JP4364248B2 - 通信システム、ゲートウェイ装置およびアダプタ装置 - Google Patents

Description

この発明は、例えば回線交換網とＩＰ（Internet Protocol）網とを相互接続するゲートウェイ装置と、この種の装置を備える通信システムに関する。

近年になり情報通信ニーズの増大や通信の自由化が進展するにつれ、音声およびデータ通信を含む情報通信サービスが多様化してきている。このような背景から通信サービス分野に新たに参入する事業者（キャリア）も増えてきており、キャリア間のサービス競争が盛んになってきている。新規のキャリアはＮＣＣ（New common carrier）と称され、ＶｏＩＰ（Voice over Internet Protocol）などの技術を用いて様々なサービスを提供している。ＶｏＩＰ（ヴォイプ）とはディジタルの音声データをパケット化して伝送することにより、音声系ネットワークとデータ系ネットワークとを統合する技術である。

ＮＣＣは、加入者回線を既に持つ特定のキャリアから、交換機などの設備を既定の料金で借り受けることが多い。またＮＣＣの多くは、自らの資金で例えばＩＰ網などの自前の交換ネットワークを構築する。これに、特定キャリアの回線交換網（ＰＳＴＮ：Public Switched Telephone Network）も加えて通信システムが形成され、一般ユーザへのサービスの提供にあたってはこれらの設備が複合的に利用される。

ＰＳＴＮとＩＰ網とのように異なる通信ネットワークを互いに相互接続するために、ゲートウェイ装置が用いられる。この種の装置は音声データやバイナリデータをＩＰ（Internet Protocol）パケットに変換するＩＰ変換部や、ＩＰパケットをスイッチングするパケットスイッチ部を備える。これらはいずれもＩＰ網に対するネットワークインタフェースとしての役割を担う。

この種のゲートウェイ装置にはＰＨＳ（Personal Handy-phone System）やいわゆる携帯電話システムなどの基地局を収容するものがある。ところがその収容回線の帯域は現時点では比較的狭いといわざるを得ず、何らかの対処が望まれている。特許文献１にこのような不具合を解決するための一手法が開示されるが、この文献では移動端末とＰＳＴＮとの通信を想定していない。
特開２００２−２９０４８０

以上述べたように回線交換網とＩＰ網とを相互接続するゲートウェイ装置においては、移動通信システムの基地局を収容する回線の帯域が狭く、ボトルネックになるので何らかの対処が望まれている。
この発明は上記事情によりなされたもので、その目的は、収容可能な帯域を拡大して通信速度の向上を図った通信システム、ゲートウェイ装置およびアダプタ装置を提供することにある。

上記目的を達成するためにこの発明の一態様によれば、移動通信端末を無線収容する基地局を備える加入者網、同期通信網、および、パケット通信網を具備する通信システムにおいて、前記加入者網と、前記同期通信網と、前記パケット通信網との間で相互に通信プロトコルを変換してこれらの網を相互接続するゲートウェイ装置と、前記加入者網に設けられ、前記ゲートウェイ装置と前記基地局とのインタフェースをＩＰ（Internet Protocol）化するＩＰ化手段とを備え、前記ゲートウェイ装置は、前記同期通信網を終端して装置内信号を生成する同期網終端部と、前記パケット通信網を終端して前記装置内信号を生成するパケット網終端部と、前記ＩＰ化されたインタフェースを介して前記基地局を収容し、前記加入者網を終端して前記装置内信号を生成する加入者網終端部と、前記同期網終端部、前記パケット網終端部、および、前記加入者網終端部でそれぞれ生成された装置内信号を交換する時分割スイッチ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。

このような手段を講じることにより、基地局とゲートウェイ装置との間がＩＰ化される。したがって既存のＩＳＤＮ回線（ＰＨＳにおいてはＩ′インタフェース）を用いた同期網を介して基地局を収容するのに比べ、その帯域を格段に広くすることが可能になる。これにより通信速度や収容チャネル数を飛躍的に増大させることが可能になる。

この発明によれば、収容可能な帯域を拡大して通信速度の向上を図った通信システム、ゲートウェイ装置およびアダプタ装置を提供することができる。

図１はこの発明に係る通信システムの実施の形態を示すシステム図である。図１のシステムは、同期通信網としての回線交換網１００と、パケット通信網としてのＩＰ網２００と、加入者網３００とを具備する。これらの網はゲートウェイ装置１０に接続される。回線交換網１００は例えばＩ′インタフェースを介して、ＩＰ網２００はＩＰを介してゲートウェイ装置１０に収容される。

