JP5019984B2 - 通信装置およびソースクロック再生方法 - Google Patents

Description

本発明は、非同期通信網を経由して同期通信を行う通信システムにおける通信装置およびソースクロック再生方法に関する。

同期通信網に接続されるユーザ端末同士が非同期通信網を経由して通信を行う場合に、ユーザ端末が非同期通信網を意識せず同期通信を行うための技術として、回線エミュレーション（CES：Circuit Emulation Service）と呼ばれる技術がある。非同期通信網を経由して同期通信を行う場合の回線エミュレーションでは、同期通信網から受信したデータを非同期通信網へ送信する送信側装置と、非同期通信網からデータを受信して同期通信網へ転送する受信側装置と、を用いる。非同期通信網を経由したデータは非同期であり、また、バースト性を有している。このため、従来の回線エミュレーションでは、受信側装置が非同期通信網から受信したデータのバースト性を抑制し、また、受信側装置のローカルクロックを送信側装置のクロック（ソースクロック）に同期させるように制御している。

たとえば、下記特許文献１に記載の受信側装置では、平滑化バッファでシェーピングを行うことによって受信データのバースト性を抑制した後に、ソースクロック再生バッファを用いて適応クロック法によるフィードバック制御を行うことによってソースクロックとの同期を確立している。適応クロック法では、バッファ（下記特許文献１の場合には、ソースクロック再生バッファ）残量が増加傾向にある場合は、ソースクロックよりもローカルクロックの方が周波数が低いと想定されるため、ローカルクロックの周波数を上げるように制御し、バッファ残量が減少傾向にある場合は、逆の制御を行う。

特開平１０−２７１１１５号公報

しかしながら、上記従来の技術によれば、受信データのバースト性を抑制することが主目的であり、通信網の伝送品質の劣化によってデータの欠損（ロス）が発生する場合や、通信網で発生する遅延揺らぎによりデータの受信に大きな遅延が生じて一時的にデータの欠損が発生するような場合については考慮されていない。このため、伝送品質の劣化や遅延揺らぎによって、データのロスや遅延などのデータ量の低下が生じた場合に平滑化バッファがアンダーフローを起こす頻度が高くなる。アンダーフローの頻度が高くなると、ソースクロック再生バッファのバッファ量変動が大きくなる。適応クロック法によるフィードバック制御を行う場合、ソースクロック再生バッファの残量に基づいて制御を行うため、結果として、適切なフィードバック制御が行えず、クロック同期の確立ができない、という問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、受信データに欠損があった場合にもクロック同期を確立することができる通信装置およびソースクロック再生方法を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、送信側装置の基準クロックであるソースクロックに基づいて送信され、シーケンス番号が付与されたデータを受信し、受信されたデータに基づいてデータを送出する通信装置であって、受信するデータの遅延を監視し、データが所定の時間以上遅延する場合にダミーデータの生成を指示する監視手段と、前記指示に基づいてダミーデータを生成するダミーデータ生成手段と、前記ダミーデータ生成手段により生成されたダミーデータに前記所定の時間以上遅延したデータに対応するシーケンス番号を付与するシーケンス番号付与手段と、前記シーケンス番号が付与された前記ダミーデータと受信データとをバッファリングするためのクロック再生バッファと、前記クロック再生バッファの残量に基づいてソースクロックを再生し、再生したソースクロックに基づいて前記クロック再生バッファにバッファリングされたデータを読み出すフィードバック制御手段と、前記フィードバック制御手段が読み出したデータのシーケンス番号を監視し、前記ダミーデータに付与されたシーケンス番号と一致するシーケンス番号が付与されたデータを、当該ダミーデータが送出される前に受信した場合、前記読み出したデータを前記一致するシーケンス番号に対応する受信データに置き換えて送出するデータ制御手段と、を備えることを特徴とする。

この発明によれば、受信データのシーケンス番号に基づいて受信データの欠損を検出し、受信データの欠損を検出した場合には、欠損分に相当するダミーデータを挿入した後にソースクロック再生バッファに受信データを格納し、ソースクロック再生バッファの残量を用いてソースクロック再生制御を行うようにしたため、受信データに欠損が発生した場合にもクロック同期を確立することができる、という効果を奏する。

