JP4637952B2 - 回線レート切り替え方法及びその装置 - Google Patents

Description

本発明は、回線レート切り替え方法及びその装置に関し、電話回線を用いてデータ通信を行うデジタル加入者線通信システムの回線レート切り替え方法及びその装置に関する。

一般に普及しているＡＤＳＬ（Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｌｉｎｅｓ）やＶＤＳＬ（Ｖｅｒｙ−ｈｉｇｈ−ｂｉｔ−ｒａｔｅ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｌｉｎｅｓ）等のｘＤＳＬ（デジタル加入者線）通信システムは、既設の電話回線を用いて電話サービスで使用する帯域に影響を与えない高い周波数帯域を使用し、ユーザ端末とＤＳＬサービスのＩＳＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｐｒｏｖｉｄｅｒ）との間でデータ通信を行う。

特に、使用する電話回線の回線状態変化（温度、外来ノイズ、ブリッジタップ）により通信が切断することなく、最適な回線レートを維持するｘＤＳＬ装置が要望されている。

図１は、従来のｘＤＳＬ通信システムの一例の構成図を示す。同図中、ｘＤＳＬ通信システムは、ユーザ宅に置かれるモデム装置１０と、局や集合住宅の管理室等に置かれるＤＳＬＡＭ装置（集合型装置）２０で構成される。

モデム装置１０は、ユーザ宅に設置され、デジタル信号処理部１１、アナログ信号処理部１２、制御部１３からなる。

デジタル信号処理部１１は、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）３０等とＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）３１により接続され、ＰＣ３０から入出力されるＬＡＮパケットをデータ変換部１１ａにてｘＤＳＬフレームにカプセル化する。演算部１１ｂは、回線情報の監視や回線レートの決定を行う。

多重分離部１１ｃは、データ変換部１１ａからのｘＤＳＬフレームにカプセル化したデータと演算部１１ｂからの制御情報（制御チャネル等）をｘＤＳＬフレームに多重する。このｘＤＳＬフレームはアナログ信号処理部１２によって、１．５〜３０ＭＨｚ程度のアナログ信号（ｘＤＳＬ信号）に変換され電話回線３２に入出力される。

なお、制御チャネルとは、ＩＴＵ勧告Ｇ．９９２．１（ＡＤＳＬ），Ｇ．９９３．１（ＶＤＳＬ１），Ｇ．９９３．２（ＶＤＳＬ２）で定義されているモデム装置とＤＳＬＡＭ装置間の制御を行うチャネルである。

また、演算部１１ｂでは多重分離部１１ｃにて分離された制御情報を基に、通信パラメータや制御情報をデータ変換部１１ａ、多重分離部１１ｃ、制御部１３それぞれに通知設定する。

ＤＳＬＡＭ装置２０は、局や集合住宅の管理室等に設置され、デジタル信号処理部２１、アナログ信号処理部２２、制御部２３、レイヤ２スイッチ２４からなる。

アナログ信号処理部２２は、モデム装置１０から電話回線３２を通して入出力される１．５〜３０ＭＨｚ程度のアナログ信号（ｘＤＳＬ信号）をｘＤＳＬフレーム（デジタル信号）に変換する。

デジタル信号処理部２１は、多重分離部２１ｃでｘＤＳＬフレームをカプセル化したデータと制御情報（制御チャネル等）に分離する。データ変換部２１ａはｘＤＳＬフレームにカプセル化したデータをＬＡＮパケットに変換し、レイヤ２スイッチ２４を通してＩＰネットワークに接続する。

また、演算部２１ｂでは多重分離部２１ｃにて分離された制御情報を基に、回線状態を監視して最適な回線レートの通信パラメータを決定し、通信パラメータや制御情報をデータ変換部２１ａ、多重分離部２１ｃ、制御部２３それぞれに通知設定する。

図２は、従来のｘＤＳＬ通信システムの動作を説明するためのフローチャートを示す。電話回線を使ったｘＤＳＬ通信は、回線トレーニングを行うことで最適な回線レートを算出して通信を行う。回線トレーニングは、ＩＴＵ勧告Ｇ．９９２．１（ＡＤＳＬ），Ｇ．９９３．１（ＶＤＳＬ１），Ｇ．９９３．２（ＶＤＳＬ２）に準拠して行われる。

ステップＳ１の通信断状態から、ステップＳ２でｘＤＳＬ信号のパイロット信号を検出し、ステップＳ３で回線情報収集を行い、ステップＳ４で得られた情報を基に回線レートの通信パラメータを決定し、ステップＳ５で通信確立状態となり通信を開始する。

