JP4293730B2 - 通信システム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的に通信システムに関するものであり、特に異なる通信フォーマットの使用を可能にするシステムの開発に関するものである。
【0002】
【従来技術】
通信システム用の最も一般的な通信フォーマットは、複数の64kb/秒チャネルとして連結された連続的ビットレートサービスである時分割多重(TDM)である。TDM技術は、その技術がコネクション型、即ちコネクションリンクが初めに確立されて通信セッションの間中維持されることから、音声通信用として特に効率的である。また、通信速度と信頼性も音声情報には十分なものである。
【0003】
しかし、TDMは柔軟性に欠け、データの「バースト的」な性質にあまり適合しないため、TDMはデータトラフィック用としては特に効率的ではない。このため、データ通信のためのパケットをベースにした技術が開発されてきた。例えば、インターネットプロトコル(IP)技術は、多くのインターネットサービスプロバイダ(ISP)及びローカルエリアネットワーク(LAN)通信のために用いられている。この技術は、それぞれが独立してルーティングされる可変長パケットを用いる。このことは、この技術がコネクション型ではなく、1つの通信呼のためのバンド幅がその呼の継続する間に保証されないことを意味する。一般的な見方では、音声通信の加入者は、呼の品質の確実な予測不可能性を許容しない。また、音声用に要求される通信速度を達成するための処理に必要な装置は、極めて複雑である。従って、IP技術は、将来において音声及びデータ通信回線の両方のために或る程度用いられ得る方式であるが、幾つかの問題点を克服する必要がある。
【0004】
別のパケットをベースにした技術としては、非同期転送モード(ATM)技術がある。この技術は、パケットをベースにしており、従ってバースト的なデータトラフィックをうまく取り扱うことができ、かつコネクション型でもあるという利点を有する。この技術では、一般的には48バイトのペイロードと5バイトのヘッダとを有する53バイトの長さの固定長パケットの形でデータを転送する。ヘッダは、バーチャルパス識別子(VPI)とバーチャルチャネル識別子(VCI)とを含む。ATM標準によれば、セル転送技術は、全てのサービスに共通であり、従って複数のセルからなる1つのATMストリームは、異なる様々なサービスを含み得る。セル群が固定長であることから、タイミング及び制御の予測可能性はより高くなる。一方、IP技術におけるパケットの長さは、多くの場合ATMセルより非常に長い。
【0005】
パケットをベースにした技術は、TDM技術とは根本的に異なっており、このため通信オペレータを短期間に切り換えることは現実的ではない。ATMのようなパケットをベースにした技術を導入するために、異なる復元技術が用いられることから特定サービス専用である適応処理が開発されてきた。このため、複雑さとコストが大幅に増加することになった。
【0006】
TDMとATM信号とが、リンクを通しての通信のためにフレームに結合されるハイブリッドシステムを提供することも知られている。そのような装置が、国際特許出願WO/18649(DSC Communications Corp.)の明細書に記載されている。この装置は、例えば一般家庭向けのサービスの提供等のような特定用途向けの領域に適しているが、通信ネットワークのためには十分に効率的ではないように思われる。このことは、多数の異なるサービスを提供する場合に特に言えることである。
【0007】
ヨーロッパ特許No.EP614324(Nippon)明細書には、個別のTDM/ATM及びATM/TDM変換のためのシステムが記載されている。しかし、このシステムは非常に複雑であり、トランザクションボリュームの容量を高めるために拡張することが困難であると思われる。
【0008】
【発明の目的】
従って、本発明は、通信ネットワークにおいてパケットをベースにした技術の利用をより簡単に増やすことができるようにする通信システムを提供することをその目的とする。
【0009】
本明細書では、用語「パケット」は、可変長パケットと固定長パケット(セル)の両方を意味するものとして用いられる。また、本明細書の他の部分において、用語「データ」は、音声を含むあらゆるサービスを含むものとして用いられる。
【0010】
【発明の要旨】
本発明によれば、TDMデータストリームの受け取り及び送出のための手段を有するシステムTDMインタフェースと、