以下に、本発明にかかる通信装置およびソースクロック再生方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明にかかる通信装置を含む通信システムの実施の形態１の構成例を示す図である。図１に示すように、本実施の形態の通信システムは、ＴＤＭ（Time Division Multiplexing）回線１と、ＴＤＭ回線１から受信した音声情報などのデータを一定速度で送信する送信側装置２と、送信側装置２から送信されたデータを中継する通信網であるEthernet（登録商標）網４と、Ethernet（登録商標）網４が中継した送信側装置２から送信されたデータを受信してＴＤＭフレームとして出力する受信側装置５と、受信側装置５に接続されるＴＤＭ回線７と、で構成される。本実施の形態では、本発明にかかる通信装置の一例を受信側装置５とした場合について説明する。また、ソースクロック３は、送信側装置２がデータを一定速度で送信するための基準クロックであり、ローカルクロック６は、受信側装置５がＴＤＭ回線７へ送信するデータの読み出し速度の基準クロックである。

図１では、送信側装置２および受信側装置５をそれぞれ１台として示しているが、それぞれ複数の装置群として構成するようにしてもよい。複数の装置群として構成される場合についても、送信側装置２および受信側装置５のそれぞれの動作は、単一の装置の場合と同一である。

図１のように、同期通信網間（この場合はＴＤＭ回線１とＴＤＭ回線７の間）で、非同期網（この場合はEthernet（登録商標）網４）を介して通信を行う場合、回線エミュレーションとよばれる処理が必要である。本実施の形態では、送信側装置２と受信側装置５によって回線エミュレーションが行われる。このような回線エミュレーションでは、同期通信網間で正常に通信を行うために、受信側装置５内の基準クロックであるローカルクロック６を送信側装置２の基準クロックであるソースクロック３と同期させる。

図２は、本実施の形態の送信側装置２の機能構成例を示す図である。図２に示すように、本実施の形態の送信側装置２は、ＴＤＭフレームをEthernet（登録商標）フレームにカプセル化するカプセル化処理部８と、各Ethernet（登録商標）フレームにシーケンス番号を付与するシーケンス番号付与部９と、で構成される。また、送信側装置２は、図示しないクロック生成装置が生成するソースクロック３を基準クロックとして動作する。

つづいて、送信側装置２の動作について説明する。まず、カプセル化処理部８は、ＴＤＭ回線１から受信したＴＤＭフレームをEthernet（登録商標）フレームにカプセル化する。１つのEthernet（登録商標）フレームにカプセル化するＴＤＭフレームの周期は任意である。

図３は、カプセル化を行ったEthernet（登録商標）フレームの一例を示す図である。図３に示すように、カプセル化を行ったEthernet（登録商標）フレームは、Ethernet（登録商標）フレーム間ギャップである１２byteのＩＰＧ（Inter-Packet Gap）と、受信ノードがビット同期を確立するための７byteのPreambleと、フレームの開始位置を示す１byteのＳＦＤ（Starting Frame Delimiter）と、宛先ＭＡＣアドレスおよびソースＭＡＣアドレスを含む１２byteのＭＡＣ Headerと、フレームのタイプと長さを示す２byteのType／Lengthと、シーケンス番号付与部９が付与する２byteのシーケンス番号と、任意の周期のＴＤＭデータ（ＴＤＭフレーム）と、フレームエラーをチェックするための４byteのＦＣＳ（Frame Check Sequence）とを含む。

シーケンス番号付与部９では、カプセル化後のEthernet（登録商標）フレームに、受信側装置５が受信データの正常性チェックおよびフレームロスの検出のために用いるシーケンス番号を付与する。その後、送信側装置２は、ソースクロック３に基づいて、一定速度で、Ethernet（登録商標）網４にシーケンス番号付与後のEthernet（登録商標）フレームを転送する。

図４は、本実施の形態の受信側装置５の機能構成例を示す図である。図４に示すように、本実施の形態の受信側装置５は、シーケンス番号の連続性を確認するシーケンス番号監視部２０と、Ethernet（登録商標）フレームからＴＤＭフレームを抽出するデカプセル化処理部２１と、ダミーフレームを生成して挿入するダミーフレーム生成部２２と、フィードバック制御を行い、ソースクロック周波数を再生するソースクロック再生部２３と、で構成される。ここで、本実施の形態のダミーフレームとは送信側装置２が送信したデータと同じ長さの、情報の含まれないデータ（たとえば、あらかじめ定めたダミーデータであることを示す数値を、送信したデータと同じフレーム長となるように挿入したデータ）を示す。