一度確立した通信は、ステップＳ６で制御部２３にて回線状態の監視を常時行い、回線状態の変化により回線レートを維持できなくなると、ステップＳ７からステップＳ１の通信断状態に移行する。これにより、再度回線トレーニングを経て、最適な回線レートを得ることができる。

図３に従来の回線レート変更動作のイメージを示す。ここではＶＤＳＬ通信の例を示している。なお、図３の横軸は時間を表わしており、各バンドＤＳ１，ＵＳ１，ＤＳ２，ＵＳ２は同一時間で周波数帯域が異なるものであるが、便宜上、各ｘＤＳＬフレームの時間範囲内で各バンドの時間軸を異ならして記載している。

時刻ｔ１では、バンド１のダウンストリームＤＳ１、バンド１のアップストリームＵＳ１、バンド２のダウンストリームＤＳ２、バンド２のアップストリームＵＳ２の４バンド（第１通信パラメータ）で通信を行っていたが、回線状態が悪化し、時刻ｔ５で通信の維持ができなくなった場合は通信が切断されて、時刻ｔ５から時刻ｔ６の間、再度回線トレーニングを実施する。そして、時刻ｔ６において、回線トレーニングで得られた新たな回線レート、即ちバンド１のダウンストリームＤＳ１、バンド１のアップストリームＵＳ１、バンド２のダウンストリームＤＳ２の３バンド（第２通信パラメータ）により通信を開始する。

なお、特許文献１には、ｘＤＳＬにおいて、トレーニングにより決定した回線プロファイルを、現用プロファイルとしてリンク確立をし、この現用プロファイル又はリンク確立後の回線品質より、現用プロファイルよりＳＮＲが大きな予備プロファイルを算出して記憶しておき、リンク断になると予備プロファイルにてリンク回復をすることが記載されている。
特開２００５−２３６８５４号公報

従来の構成のｘＤＳＬ通信システムにおいては、一度通信を確立した状態つまり図２のステップＳ５の状態となった後に、温度、外来ノイズ、ブリッジタップ等の状態変化に伴い、ＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）の劣化や通信エラーの増加などにより通信を維持できなくなった場合は、一度ｘＤＳＬ通信を切断してステップＳ１の状態となり、再度最適なレートを得るために回線トレーニングを実施する。

そのため、再度実施される回線トレーニング中はｘＤＳＬ回線が切断しており、復旧するまで数十秒の時間を必要とし、その間通信が切断されるという問題があった。

また、特許文献１のものも、リンク断になった後に予備プロファイルにてリンク回復を行うため、予備プロファイルを設定してリンク回復する期間の通信が切断されるという問題があった。

本発明は、上記の点に鑑みなされたものであり、通信を切断することなく回線レートを切り替えることができる回線レート切り替え方法及びその装置を提供することを総括的な目的とする。

この目的を達成するため、本発明の回線レート切り替え方法は、集合型装置とモデム装置の間を電話回線で接続しデータ通信を行うデジタル加入者線通信システムの回線レート切り替え方法において、前記集合型装置とモデム装置の信号処理部を系１と系２で二重化し、一方の系の信号処理部を選択して前記電話回線に接続しデータ通信を行うと共に、回線状態を監視して最適な回線レートの通信パラメータを求め他方の系の信号処理部に設定し、回線レートを変更する必要があれば、前記集合型装置とモデム装置で同期して前記他方の系の信号処理部に切り替える。

このような回線レート切り替え方法によれば、通信を切断することなく回線レートを切り替えることができる。

従来のｘＤＳＬ通信システムの一例の構成図である。 従来のｘＤＳＬ通信システムの動作を説明するためのフローチャートである。 従来の回線レート変更動作のイメージを示す図である。 本発明のｘＤＳＬ通信システムの一実施形態の構成図である。 本発明のｘＤＳＬ通信システムの動作を説明するためのフローチャートである。 従来と本発明の回線レート変更動作のイメージを示す図である。

符号の説明

４０ モデム装置
４１，４２ デジタル信号処理部
４１ａ，４２ａ データ変換部
４１ｂ，４２ｂ 演算部
４１ｃ，４２ｃ 多重分離部
４３，４４ アナログ信号処理部
４５ 制御部
４６，４７ 系切り替えスイッチ
５０ ＤＳＬＡＭ装置
５１，５２ デジタル信号処理部
５１ａ，５２ａ データ変換部
５１ｂ，５２ｂ 演算部
５１ｃ，５２ｃ 多重分離部
５３，５４ アナログ信号処理部
５５ 制御部
５６，５７ 系切り替えスイッチ
５８ レイヤ２スイッチ
６０ ＰＣ
６２ 電話回線