データパケットストリームの受け取り及び送出のための手段を有するシステムパケット通信インタフェースと、
前記インタフェース間の双方向の変換を行うための手段を有するフォーマット変換器とを有することを特徴とする通信システムが提供される。
【0011】
双方向の変換を提供することによって、本発明により、通信システムをATMにような技術へ漸次変換することが可能となる。言うまでもなく、本発明によって、パケットをベースにしたシステムをTDMシステムにインタフェースすることも可能となる。
【0012】
或る実施態様では、前記フォーマット変換器が、前記TDMインタフェースに接続されたTDMバス及び前記パケット通信インタフェースに接続されたパケットバスと、両バスの間に接続された変換手段とを有する。この形でバスを用いることによって、サービスとハードウェア及びソフトウェアの機能性との両方に関連して、変換手段に構成についての大きな柔軟性が得られる。
【0013】
好ましくは、前記変換手段が、少なくとも1つの特定サービス専用適応モジュールを有する。そのようなモジュールは、それらの特定のサービスのために効率的に動作し、この構成によって或るサービスに基づくモジュール性も得られる。
【0014】
或る実施態様では、前記システムが、前記システム内の回路の動作を制御するための手段を備えたシステムコントローラを有する。これによって、集中型汎用制御が可能となる。好ましくは、前記システムコントローラが、前記パケットバスに接続される。これによって、制御信号のためのパケットバスの利用が可能となり、従って制御信号を単純な方式で非常に効率的に分配することが可能となる。
【0015】
或る実施態様では、前記システムコントローラが、前記パケットバスを介して前記パケット通信インタフェース及び前記フォーマット変換器にシステム制御信号を転送しかつ受け取るための手段と、別個のTDM制御信号リンクを介して前記TDMインタフェースにシステム制御信号を転送しかつ受け取るための手段とを有する。従って、従来型フォーマットの制御信号が、TDM回路のために用いられる。
【0016】
或る実施態様では、前記制御信号がATMセルのようなセルである。
【0017】
好ましくは、前記システムパケット通信インタフェース及び前記フォーマット変換器が、前記システム内で前記セルのルーティングを導くために、各セルに追加のヘッダを付加するための手段を有する。これは、システム内に効率的にセルを分配するために単純で有効な方法である。例えば、この追加のヘッダが、仮想回路と適応モジュールとを結び付けることができる。
【0018】
或る実施態様では、各適応モジュールが、適応回路に接続されたセルプロセッサを有する。セルプロセッサを用いることによって、行われ得るセルの処理動作の範囲についての柔軟性が得られる。
【0019】
別の実施態様では、各適応モジュールが、制御プロセッサを更に有し、かつ前記セルプロセッサが、制御信号セルを前記制御プロセッサにルーティングするためのルーティング手段を有する。制御とセルの処理とを分離することによって、構成が単純になり制御が容易になる。
【0020】
前記セルプロセッサの前記ルーティング手段は、前記制御プロセッサに接続された別個のセグメンテーション・リアセンブリ回路に接続されたセグメンテーション・リアセンブリインタフェースを有する。
【0021】
理想的には、前記セルプロセッサが、セルが前記セグメンテーション・リアセンブリ回路にルーティングされたときに該セルから前記追加のヘッダを外すための手段を有する。
【0022】
或る実施態様では、前記セルプロセッサが、セルを前記TDMバスにルーティングするための複数の出力キューを維持するための手段を有し、前記キューが、VPI/VCIヘッダによる優先順位付け方式に基づいて維持される。これによって、トラフィック管理についての優れた柔軟性が得られる。
【0023】
好ましくは、各セルプロセッサが、追加のヘッダを付加するためのマッピング機能を有する。
【0024】
理想的には、前記セルプロセッサが、専用ASICを含む。これにより、非常に効率的なセルの処理が可能となるとともに、かつシステムインタフェース及び適応機能より下位におけるシステムのモジュラー構成が可能となる。例えば、システムパケット通信インタフェースが、セルプロセッサ及びバスインタフェースを有し、かつ前記インタフェースの前記セルプロセッサは、各適応モジュールのセルプロセッサに類似した構成を有することがある。
【0025】
或る実施態様では、前記システムパケット通信インタフェースが、制御プロセッサを更に有し、かつ前記セルプロセッサが、制御信号セルを前記制御プロセッサにルーティングするための手段を有する。