ゲートウェイ装置１０は、加入者網３００と、回線交換網１００と、ＩＰ網２００との間で相互に通信プロトコルを変換してこれらの網を相互接続する。なおゲートウェイ装置１０の内部においては時分割スイッチを用いた同期的な交換接続により各網のデータが交換される。

加入者網３００は複数の基地局２１〜２ｎを備える。各基地局２１〜２ｎはＰＨＳなどの移動通信端末ＰＳを無線回線を介して収容する。このうち基地局２１はＩ′インタフェースを介してゲートウェイ装置１０に直接に接続される回線と、アダプタ３０を介してゲートウェイ装置１０に接続される回線とを有する。基地局２２もアダプタ３０を介してゲートウェイ装置１０に収容される。基地局２ｎは内蔵アダプタ５０を備え、この内蔵アダプタ５０からＩＰインタフェースを介してゲートウェイ装置１０に収容される。

アダプタ３０とゲートウェイ装置１０との間、および、基地局２ｎとゲートウェイ装置１０との間は既設のダークファイバ網４００を経由してゲートウェイ装置１０に収容される。各基地局２１〜２ｎから延伸される光ファイバＦは集線部５００において集線されてゲートウェイ装置１０に接続される。

ダークファイバ網４００は例えばＰＯＮ（Passive Optical Network）技術を利用したＩＰ網である。各基地局２１〜２ｎがダークファイバ網４００に収容されるネットワーク／ノードインタフェースは、基地局自体の機能、あるいはアダプタ３０によりＩＰ化される。その一方で、出力インタフェースを２つもつ基地局２１のようにＩ′インタフェースのままゲートウェイ装置１０に収容されるものもある。

ゲートウェイ装置１０は回線交換網１００を収容する公衆網インタフェース１１と、ＩＰ網２００を収容するＩＰインタフェース１２とを備える。公衆網インタフェース１１は回線交換網１００を終端して時分割のＰＣＭ（Pulse Code Modulation）データを生成する。ＩＰインタフェース１２はＩＰ網２００を終端してＰＣＭデータを生成する。

さらにゲートウェイ装置１０は、光収容部１３と、パケット変換部１４と、主制御部１５とを備える。光収容部１３は、集線部５００において集線された光ファイバＦを介して基地局２１〜２ｎを収容する。すなわち光収容部１３はダークファイバ網４００から到来する光信号を光／電気変換するとともにＩＰパケットを終端してＰＣＭデータを生成する。

主制御部１５はゲートウェイ装置１０を統括的に制御する機能と、タイムスイッチ１５ａとを備える。タイムスイッチ１５ａはＰＣＭデータをスイッチングして回線交換網１００、ＩＰ網２００、および加入者網３００を交換接続する。その際、ＩＰ網２００向けの信号はパケット変換部１４により、ダークファイバ網４００向けのデータは光収容部１３によりそれぞれＩＰパケット化される。
ゲートウェイ装置１０の内部においては、時分割のＰＣＭデータはＰＣＭハイウェイ（ＰＣＭ−ＨＷＹ）を介して伝達される。ＩＰパケットは制御ＬＡＮ（Local Area Network）またはデータＬＡＮを介して伝達される。

光収容部１３は、光スイッチ１３ａと、光インタフェース（Ｉ／Ｆ）１３ｂと、データ用レイヤ２スイッチ（Ｌ２ＳＷ）１３ｃと、パケット変換部１３ｄとを備える。光スイッチ１３ａはダークファイバ網４００から収容する光ファイバＦの経路を切り替える。これにより基地局２１〜２ｎを切り替え運用することが可能になり、耐障害性能の向上などを促すことができる。

光スイッチ１３ａを介して装置内に導入された光信号は光インタフェース１３ｂの備える光／電気変換素子（図示せず）により電気信号に変換されるとともにＩＰパケットが再生される。ＩＰパケットはデータ用Ｌ２ＳＷ１３ｃによりルーティングされてＩＰインタフェース１２またはパケット変換部１３ｄに送られる。パケット変換部１３ｄは制御ＬＡＮおよびデータＬＡＮを流れるパケットと、ＰＣＭ−ＨＷＹを流れる時分割データとを相互に変換する。

図２は光収容部１３の詳細とデータの流れを示す図である。光収容部１３はクロック処理部２０を備える。クロック処理部２０は、ＰＣＭデータをパケット化する際にタイミング情報を付加する。これによりＰＣＭデータと同期タイミングとを同じ回線で伝送することができ、ＩＳＤＮインタフェースしか持たない基地局への対処が可能になる。

図２の光収容部１３において、音声またはバイナリコードを含む伝送データは光インタフェース１３ｂ〜データ用Ｌ２ＳＷ１３ｃ〜パケット変換部１４〜主制御部１５の経路を伝送される。そして、この伝送データは主制御部１５のタイムスイッチ１５ａにより交換され、パケット変換部１４で再度パケット化されたのちＩＰインタフェース１２を経由してＩＰ網に接続される。