以下、図面に基づいて本発明の実施形態について説明する。

<本発明のｘＤＳＬ通信システムの構成>
図４は、本発明のｘＤＳＬ通信システムの一実施形態の構成図を示す。同図中、ｘＤＳＬ通信システムは、ユーザ宅に置かれるモデム装置４０と、局や集合住宅の管理室等に置かれるＤＳＬＡＭ装置（集合型装置）５０で構成される。

モデム装置４０は、ユーザ宅に設置され、二重化された系１，系２のデジタル信号処理部４１，４２及び系１，系２のアナログ信号処理部４３，４４と、制御部４５と、系切り替えスイッチ４６，４７からなる。

デジタル信号処理部４１，４２は、系切り替えスイッチ４７を介してＰＣ６０等のネットワーク端末とＬＡＮ６１により接続され、ＰＣ６０から入出力されるＬＡＮパケットをデータ変換部４１ａ，４２ａにてｘＤＳＬフレームにカプセル化する。演算部４１ｂ，４２ｂは、回線情報の監視や回線レートの決定を行う。

多重分離部４１ｃ，４２ｃは、データ変換部４１ａ，４２ａからのｘＤＳＬフレームにカプセル化したデータと演算部４１ｂ，４２ｂからの制御情報（制御チャネル等）をｘＤＳＬフレームに多重する。このｘＤＳＬフレームはアナログ信号処理部４３，４４によって、１．５〜３０ＭＨｚ程度のアナログ信号（ｘＤＳＬ信号）に変換され系切り替えスイッチ４６を介して電話回線６２に入出力される。

また、演算部４１ｂ，４２ｂでは多重分離部４１ｃ，４２ｃにて分離された制御情報を基に、通信パラメータや制御情報をデータ変換部４１ａ，４２ａ、多重分離部４１ｃ，４２ｃ、制御部４５それぞれに通知設定する。制御部４５は、ＤＳＬＡＭ装置５０の制御部５５からの指示により、系切り替えスイッチ４６，４７の切り替え制御を行い系１と系２のいずれかを選択する。

ＤＳＬＡＭ装置５０は、局や集合住宅の管理室等に設置され、電話回線毎に設けられ二重化された系１，系２のデジタル信号処理部５１，５２及び系１，系２のアナログ信号処理部５３，５４と、制御部５５と、系切り替えスイッチ５６，５７を有し、電話回線毎に設けられた複数の系切り替えスイッチ５７はレイヤ２スイッチ５８に接続されている。

アナログ信号処理部５３，５４は、系切り替えスイッチ５６を介して、モデム装置４０から電話回線６２を通して入出力される１．５〜３０ＭＨｚ程度のアナログ信号（ｘＤＳＬ信号）を供給され、このアナログ信号をｘＤＳＬフレーム（デジタル信号）に変換する。

デジタル信号処理部５１，５２は、多重分離部５１ｃ，５２ｃでｘＤＳＬフレームをカプセル化したデータと制御情報（制御チャネル等）に分離する。データ変換部５１ａ，５２ａはｘＤＳＬフレームにカプセル化したデータをＬＡＮパケットに変換し、系切り替えスイッチ５７及びレイヤ２スイッチ５８を通してＩＰネットワークに接続する。

また、演算部５１ｂ，５２ｂでは多重分離部５１ｃ，５２ｃにて分離された制御情報を基に、回線状態を監視して最適な回線レートの通信パラメータを決定し、通信パラメータや制御情報をデータ変換部５１ａ，５２ａ、多重分離部５１ｃ，５２ｃ、制御部５５それぞれに通知設定する。制御部５５は、系１，系２の演算部５１ｂ，５２ｂからの制御情報を基に、系切り替えスイッチ５６，５７の切り替え制御を行い系１と系２のいずれかを選択すると共に、モデム装置４０の制御部４５に切り替え指示を行う。