【0026】
本発明の別の実施態様によれば、本発明は、TDMデータストリームの受け取り及び送出のための手段を有するTDMインタフェースと、
ATMデータストリームの受け取り及び送出のための手段を有するATMインタフェースと、
前記TDMインタフェースに接続されたTDMバス、前記ATMインタフェースに接続されたATMバス、及び両バスの間に接続された少なくとも1つの特定サービス専用適応モジュールを有するフォーマット変換器と、
システムコントローラとを有することを特徴とする通信システムを提供する。
【0027】
或る実施態様では、前記システムコントローラが、前記ATMバスに接続されており、かつセルを用いて前記ATMインタフェース及び各適応モジュールとの通信を行うための手段を有する。
【0028】
或る実施態様では、各適応モジュール及びATMインタフェースが、内部ルーティングのために追加のヘッダを備えた制御信号セルをルーティングするための手段を有する。
【0029】
【発明の実施の形態】
本発明は、添付の図面を参照しつつ本発明の単なる例示である以下の幾つかの実施例の説明からより明確に理解されよう。
【0030】
図面には、通信システム1が示されている。システム1の目的は、一方の側のTDM信号と、他方の側のパケットをベースにした信号との間での双方向性変換を提供することである。この実施態様では、パケットをベースにした信号がATM信号である。変換は包括的方式で提供され、この変換によって、広範囲の異なるサービスを、入って来るATM又はTDM信号に組入れることができる。
【0031】
図1A及び図1Bはシステムの概略を示す。初めに図1Aを参照すると、システム1が高レベルで示されている。双方向性TDMインタフェースは、TDMネットワークにおける外部システムに対するインタフェースとなり、双方向性ATMインタフェースは、ATMネットワークにおける外部システムに対するインタフェースとなる。システム1内では、TDM信号がTDMバス4に供給され、かつそこから取り出され、ATM信号はATMバス9に供給され、かつそこから取り出される。両バスは、それらの間に接続された複数のフォーマット変換ユニットも有しているフォーマット変換器の一部である。
【0032】
図1Aに示されているのは、本発明の重要な側面、即ちTDMインタフェース及びATMインタフェースのそれぞれが、システム内でバスを介してそれぞれに関連する信号をやり取りするという事実である。これによって、TDMバスとATMバスとの間に所望の数及び型のフォーマット変換ユニットを接続することができるため、フォーマット変換器の構成についての柔軟性を持たせることができる。これらのユニットは、特定サービス専用のものであり得る。従って、本発明の重要な側面は、フォーマット変換の柔軟性が、サービスの割り当てに適用されるとともに、サービス及びハードウェア利用の柔軟性のためシステムの内での回路の割り当てにも適用されることである。
【0033】
より詳細には、図1Bに示すように、システム1は、この実施態様では45Mb/秒で動作する3個のTDMインタフェースユニット2を備えている。図面には、明示のために2個のみが示されている。前記インタフェースユニット2は、入力されたTDM信号を多重分離し、かつ出力するTDM信号を多重化するようにプログラムされている。信号におけるサービスの区別は、フレーミングパターンを認識することによって達成される。
【0034】
フォーマット変換器は符号3で表示されており、TDMバス4、適応モジュール5〜8、及びATMバス9を備えている。従ってフォーマット変換ユニットは、特定サービス専用の適応モジュール、即ち音声適応モジュール5、フレームリレー適応モジュール6、回路エミュレーション適応モジュール7、及びネイティブATM適応モジュール8である。各適応モジュールは、そのサービスの関連する入力TDM又はATM信号を取り出し、その信号を変換し、かつ変換された信号を適切なインタフェースにおいて出力するために反対側のバスにルーティングするようにプログラムされている。この実施態様では、サービス毎に1つのモジュールが用いられているが、このアーキテクチャによって与えられる柔軟性のために、サービス毎に複数のモジュールを用いることができる。
【0035】
ATMインタフェースは、155Mb/秒で動作するATM集合部10を有する。
【0036】