ＩＰインタフェースとＩＳＤＮインターフェースとの両方を持つ基地局（基地局２１）であれば、同期情報をＩＳＤＮで伝送できる。伝送データは、基地局のＩＰインタフェースから光インタフェース１３ｂ〜データ用Ｌ２ＳＷ１３ｃを通ってパケットのままＩＰインタフェース１２を経由してＩＰ網に接続することができる。

図３は、図１のアダプタ３０の実施の形態を示す機能ブロック図である。アダプタ３０はそれぞれ収容インタフェースの異なるＩＰブロックとＩＳＤＮブロックとを備える。ＩＰブロックにおいては、基地局２１から送られるＩＰパケットがそのままＬＡＮインタフェース３２を経由して電気／光変換部３５で光化されて光ファイバＦに送出される。ＩＳＤＮブロックにおいては、基地局２２からの時分割データがＴＤＭ（Time Division Multiplex）インタフェース３３でパケット化される。このパケットはクロック処理部３４を介して電気／光変換部３６で光化されて光ファイバＦに送出される。なお光ファイバＦから到来したパケットはクロック処理部３４において上位レイヤでのクロック伝達処理を施されてＩ′インタフェースに送出される。これらの処理はＣＰＵ（Central Processing Unit）３１により統括的に処理される。

図４は、図１の内蔵アダプタ５０の実施の形態を示す機能ブロック図である。基地局２ｎはパケットとＴＤＭ信号の両方を取り扱うもので、このうちパケットはＬＡＮスイッチ５２から信号処理部５４を経て電気／光変換部５５で光化されて光ファイバＦに送出される。ＴＤＭ信号はクロック処理部５３によるクロック伝達処理のための処理を経て、信号処理部５４から電気／光変換部５５で光化されて光ファイバＦに送出される。これらの処理はＣＰＵ５１により統括的に処理される。

上記構成によれば、基地局と網側とのＩ′インタフェースがいずれもＩＰ化される。すなわちアダプタ３０により、基地局からのＴＤＭ信号がＩＰパケット化される。ゲートウェイ装置１０においても、回線交換されたＰＣＭデータが光収容部１３においてＩＰパケット化される。これにより加入者網３００がＩＰネットワーク化され、既存の時分割インタフェースよりも伝送帯域を拡大することができる。さらに加入者網３００が光化され、ダークファイバ網４００にＰＯＮ技術を組み合わせた光伝送ネットワークを形成することで、その回線速度をＰＯＮの上限速度（１００Ｍｂｐｓあるいは１．２５Ｇｂｐｓ）まで確保することが可能になる。

さらには、内蔵アダプタ５０を基地局に設けることで、アダプタ自体の構成を簡素化できるとともに光ファイバＦを基地局に直接に接続することができるようになり、雷害の軽減などのメリットも得ることができるようになる。
以上をまとめるとこの実施形態では、加入者網３００にアダプタ３０，５０を設けて基地局からのＩ′インタフェースをＩＰインタフェースに変換するとともに、物理層インタフェースを光化する。またゲートウェイ装置１０に光収容部１３を設けてアダプタ３０，５０からの光ファイバＦを収容するとともに、ＩＰパケットを装置内のＰＣＭデータに変換する。このようにして、ＩＰ化した加入者網３００からの伝送データもゲートウェイ装置１０の内部において交換接続できるようになり、回線交換網１００、ＩＰ網２００と加入者網３００とを相互接続できるようになる。これらのことから、収容可能な帯域を拡大して通信速度の向上を図った通信システム、ゲートウェイ装置およびアダプタ装置を提供することが可能となる。

なお、この発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。

この発明に係る通信システムの実施の形態を示すシステム図。 光収容部１３の詳細とデータの流れを示す図。 図１のアダプタ３０の実施の形態を示す機能ブロック図。 図１の内蔵アダプタ５０の実施の形態を示す機能ブロック図。

符号の説明

１００…回線交換網、２００…ＩＰ網、３００…加入者網、４００…ダークファイバ網、５００…集線部、１０…ゲートウェイ装置、２１〜２ｎ…基地局、ＰＳ…移動通信端末、３０…アダプタ、１１…公衆網インタフェース、１２…ＩＰインタフェース、１３…光収容部、１４…パケット変換部、１５…主制御部、１３ａ…光スイッチ、１３ｂ…光インタフェース、１３ｃ…データ用レイヤ２スイッチ、１３ｄ…パケット変換部、２０…クロック処理部、３１…ＣＰＵ、３２…ＬＡＮインタフェース、３３…ＴＤＭインタフェース、３４…クロック処理部、３５…電気／光変換部、３６…電気／光変換部、５１…ＣＰＵ、５２…ＬＡＮスイッチ、５３…クロック処理部、５４…信号処理部、５５…電気／光変換部、Ｆ…光ファイバ