つづいて、受信側装置５の動作について説明する。シーケンス番号監視部２０は、Ethernet（登録商標）網４から受信したフレームの、最新の受信フレームのシーケンス番号と、その１つ前のフレームのシーケンス番号を記憶しておく。

シーケンス番号監視部２０は、フレームを受信するたびに、最新の受信フレームのシーケンス番号（以下、Ｎとする）と、記憶している１つ前に受信したフレームのシーケンス番号（以下、Ｍとする）を比較し、比較結果に基づいてダミーフレームの挿入およびフレームの廃棄を決定する。具体的には、Ｎ＝（Ｍ＋１）の場合には、フレームは順序通り正常に受信されているので、そのままそのフレームをデカプセル化処理部２１に転送する。Ｎ＞（Ｍ＋１）の場合には、フレームが抜け落ちている（フレームのロス）と判断し、（Ｎ−（Ｍ＋１））個のダミーフレームを挿入するように、ダミーフレーム生成部２２に指示する。また、Ｎ＜（Ｍ＋１）の場合には、フレームが重複しているか、順序逆転が生じていると判断し、最新の受信フレームを廃棄する。

デカプセル化処理部２１は、シーケンス番号監視部２０から受け取ったEthernet（登録商標）フレームからＴＤＭフレームを抽出する。また、ダミーフレーム生成部２２は、シーケンス番号監視部２０から通知される個数分のダミーフレームを生成する。ソースクロック再生部２３は送信側装置２内のソースクロック３をローカルクロック６によって再生するためのソースクロック再生処理を行う。

図５は、ソースクロック再生部２３の機能構成例を示す図である。図５に示すように、本実施の形態のソースクロック再生部２３は、受信フレームのバースト性を吸収して、一定速度で転送するために受信フレームをバッファリングする平滑化バッファ２４と、ソースクロックを再生するために受信フレームのバッファリングを行うソースクロック再生バッファ２５と、ソースクロック再生バッファ２５の容量に基づいてフィードバック制御を行ってソースクロックの再生を行うフィードバック制御部２６で構成される。

また、フィードバック制御部２６は、バッファ制御部２７，バッファ残量監視部２８，制御電圧算出部２９，電圧制御水晶発信器３０で構成され、電圧制御水晶発信器３０が生成する周波数がローカルクロック６となる。バッファ制御部２７は、平滑化バッファ２４への書き込みと読み出しを監視し、１フレーム分のデータがバッファリングされたことを検知すると、平滑化バッファ２４にバッファリングされたフレームを読み出し、ソースクロック再生バッファ２５へ転送するとともに、ソースクロック再生バッファ２５へ書き込み信号を送信する。このときの転送速度は、ソースクロック周波数の上限値以上とし、ソースクロック再生バッファ２５からソースクロック周波数の上限値の速度で読み出される場合にも対応できるようにする。また、バッファ制御部２７は、電圧制御水晶発信器３０の生成するローカルクロック６に基づいて、ソースクロック再生バッファ２５からデータを読む出すための読み出し信号を、ソースクロック再生バッファ２５へ送信する。

バッファ残量監視部２８は、バッファ制御部２７がソースクロック再生バッファ２５へ送信する書込み信号と読み出し信号に基づいてバッファ残量を求めて監視する。制御電圧算出部２９は、後述する電圧制御水晶発信器３０への制御電圧を算出する。また、電圧制御水晶発信器３０は、制御電圧算出部２９が算出した制御電圧に基づいて周波数を変更する。

本実施の形態では、ソースクロック再生バッファ２５のバッファ残量を一定に保つようにソースクロック再生のフィードバック制御が行われるが、このようにバッファの残量によってソースクロックの再生を行う手法を適応クロック法（ＩＴＵ−Ｔ（International Telecommunication Union Telecommunication Standardization Sector）勧告G.8261 Timing and synchronization aspects in Packet Networks）という。本実施の形態では、この適用クロック法を用いてソースクロック再生を行うが、たとえば、その具体的制御手順の一例として、上記特許文献１に記載されている以下のような方法で制御を行う。

まず、受信されたデータは平滑化バッファ２４に書き込まれる。たとえば、ソースクロック周波数が１．５４４ＭＨｚの場合、送信側装置２が送信する送信データの転送速度は、１．５４４Ｍｂｐｓである。ここで、Ethernet（登録商標）網４がたとえばFirst Ethernet（登録商標）である場合、1．５４４ＭｂｐｓのデータがEthernet（登録商標）網４を経由することにより１００Ｍｂｐｓの速度で転送されるため、バースト状になる。バッファ制御部２７は、平滑化バッファ２４内のバッファリング量を監視しており、１フレーム分がバッファリングされたことを検知すると、読み出し信号により平滑化バッファ２４から１フレーム分のデータを読み出す。そして、さらに書き込み信号によってソースクロック再生バッファ２５に書き込む。平滑化バッファ２４の容量はEthernet（登録商標）網４内の遅延などの揺らぎを吸収できる大きさ以上となっている。