適応モジュールが関連する信号を取り出す方式は、システムコントローラ11からの制御信号に従う。コントローラ11は、ATM集合部10及び適応モジュールに向けて、ATMバス9を介して制御信号を誘導する。この通信プロトコルは、特定の内部ヘッダを用いるATMである。これは、特に便利な通信の形態であることが分かった。このコントローラ11は、個別の専用リンク12を介してTDMインタフェースと通信を行う。TDMインタフェースは、ATM信号にアクセスしないからである。
【0037】
ここで図2を参照すると、個々の適応モジュールの構成が示されており、この場合は音声適応モジュール5である。このモジュール5は、特にルーティング機能21及びマッピング機能22を有するASICセルプロセッサ20を有する。また、それをATMバス9に接続するATMバスインタフェース25が設けられている。一方、モジュール5は、TDM/ATM適応デバイス26及びTDMバスインタフェース27を介してTDMバス4に接続されている。内部制御のために、モジュール5はセルプロセッサ20に接続され、他方で制御プロセッサ29に接続されたセグメンテーション・リアセンブリデバイス(SAR)28を有する。制御プロセッサ29は、制御バス30によってSAR28、セルプロセッサ20、適応回路26、及びTDMバスインタフェース27に接続されている。
【0038】
図3に示すように、ATM集合部10は、(ATMバス9に接続された)ATMバスインタフェース40、セルプロセッサ41、SAR42、及び制御プロセッサ43から構成されている。この構成は、各モジュール5〜8の一部を形成しているので、システムの汎用モジュラー回路とみなすことができる。セルプロセッサ41の内部には、マッピング機能44及びルーティング機能45がある。ルーティング機能は、制御信号キューCSQ及びトラフィックキューTQを維持する。
【0039】
その動作では、セルがATM集合部10において受け取られると、VPI/VCIが、セルプロセッサ41内のマッピング機能44によって用いられて、関連する回路を決定する。その結果、マッピング機能44が追加の4バイトのヘッダを付加する。このヘッダによって、関連する適応モジュールATMバスインタフェース25がセルを取り出し、かつそれを関連するセルプロセッサ20のルーティング機能21に渡すことができるようになる。各サービスのための多数の適応モジュールが存在する場合、その追加のヘッダが、仮想回路と物理的回路との相互関係によって特定のATMバスインタフェース25を指定する。これは内部トラフィックの管理のために重要である。
【0040】
システムコントローラ11はセル、即ち制御信号セルのATMバス9への転送も行う。この場合も、ルーティングのために追加のヘッダが用いられる。ルーティング機能は、追加のヘッダ21を読み出して、各セルが制御信号の一部であるか、トラフィックセルであるかを判定する。制御信号の一部である場合には、ルーティング機能はその追加のヘッダを外して、(従来通りの53バイトフォーマットの)残りの部分を出力制御信号キュー(CSQ)に書き込む。従って、SAR28は、従来型フォーマットのセルを取り扱うのみで、それを制御プロセッサ29によって認識されるメッセージに変換する。制御プロセッサ29はこれらの信号に作用して、バス制御信号を、適応モジュールの様々な部分に転送する。例えば、制御プロセッサは、TDMバスインタフェース27がTDMバス4からTDM信号を取り出す方式を設定し得る。制御プロセッサ29は、セットアップ検査信号、障害条件情報等の応答を、SAR28及びマッピング機能22を介してシステムコントローラ11に転送する。これによって、システムコントローラがシステム1の状態をモニタリングすることが可能になる。
【0041】
受け取ったセルがシステムトラフィックの一部である場合には、同様に追加の4バイトのヘッダを外すが、残りのセルは、関連するトラフィックキュー(TQ)に入れられる。特定のキューは、サービスの優先順位を考慮に入れるために、VPI/VCI及び追加のヘッダに従って選択される。セルは、特定のサービスのために予め構成され、かつその特定のサービス専用の適応回路26によって変換される。次にTDMバスインタフェース4は、TDM信号をTDMバス4に送り出す。
【0042】
別の方向の場合には、TDM信号が取り出される方式は、システムコントローラ11からの制御信号に従って制御プロセッサ29によって制御される。取り出し条件の例としては、取り出しの行われるタイムスロット、又はエコーキャンセルが必要であるか否か等がある。
【0043】
これらの信号は、ATMセルをマッピング機能22に出力する適応回路26によって変換される。この機能は、システムの利用のための追加のヘッダを挿入するルックアップテーブルを有する。前記信号は、例えば、ATM集合部が複数存在する場合に、特定のATM集合部10を指定することができる。
