入するための手段とからなるマイクロセル予約手段
とからなる通信チャンネル同期マイクロセル・システム。 - 前記マイクロセル予約手段がさらに
ａ）前記ｎ個の回線データ送信の少なくとも１つについてのデータ送信速度を判定する測定手段と、
ｂ）前記判定されたデータ送信速度が前記関連する選択されたマイクロセルのデータ送信速度以下の場合に、前記データ送信において前記ｎ個の回線データ送信を、全フレームより少ないフレームについて前記マイクロセルの前記選択されたｎ個のうちの前記対応する１つに挿入するためのサブレート送信手段
とをさらに含んでいる請求項６記載の通信チャンネル同期マイクロセル・システム。 - 前記顧客設備におけるｎ個の回線データ送信の発生に応答して、前記パケット・データを送信するために最大Ｋ−ｎ個の前記マイクロセルを選択するためのパケット・データ・マイクロセル選択手段
をさらに含む請求項６記載の通信チャンネル同期マイクロセル・システム。 - 前記Ｋ個のマイクロセルのうちの関連する１つの内容を示すために前記Ｋ個のマイクロセルの各々の中の前記回線データ送信及び前記パケット・データ送信に対してヘッダーをプリペンドするためのヘッダー生成手段
をさらに含んでいる請求項８記載の通信チャンネル同期マイクロセル・システム。 - ａ）前記データ送信のフレームの受信に応答して、前記フレーム内の前記Ｋ個のマイクロセルのそれぞれからヘッダーを読み出すヘッダー復号化手段と、
ｂ）前記読み出されたヘッダーに応答して、前記フレーム内の前記Ｋ個のマイクロセルのそれぞれの内容を、前記読み出されたヘッダーに基づいて回線スイッチかパケット・スイッチのいずれかにルーティングするためのマイクロセル・ルーティング手段
をさらに含む請求項９記載の通信チャンネル同期マイクロセル・システム。
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