バッファ残量監視部２８はソースクロック再生バッファ２５への書込み信号を監視し、ソースクロック再生バッファ２５の容量の中心値に設定された読み出し開始閾値までデータがバッファリングされたか否かを監視する。バッファ残量監視部２８は、読み出し開始閾値までソースクロック再生バッファ２５へデータが蓄積されると、ローカルクロック６に基づいてソースクロック再生バッファ２５へ読み出し信号を送信する。そして、読み出されたフレームは、ＴＤＭ回線７へ送信される。

そして、バッファ残量監視部２８は一定周期毎に、ソースクロック再生バッファ２５への書き込み信号と読み出し信号からバッファ残量を求め、バッファ残量値を制御電圧算出部２９に通知する。制御電圧算出部２９では、バッファ残量が増加傾向にある場合は、ソースクロック３よりもローカルクロック６の方が、周波数が低いと判断して、ローカルクロック６の周波数を上げるように制御する。一方、バッファ残量が減少傾向にある場合は、逆の制御を行う。

制御電圧算出部２９は、一定周期毎にバッファ残量値から制御値を演算する。たとえば、制御値を求める演算式は以下の式（１）のようになる。
制御値＝（バッファ残量−閾値（＝中心値））＋オフセット ・・・（１）

ここで、オフセットとは電圧制御水晶発信器３０が基準周波数を出力するための値であり、たとえば、ソースクロック３のとりうる周波数範囲が１．５４４ＭＨｚ±１００ｐｐｍである場合、その中心値である１．５４４ＭＨｚのことである。中心値とはソースクロック再生バッファ２５のバッファ容量中心値であり、これは読み出し開始閾値と同一である。

この内容を分かり易く説明すると次に記述するようになる。
（１）バッファ残量が中心値（読み出し開始閾値）の時は、基準周波数（1.544MHz±0ppm）を出力する。
（２）バッファ残量が中心値より大きい時は、基準周波数より高い周波数を出力する。
（３）バッファ残量が中心値より大きくなればなるほど、より高い周波数を出力する。
（４）バッファ残量が中心値より小さい時は、基準周波数より低い周波数を出力する。
（５）バッファ残量が中心値より小さくなればなるほど、より低い周波数を出力する。

このような動作によって、電圧制御水晶発信器３０からソースクロック３の周波数に同期したローカルクロック６が出力される。このローカルクロック６に基づいてバッファ制御部２７が読み出し信号をソースクロック再生バッファ２５へ出力し、これによってソースクロック再生バッファ２５からローカルクロック６の周波数でデータが読み出される。

以上のように、本実施の形態では、受信側装置５のシーケンス番号監視部２０が、シーケンス番号に基づいてフレームのロスを検知し、ロス分に相当するダミーフレームを挿入することによって、フレームのロスが発生した場合でも平滑化バッファ２４のアンダーフローの割合を減少させ、ソースクロック３との同期を確立することができる。また、送信側装置２が発生したデータ量と同じデータ量をソースクロック再生バッファ２５に書き込むことができるため、適応クロック法を用いる場合に、ローカルクロック６を高精度にソースクロック３と同期させることができる。

実施の形態２．
図６は、本発明にかかる受信側装置５ａの実施の形態２の構成例を示す図である。本実施の形態の通信システムの構成は、実施の形態１の受信側装置５を受信側装置５ａに替える以外は、実施の形態１と同様である。図６に示すように、本実施の形態の受信側装置５ａは、実施の形態１の受信側装置５に、タイマ３１とシーケンス番号記憶部３２を追加し、シーケンス番号監視部２０の替りにシーケンス番号監視部２０ａを備えているが、それ以外は実施の形態１の受信側装置５と同様である。実施の形態１と同様の機能を有する構成要素は、同一の符号を付して説明を省略する。