【0044】
次に、出力されたセルはATMバスインタフェース25に誘導され、次にATMバス9にのせられる。TDM側から入力されるセルが、制御信号セルを含んでいないこと、即ち全てのセルがトラフィックセルであることに注意されたい。セルは、ATM集合部10のATMバスインタフェース40によって取り出され、次にATM集合部10は、そのセルをルーティング機能45に誘導する。制御信号セルがこのような形でも受け取られることから、ルーティング機能45は、トラフィックキューTQ及び制御信号キューCSQの両方を維持する。
【0045】
図4に示すように、セルプロセッサ20及び41は、それぞれASIC50を有する。最大373Kセル/秒のセル転送速度を取り扱う。(レートフローを制御された)ラインからのセルは、UTOPIAラインインタフェース51に受け取られ、UTOPIAラインインタフェースは、それらのセルを、VPI/VCIマッピングを実行するマッピング回路52に渡す。ポリシング(policing)回路53は、使用パラメータ制御(UPC)を実行し、これによってセルがプログラムされた転送速度制御範囲に基づいて入ることを許可されるようにする。入ることを許可されたセルの数、悪いセルの数、ポリシングされたセルの数、及びディスエーブル状態のセルの数についての統計的データが保持される。次にセルは、例えばATMバスインタフェース25に転送するために、バックプレーンインタフェース54に渡される。
【0046】
別の方向の場合には、セルはバックプレーンインタフェース54によて受け取られて、キュー制御のためにキュー回路55に渡される。このキュー回路は、セルRAMコントローラ56を用いて、キューイングされたセルを外部に格納し、かつSRAM57を用いてキュー構成データを格納する。キューは、ラインインタフェース51のため、及びSARインタフェースのために維持される。従って、キュー回路55は、セルRAMコントローラ56及びSRAMコントローラとともにルーティング機能を実現する。図2〜図4から理解されるように、キューイングは、基本的に一方向に行われる。適応モジュールの場合には、TDM/ATM適応回路26からのセルが制御された転送速度で到達し、キューイングは不要である。しかし、別の方向の場合には、入って来るトラフィックセルの転送速度に対して与えられる制御は少なく、制御信号セルも含められる。ATM集合部10の場合には、ATMラインインタフェース46との同期がとられ、キューイングは不要である。しかし、別の方向の場合には、最大容量で動作する適応モジュールの数が変動するので与えられる制御はより少なく、当然ながら制御信号セルも含められる。
【0047】
プロセッサインタフェース59及び構成・状態回路60によって、プロセッサアクセスが、初めに例えばキュー制御等のためにSRAMを構成することが可能となる。しかし、最も連続的な制御は、SARインタフェース58を介してATMセルを用いて行われる。
【0048】
プロセッサインタフェース59も、システム内のローカルな或いはリモートのセルインタフェースの何れかからセルを受け取り、かつそこにセルを転送することがあり、また、それが転送するセルに対してCRC−10チェックサムを挿入し、かつそれが受け取るセルに対してCRC−10チェックサムを検査する追加の能力を有する。これは、OAMセルを生成するため、及びOAMセルの有効性を検査するために役立つ。プロセッサインタフェース59は、システム内のATMセルの数についての統計的情報を収集するためにも用いられる。
【0049】
本発明により通信ネットワークをATM伝送方式に比較的簡単に移行することができるようになる、ということが理解されよう。このシステムは、異なる適応モジュールの配列によって与えられる大きな柔軟性を有する。これにより、各サービスを適切な適応機能において変換することによって、複数のサービスを、2つの種類のネットワーク間で高速伝送パスを通して網間接続することが可能となる。
【0050】