図５は、本発明のｘＤＳＬ通信システムの動作を説明するためのフローチャートを示す。同図中、ステップＳ１１の通信断状態から、ステップＳ１２で制御部５５は切り替えスイッチ５６，５７により系１を選択して演算部５１ｂにてｘＤＳＬ信号のパイロット信号を検出し、ステップＳ１３で演算部５１ｂにて回線情報収集を行って回線トレーニングを行う。回線トレーニングは、ＩＴＵ勧告Ｇ．９９２．１（ＡＤＳＬ），Ｇ．９９３．１（ＶＤＳＬ１），Ｇ．９９３．２（ＶＤＳＬ２）に準拠して行われる。また、制御部４５は切り替えスイッチ４６，４７により系１を選択している。

次に、ステップＳ１４で得られた情報を基に演算部５１ｂにて最適な回線レートの通信パラメータを決定し、ステップＳ１５で上記の通信パラメータを用いて通信確立状態となり通信を開始する。

この後、ステップＳ１６でＤＳＬＡＭ装置５０の演算部５１ｂとモデム装置４０の演算部４１ｂは制御チャネルを用いて制御用の通信を行い、ＳＮＲやエラーレート等の回線状態を常時監視して制御部５５，４５に通知する。

そして、ステップＳ１７で制御部５５は上記監視により得られた回線状態を演算部５２ｂに通知し、演算部５２ｂはこれを基に最適な通信パラメータを求め、演算部５２ｂはこの最適な通信パラメータを系２のデータ変換部５２ａと多重分離部５２ｃに設定する。同様にして、モデム装置４０の制御部４５は上記監視により得られた回線状態を系２の演算部４２ｂに通知し、演算部４２ｂはこれを基に最適な通信パラメータを求め、演算部４２ｂはこの最適な通信パラメータを系２のデータ変換部４２ａと多重分離部４２ｃに設定する。

次に、ステップＳ１８で制御部５５は回線状態の変化により回線レートを変更する必要があるか否かを判別し、回線レートを変更する必要がなければステップＳ１６に進む。回線レートを変更する必要があればステップＳ１９に進む。なお、回線レートの変更は、回線状態が悪化して回線レートを下げる場合と、回線状態が向上して回線レートを上げる場合とがある。

例えば回線状態の変化により回線レートを維持できなくなると、ステップＳ１９で制御部５５はＤＳＬＡＭ装置５０の演算部５１ｂとモデム装置４０の演算部４１ｂ間の制御チャネルにより制御部４５に対しｘＤＳＬフレームに同期した切り替えタイミングを通知する。

そして、通知された切り替えタイミングになると、ステップＳ２０で制御部５５は系切り替えスイッチ５６，５７を系１から系２の選択に切り替え、同時に制御部４５は系切り替えスイッチ４６，４７を系１から系２の選択に切り替える。

この後はステップＳ１６に進むが、系１と系２が入れ替わっているため、ＤＳＬＡＭ装置５０の演算部５２ｂとモデム装置４０の演算部４２ｂが制御チャネルを用いて制御用の通信を行い、ＳＮＲやエラーレート等の回線状態を常時監視して制御部５５，４５に通知する。

そして、ステップＳ１７で制御部５５は上記監視により得られた回線状態を系１の演算部５１ｂに通知し、演算部５１ｂは最適な通信パラメータを求めて、データ変換部５１ａと多重分離部５１ｃに設定する。同様に、モデム装置４０の制御部４５は回線状態を系１の演算部４１ｂに通知し、制御部４５は最適な通信パラメータを求めて、系１のデータ変換部４１ａと多重分離部４１ｃに設定する。

図６に従来と本発明の回線レート変更動作のイメージを示す。図６（Ａ）は従来動作のイメージ、図６（Ｂ）は本発明の系１動作のイメージ、図６（Ｃ）は本発明の系２動作のイメージ、図６（Ｄ）は本発明の切り替えスイッチで選択された動作のイメージを示す。ここではＶＤＳＬ通信の例を示している。なお、図６の横軸は時間を表わしており、各バンドＤＳ１，ＵＳ１，ＤＳ２，ＵＳ２は同一時間で周波数帯域が異なるものであるが、便宜上、各ｘＤＳＬフレームの時間範囲内で各バンドの時間軸を異ならして記載している。

時刻ｔ１では、図６（Ｂ）に示す系１の回線トレーニングにより、バンド１のダウンストリームＤＳ１、バンド１のアップストリームＵＳ１、バンド２のダウンストリームＤＳ２、バンド２のアップストリームＵＳ２の４バンド（第１通信パラメータ）の通信が設定され、この設定が図６（Ｄ）に示すように選択され、上記４バンドで通信が行われる。