実施形態１では、シーケンス番号によってフレームのロスを検知し、ダミーフレームを挿入するようにしたが、フレームのロスだけでなく、Ethernet（登録商標）網４内の遅延揺らぎにより大幅な遅延したデータがある場合にも、ソースクロック再生バッファ２５へ入力されるデータ量の揺らぎが生じ、ソースクロック再生制御の精度に影響を与える。このため、本実施の形態では、タイマ３１を用いて受信データの到着の遅れを監視し、大幅に遅延したデータに対してもダミーフレームを挿入する。

本実施の形態のタイマ３１は、一定周期ごとに信号を送出する。タイマ３１の信号を送出する周期は、ソースクロック周波数の下限値でデータが送られてきた場合（最長周期）のフレーム到着間隔時間以上で、かつ、最長周期と大きく異なることのないように設定する。たとえば、ソースクロック周波数が１．５４４ＭＨｚ±１００ｐｐｍで規定されている場合には、（１．５４４ＭＨｚ−１００ｐｐｍ）の周期に設定する、または、（１．５４４ＭＨｚ−１１０ｐｐｍ）などのように最長周期より若干長めに設定する。

シーケンス番号記憶部３２は、タイマ３１から信号を受信するたびに、記憶しているシーケンス番号に１を加算して、タイマ３１から信号を受信した時点で、その時点までに受信しているはずのシーケンス番号（以下、推定受信シーケンス番号という）を求める。シーケンス番号記憶部３２が記憶しているシーケンス番号の初期値としては、たとえば、初回の受信フレームの受信時に、シーケンス番号監視部２０ａが受信データからシーケンス番号を抽出し、その数値に１を加算した数値とする。また、シーケンス番号監視部２０ａが初回の受信フレームのシーケンス番号を抽出した時点でタイマ３１を起動するようにする。そして、その後、タイマ３１から信号を受信する度にシーケンス番号に１を加算することにより、タイマ３１から信号を受信した時点での推定受信シーケンス番号を求めることができる。そして、シーケンス番号記憶部３２は、求めた推定受信シーケンス番号を、シーケンス番号監視部２０ａに通知する。

なお、ここでは、タイマ３１の信号を送出する周期を、ソースクロック周波数の下限値と大きく異なることのないように設定することにより、フレーム到着の周期とタイマ３１の周期に大きなずれが生じないようにしたが、定期的に、フレームの受信にあわせてタイマ３１を再起動することによりフレーム到着の周期とタイマ３１の周期との差異により生じるタイミングずれを調整するようにしてもよい。具体的には、たとえば、定期的にシーケンス番号監視部２０ａが受信フレームのシーケンス番号を抽出した時点でタイマ３１を再起動することによりフレーム到着周期とタイマ３１の信号送出タイミングとのずれを調整する。このようにすると、タイマ３１の設定周期を大きな値に設定することができ、大幅な遅延のみを検出するようにすることができる。

つづいて、本実施の形態のダミーフレームの生成の動作について説明する。タイマ３１は一定周期毎にシーケンス番号記憶部３２に信号を送る。シーケンス番号記憶部３２は、前述のようにタイマ３１からの信号を受信すると、記憶している推定受信シーケンス番号に１を加算した新たな推定受信シーケンス番号を算出する。そして、シーケンス番号記憶部３２は、算出した推定受信シーケンス番号をシーケンス番号監視部２０ａに通知する。シーケンス番号監視部２０ａは、シーケンス番号記憶部３２から通知された推定受信シーケンス番号と受信した最新のフレームのシーケンス番号（以下、最新受信シーケンス番号という）とを比較する。

（推定受信シーケンス番号）＞（最新受信シーケンス番号）である場合、シーケンス番号監視部２０ａは、ダミーフレーム生成部２２に１フレーム分のダミーフレームを挿入することを指示する。シーケンス番号監視部２０ａは、受信フレームのシーケンス番号を監視し、シーケンス番号監視部２０ａからダミーフレーム生成部２２へダミーフレーム挿入が指示された後に、そのダミーフレーム挿入を指示した時点の推定受信シーケンス番号と同一のシーケンス番号のフレーム（遅延した正規のデータ）を受信した場合には、フレームの重複と見なし、到着したフレームを廃棄する。なお、本実施の形態のシーケンス番号監視部２０ａは、実施の形態１のシーケンス番号監視部２０が行った最後に受信したフレームのシーケンス番号と、その一つ前に受信したフレームのシーケンス番号と、の比較は実施しない。本実施の形態の上記以外の動作は、実施の形態１と同様である。