本発明は、上記の実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載の範囲内でその構成及び詳細な点を変更することができる。例えば、開示した実施例はATMインタフェースを有しているが、代わりに例えばI.P.のような任意のパケットをベースにした通信技術のためのインタフェースでもよい。この場合、このインタフェースに接続されたバスはパケットを取り扱う。しかし、内部制御及びデータ用には、可変長パケットより固定長パケットを用いるのがやはり好ましい。これは、そのようなパケットによって、一般的に、内部信号ルーティングのタイミングの予測可能性を高めることができるからである。このパケット通信インタフェースは、回部の可変長パケット環境と内部の固定長パケット環境との間の変換を行う。例えば、セグメンテーション・リアセンブリデバイスを用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1A】 本発明の通信システムの概略図である。
【図1B】 本発明の通信システムの概略図である。
【図2】 本発明のシステムの適応モジュールの構成を示す図である。
【図3】 本発明のシステムのシステムATMインタフェースを示す図である。
【図4】 本発明のシステムのASICを示す図である。
Claims (7)
- TDMデータストリームの受け取り及び送出のための手段を有するシステムTDMインタフェースと、データパケットストリームの受け取り及び送出のための手段を有するシステムパケット通信インタフェースと、前記インタフェース間の双方向の変換を行うための手段を有するフォーマット変換器とを有する通信システムであって、
前記システムパケット通信インタフェース及び前記フォーマット変換器が、前記システム内でパケットのルーティングを導くために、パケットにヘッダを付加するための手段を有し、
前記フォーマット変換器が、前記TDMインタフェースに接続されたTDMバス及び前記パケット通信インタフェースに接続されたパケットバスと、両バスの間に接続された変換手段とを有し、前記システム内で、TDM信号が前記TDMバスに供給されかつそこから取り出され、パケット信号が前記パケットバスに供給されかつそこから取り出されるようになっており、
前記変換手段が複数の特定サービス専用適応モジュールを有し、前記各特定サービス専用適応モジュールが、関連するバスからTDM又はATMデータを取り出し、前記データを変換し、かつ変換した前記データを反対側のバスにルーティングするための手段を有し、
前記システムが、該システム内の回路の動作を制御するための手段を備えたシステムコントローラを有し、前記システムコントローラが前記パケットバスに接続され、該システムコントローラが、前記パケットバスを介して前記パケット通信インタフェース及び前記フォーマット変換器にシステム制御信号を転送しかつ受け取るための手段と、別個のTDM制御信号リンクを介して前記TDMインタフェースにシステム制御信号を転送しかつ受け取るための手段とを有し、前記制御信号がセルであり、
前記各特定サービス専用適応モジュールが、適応回路に接続されたセルプロセッサを有し、前記ヘッダに従って前記バスからパケットを取り出して、該パケットを前記セルプロセッサにルーティングするための手段を有し、前記各セルプロセッサが、前記TDMバスへのパケットのルーティングのために複数の出力キューを維持するための手段を有し、前記キューが、前記ヘッダによる優先順位付け方式に基づいて維持される
ことを特徴とする通信システム。 - 前記各適応モジュールが制御プロセッサを更に有し、かつ前記セルプロセッサが、制御信号セルを前記制御プロセッサにルーティングするためのルーティング手段を有することを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 前記セルプロセッサの前記ルーティング手段が、前記制御プロセッサに接続された別個のセグメンテーション・リアセンブリ回路に接続されたセグメンテーション・リアセンブリインタフェースを有することを特徴とする請求項2に記載のシステム。
- 前記セルプロセッサが、パケットが前記セグメンテーション・リアセンブリ回路にルーティングされたときに該パケットから前記ヘッダを外すための手段を有することを特徴とする請求項3に記載のシステム。
- 前記各セルプロセッサがパケットにヘッダを付加するためのマッピング機能を有することを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 前記セルプロセッサが専用ASICを含むことを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 前記システムパケット通信インタフェースが制御プロセッサを更に有し、かつ前記セルプロセッサが、制御信号セルを前記制御プロセッサにルーティングするための手段を有することを特徴とする請求項1に記載のシステム。
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