時刻ｔ２から回線状態が次第に悪化すると、系２の演算部５２ｂ，４２ｂは回線状態を基に最適な通信パラメータを求める。ここでは、バンド１のダウンストリームＤＳ１、バンド１のアップストリームＵＳ１、バンド２のダウンストリームＤＳ２の３バンド（第２通信パラメータ）が最適な通信パラメータとなる。この第２通信パラメータは時刻ｔ３に図６（Ｃ）に示す系２に設定される。

そして、例えば時刻ｔ４において回線レートを変更する必要が生じると、制御部５５は制御チャネルにより制御部４５に対しｘＤＳＬフレームに同期した切り替えタイミング（時刻ｔ５）を通知する。

これにより、時刻ｔ５において、図６（Ｄ）に示すようにモデム装置４０とＤＳＬＡＭ装置５０は同時に系１から系２に選択を切り替える。この後、時刻ｔ６において、系１の演算部５１ｂ，４１ｂは回線状態を基に最適な通信パラメータを求めることにより、第２通信パラメータが図６（Ｂ）に示す系１に設定される。

このような動作を行うことにより、図６（Ａ）に示す従来動作のように時刻ｔ５から時刻ｔ６の間の回線トレーニングを行う必要がなくなり、無瞬断で４バンドから３バンドへの回線レートの変更が可能となる。

なお、デジタル信号処理部４１，４２，５１，５２，アナログ信号処理部４３，４４，５３，５４が請求項記載の信号処理部に相当し、系切り替えスイッチ４６，５６が第１の切り替え手段に相当し、系切り替えスイッチ４７，５７が第２の切り替え手段に相当し、制御部４５，５５が制御手段に相当する。

Claims (7)

1. 集合型装置とモデム装置の間を電話回線で接続しデータ通信を行うデジタル加入者線通信システムの回線レート切り替え方法において、
   前記集合型装置とモデム装置の信号処理部を系１と系２で二重化し、一方の系の信号処理部を選択して前記電話回線に接続しデータ通信を行うと共に、回線状態を監視して最適な回線レートの通信パラメータを求め他方の系の信号処理部に設定し、
   回線レートを変更する必要があれば、前記集合型装置とモデム装置で同期して前記他方の系の信号処理部に切り替えることを特徴とする回線レート切り替え方法。
2. 集合型装置とモデム装置の間を電話回線で接続しデータ通信を行うデジタル加入者線通信システムの集合型装置において、
   系１と系２で二重化された信号処理部と、
   前記系１と系２の信号処理部のいずれか一方を選択して前記電話回線に接続する第１の切り替え手段と、
   前記系１と系２の信号処理部のいずれか一方を選択してネットワークに接続する第２の切り替え手段と、
   前記電話回線に接続された一方の系の信号処理部で求めた最適な回線レートの通信パラメータを他方の系の信号処理部に設定すると共に、前記第１、第２の切り替え手段の切り替え制御を行う制御手段を
   有することを特徴とする集合型装置。
3. 集合型装置とモデム装置の間を電話回線で接続しデータ通信を行うデジタル加入者線通信システムのモデム装置において、
   系１と系２で二重化された信号処理部と、
   前記系１と系２の信号処理部のいずれか一方を選択して前記電話回線に接続する第１の切り替え手段と、
   前記系１と系２の信号処理部のいずれか一方を選択してネットワーク端末に接続する第２の切り替え手段と、
   前記電話回線に接続された一方の系の信号処理部で求めた最適な回線レートの通信パラメータを他方の系の信号処理部に設定すると共に、前記第１、第２の切り替え手段の切り替え制御を行う制御手段を
   有することを特徴とするモデム装置。
4. 請求項１記載の回線レート切り替え方法において、
   前記回線レートの変更は、前記集合型装置で判断し前記モデム装置に切り替えタイミングを指示することを特徴とする回線レート切り替え方法。
5. 請求項２記載の集合型装置において、
   前記制御手段は、前記第１、第２の切り替え手段の切り替え制御を行うと共に、前記モデム装置に切り替えタイミングを指示することを特徴とする集合型装置。
6. 請求項１記載のモデム装置において、
   前記制御手段は、前記集合型装置から指示された切り替えタイミングで前記第１、第２の切り替え手段の切り替え制御を行うことを特徴とするモデム装置。
7. 請求項４記載の回線レート切り替え方法において、
   前記切り替えタイミングの指示は、前記電話回線を通し制御チャネルを用いた通信により行うことを特徴とする回線レート切り替え方法。

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