以上のように、本実施の形態では、タイマ３１を用いて受信フレームが所定の時間以上遅延する場合には、ダミーフレームを挿入することとした。このため、遅延揺らぎによりフレームの受信が遅延した場合に、平滑化バッファ２４のアンダーフローの頻度を軽減させ、ソースクロック再生バッファ２５のバッファ量の変動量を抑えることにより、ローカルクロック６をソースクロック３に同期させることができる。また、本実施の形態では、データのロスが発生した場合についても大幅な遅延として検出できるため、上記と同様の効果が得られる。

実施の形態３．
図７は、本発明にかかる受信側装置５ｂの実施の形態３の構成例を示す図である。本実施の形態の通信システムの構成は、実施の形態１と同様である。本実施の形態の受信側装置５ｂの構成は、実施の形態２の受信側装置５ａのシーケンス番号監視部２０ａの替りに、シーケンス番号監視部２０ｂを備えているがそれ以外は実施の形態２の受信側装置５ａと同様である。実施の形態１または実施の形態２と同様の機能を有する構成要素は同一の符号を付して説明を省略する。

本発明にかかる受信側装置５ｂでは、実施の形態１で説明したフレームロスの検出とダミーフレーム挿入の動作、および、実施の形態２で説明した所定の時間経過時にダミーフレームを挿入する動作の両方を実行する。したがって、シーケンス番号監視部２０ｂは、実施の形態１のシーケンス番号監視部２０の動作と実施の形態２のシーケンス番号監視部２０ａの動作の両方を行う。本実施の形態の上記以外の動作は、実施の形態１と同様である。

以上のように、本実施の形態では、シーケンス番号の監視によりフレームのロスを検出した場合と、タイマ３１を用いて受信フレームが所定の時間以上遅延する場合の両方の場合に、ダミーフレームを挿入するようにした。このため、実施の形態２の効果に加え、フレームのロスが発生した場合に、より確実にダミーフレームを挿入することができ、また、タイマ３１に設定した所定の時間の経過をまたずにダミーフレームの挿入を行うことができる。

実施の形態４．
図８は、本発明にかかる受信側装置５ｃの実施の形態４の構成例を示す図である。図８に示すように、本実施の形態の受信側装置５ｃは、実施の形態３の受信側装置５ｂに、ダミーフレームにシーケンス番号を付与するシーケンス番号付与部３３と、遅延揺らぎによって遅れてきた正規のデータを蓄積するデータ蓄積バッファ３４と、ソースクロック再生部２３から送出されたデータをＴＤＭ回線７に送り出すデータ制御部３５と、を追加する以外は、実施の形態３の受信側装置５ｂと同様である。実施の形態１、２または３と同様の機能を有する構成要素は、同一の符号を付して説明を省略する。

実施の形態２および３では、大幅な遅延によりダミーフレームの挿入が指示された後に、遅延した正規のフレームを受信した場合には、フレームの重複とみなして正規のフレームを破棄した。本実施の形態では、フレームの遅延を判断してダミーフレームの挿入の指示をした後に正規のフレームを受信した場合には、挿入されたダミーフレームがＴＤＭ回線７に送出される前に正規のフレームが到着していれば、ダミーフレームと正規のフレームを置き換える。

つづいて、本実施の形態の動作についての説明を行う。シーケンス番号監視部２０ｂは、実施の形態１と同様に、Ethernet（登録商標）網４経由で受信したフレームのシーケンス番号を監視し、実施の形態１と同様に、フレームのロスと判断した場合には、ダミーフレームの挿入を指示する。

また、実施の形態２と同様に、タイマ３１は一定周期毎にシーケンス番号記憶部３２に信号を送り、シーケンス番号記憶部３２は、タイマ３１から信号を受信するたびに記憶している推定受信シーケンス番号に１を加算してあらたな推定受信シーケンス番号を算出し、算出した推定受信シーケンス番号をシーケンス番号監視部２０ｂに通知する。そして、シーケンス番号監視部２０ｂは、実施の形態２と同様に、（推定受信シーケンス番号）＞（最新受信シーケンス番号）である場合、ダミーフレーム生成部２２に１フレーム分のダミーフレームを挿入することを指示するが、このとき、シーケンス番号記憶部３２から通知された推定受信シーケンス番号をダミーフレーム生成部２２に通知する。