Claims (7)

1. ＰＨＳ（Personal Handy-phone System）端末を無線収容する基地局を備える加入者網、同期通信網、および、パケット通信網を具備する通信システムにおいて、
   前記加入者網に設けられるアダプタと、
   このアダプタおよびＩ′インタフェースを介して前記基地局に接続され、前記加入者網と、前記同期通信網と、前記パケット通信網との間で相互に通信プロトコルを変換してこれらの網を相互接続するゲートウェイ装置とを具備し、
   前記アダプタは、
   前記基地局からのＩ′インタフェースをＩＰ（Internet Protocol）化して前記ゲートウェイ装置に接続するＩＰ化手段と、
   前記基地局と前記ゲートウェイ装置とを光ファイバを介して接続して前記ＩＰ化されたＩ′インタフェースを光化する光化手段と、
   前記ＩＰ化されたＩ′インタフェースからのパケットに上位レイヤでのクロック伝達処理を施して前記基地局からのＩ′インタフェースに送出するクロック処理手段とを有し、
   前記ゲートウェイ装置は、
   前記同期通信網を終端して装置内信号を生成する同期網終端部と、
   前記パケット通信網を終端して前記装置内信号を生成するパケット網終端部と、
   前記光化されたＩ′インタフェースを終端して前記装置内信号を生成する加入者網終端部と、
   前記同期網終端部、前記パケット網終端部、および、前記加入者網終端部でそれぞれ生成された装置内信号を交換する時分割スイッチとを有することを特徴とする通信システム。
2. 前記加入者網は前記基地局を複数備え、
   前記複数の基地局からそれぞれ延伸される光ファイバを集線して前記ゲートウェイ装置に接続する光集線部を備えることを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
3. 前記ゲートウェイ装置は、前記複数の基地局を切り替え運用するための光切り替え部を有することを特徴とする請求項２に記載の通信システム。
4. ＰＨＳ（Personal Handy-phone System）端末を無線収容する基地局およびこの基地局からのＩ′インタフェースをＩＰ（Internet Protocol）化して前記ゲートウェイ装置に接続するＩＰ化手段を備える加入者網と、同期通信網と、パケット通信網との間で相互に通信プロトコルを変換してこれらの網を相互接続するゲートウェイ装置であって、
   前記加入者網が、前記基地局と前記ゲートウェイ装置とを光ファイバを介して接続して前記ＩＰ化されたＩ′インタフェースを光化する光化手段と、前記ＩＰ化されたＩ′インタフェースからのパケットに上位レイヤでのクロック伝達処理を施して前記基地局からのＩ′インタフェースに送出するクロック処理手段とを有する場合に、
   前記同期通信網を終端して装置内信号を生成する同期網終端部と、
   前記パケット通信網を終端して前記装置内信号を生成するパケット網終端部と、
   前記光化されたＩ′インタフェースを終端して前記装置内信号を生成する加入者網終端部と、
   前記同期網終端部、前記パケット網終端部、および、前記加入者網終端部でそれぞれ生成された装置内信号を交換する時分割スイッチとを具備することを特徴とするゲートウェイ装置。
5. 前記加入者網が複数の基地局を備える場合に、
   これらの複数の基地局を切り替え運用するための光切り替え部を有することを特徴とする請求項４に記載のゲートウェイ装置。
6. ＰＨＳ（Personal Handy-phone System）端末を無線収容する基地局を備える加入者網と、同期通信網と、パケット通信網との間で相互に通信プロトコルを変換してこれらの網を相互接続するゲートウェイ装置を具備する通信システムに用いられるアダプタ装置であって、
   前記ゲートウェイ装置が当該アダプタ装置およびＩ′インタフェースを介して前記基地局に接続される場合に、
   前記基地局からのＩ′インタフェースをＩＰ（Internet Protocol）化して前記ゲートウェイ装置に接続するＩＰ化手段と、
   前記基地局と前記ゲートウェイ装置とを光ファイバを介して接続して前記ＩＰ化されたＩ′インタフェースを光化する光化手段と、
   前記ＩＰ化されたＩ′インタフェースからのパケットに上位レイヤでのクロック伝達処理を施して前記基地局からのＩ′インタフェースに送出するクロック処理手段とを備えることを特徴とするアダプタ装置。
7. 前記基地局に設けられることを特徴とする請求項６に記載のアダプタ装置。

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