ダミーフレーム生成部２２は、ダミーフレームを挿入する指示とともに推定受信シーケンス番号を受信した場合には、ダミーフレームを生成した後、生成したダミーフレームとともに、そのフレームに付与すべきシーケンス番号として推定受信シーケンス番号をシーケンス番号付与部３３へ送出する。ダミーフレームを挿入する指示のみを受け取った場合には、データのロスによるダミーフレームの挿入と判断して、そのままソースクロック再生部２３へダミーフレームを送出する。シーケンス番号付与部３３は、受け取った推定受信シーケンス番号を、受け取ったダミーフレームに付与して、ソースクロック再生部２３に転送する。なお、ソースクロック再生部２３での制御は実施の形態１と同様に行われる。ただし、ソースクロック再生部２３のバッファ制御部２７がソースクロック再生バッファ２５に読み出し信号を送ることによりソースクロック再生バッファ２５から読み出されたフレームは、ＴＤＭ回線７へ出力される替わりに、データ制御部３５へ出力される。

また、シーケンス番号監視部２０ｂは、（推定受信シーケンス番号）＞（最新受信シーケンス番号）であると判断してダミーフレーム挿入の指示をダミーフレーム生成部２２に送出した場合（データの遅延と判断してダミーフレーム挿入の指示をした場合）、その指示の送出後に受信したフレームをデータ蓄積バッファ３４に格納する。データ蓄積バッファ３４には、先頭から順にデータが蓄積されていく。したがって、遅延したデータ（ダミーデータにより代替されたデータ）が到着した場合には、データ蓄積バッファ３４の先頭に格納される（順序の逆転がなく受信フレームが到着する）。

データ制御部３５は、ソースクロック再生部２３から出力されたフレームを監視し、ダミーフレームを検出した場合（ダミーフレームであることを示す所定の数値列などを検出した場合）、検出したダミーフレームのシーケンス番号とデータ蓄積バッファ３４の先頭フレームとのシーケンス番号の比較を行う。比較の結果、先頭のフレームが、「検出したダミーフレームのシーケンス番号」と同一となるシーケンス番号を有するフレームであった場合には、先頭のフレームは、検出したダミーデータによって代替された正規のフレーム（遅延したフレーム）であるため、検出したダミーフレームを先頭のフレームに置き換え、ダミーデータを破棄する。

（検出したダミーフレームのシーケンス番号）＞（データ蓄積バッファ３４の先頭フレームのシーケンス番号）である場合、データ蓄積バッファ３４の先頭フレームの代わりに挿入されたダミーフレームは、その時点より前にソースクロック再生部２３から出力されてしまっており、置き換えを行うことができない。したがって、データ制御部３５は、データ蓄積バッファ３４に格納されているフレームのシーケンス番号を先頭のフレームから順によみだし、「検出したダミーフレームのシーケンス番号」と同一となるシーケンス番号、または、「検出したダミーフレームのシーケンス番号」を超えるシーケンス番号、を有するフレームを抽出する。そして、先頭のフレームから抽出したフレームの１つ前のフレームまでをデータ蓄積バッファ３４から削除する。

そして、抽出したフレームが、「検出したダミーフレームのシーケンス番号」と同一となるシーケンス番号を有するフレームであった場合には、抽出したフレームは、検出したダミーデータによって代替された正規のフレーム（遅延したフレーム）であるため、検出したダミーフレームを抽出したフレームに置き換え、ダミーデータを破棄する。そして、置き換え後のフレームをＴＤＭ回線７へ転送する。また、データ制御部３５は、ダミーデータを検出しない場合には、ソースクロック再生部２３から出力されたフレームをＴＤＭ回線７へ転送する。

なお、データ蓄積バッファ３４はオーバーフローしないような適切な容量を備えている必要があるが、仮に、オーバーフローが起こった場合には、データ蓄積バッファ３４に格納されているフレームを廃棄する。

以上のように、本実施の形態では、フレームの遅延を判断してダミーフレームの挿入の指示をした後に受信したフレームをデータ蓄積バッファ３４に格納し、ソースクロック再生部２３からフレームが出力されたフレームをデータ制御部３５が監視して、ダミーフレームを検出した場合には、データ蓄積バッファ３４に格納されているダミーフレームと同一のシーケンス番号を有するフレームにダミーフレームを置き換えることとした。このため、遅延したフレームがＴＤＭ回線７への送出前に到着した場合には、ダミーフレームを正規のフレームに入れ替えることができ、ＴＤＭ回線７に対して可能な限り正規のフレームを転送することができ、実施の形態２または実施の形態３より高品質な通信を行うことができる。

以上のように、本発明にかかる通信装置およびソースクロック再生方法は、非同期通信網を経由して同期通信を行う通信システムに有用であり、特に、伝送品質の劣化によるデータの欠損が想定される通信システムに適している。

本発明にかかる通信装置を含む通信システムの実施の形態１の構成例を示す図である。 実施の形態１の送信側装置の機能構成例を示す図である。 カプセル化を行ったEthernet（登録商標）フレームの一例を示す図である。 実施の形態１の受信側装置の機能構成例を示す図である。 ソースクロック再生部の機能構成例を示す図である。 本発明にかかる受信側装置の実施の形態２の構成例を示す図である。 本発明にかかる受信側装置の実施の形態３の構成例を示す図である。 本発明にかかる受信側装置の実施の形態４の構成例を示す図である。

符号の説明

１，７ ＴＤＭ回線
２ 送信側装置
３ ソースクロック
４ Ethernet（登録商標）網
５，５ａ，５ｂ，５ｃ 受信側装置
６ ローカルクロック
８ カプセル化処理部
９ シーケンス番号付与部
２０，２０ａ，２０ｂ シーケンス番号監視部
２１ デカプセル化処理部
２２ ダミーフレーム生成部
２３ ソースクロック再生部
２４ 平滑化バッファ
２５ ソースクロック再生バッファ
２６ フィードバック制御部
２７ バッファ制御部
２８ バッファ残量監視部
２９ 制御電圧算出部
３０ 電圧制御水晶発信器
３１ タイマ
３２ シーケンス番号記憶部
３３ シーケンス番号付与部
３４ データ蓄積バッファ
３５ データ制御部

Claims (5)

1. 送信側装置の基準クロックであるソースクロックに基づいて送信され、シーケンス番号が付与されたデータを受信し、受信されたデータに基づいてデータを送出する通信装置であって、
   受信するデータの遅延を監視し、データが所定の時間以上遅延する場合にダミーデータの生成を指示する監視手段と、
   前記指示に基づいてダミーデータを生成するダミーデータ生成手段と、
   前記ダミーデータ生成手段により生成されたダミーデータに前記所定の時間以上遅延したデータに対応するシーケンス番号を付与するシーケンス番号付与手段と、
   前記シーケンス番号が付与された前記ダミーデータと受信データとをバッファリングするためのクロック再生バッファと、
   前記クロック再生バッファの残量に基づいてソースクロックを再生し、再生したソースクロックに基づいて前記クロック再生バッファにバッファリングされたデータを読み出すフィードバック制御手段と、
   前記フィードバック制御手段が読み出したデータのシーケンス番号を監視し、前記ダミーデータに付与されたシーケンス番号と一致するシーケンス番号が付与されたデータを、当該ダミーデータが送出される前に受信した場合、前記読み出したデータを前記一致するシーケンス番号に対応する受信データに置き換えて送出するデータ制御手段と、
   を備えることを特徴とする通信装置。
2. 所定の周期で信号を送出するタイマと、
   所定の初期シーケンス番号と前記タイマから送出される信号とに基づいて算出された推定受信シーケンス番号を通知するシーケンス番号通知手段と、
   をさらに備え、
   前記監視手段は、前記シーケンス番号通知手段から通知された推定受信シーケンス番号と、受信データに含まれるシーケンス番号である受信シーケンス番号とを比較し、その比較結果に基づいてダミーデータの生成を指示する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
3. 前記シーケンス番号通知手段は、所定の初期シーケンス番号を記憶し、前記タイマから信号を受信した時点で、前記初期シーケンス番号に１を加算した結果を推定受信シーケンス番号として通知し、その推定受信シーケンス番号を記憶し、以降、前記タイマから信号を受信する度に、記憶している推定受信シーケンス番号に１を加算した結果を推定受信シーケンス番号として通知し、その推定受信シーケンス番号を記憶する処理を繰り返し実行し、
   前記監視手段は、前記シーケンス番号通知手段により通知された推定受信シーケンス番号と、最新の受信データに含まれるシーケンス番号である最新受信シーケンス番号と、を比較し、最新受信シーケンス番号が推定受信シーケンス番号より小さい場合にダミーデータの生成を指示する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の通信装置。
4. 前記所定の周期を、前記ソースクロック周波数の下限値でデータが送られてきた場合のフレーム到着間隔時間である最長周期以上、かつ、略最長周期とすることを特徴とする請求項２または３のいずれかに記載の通信装置。
5. 送信側装置の基準クロックであるソースクロックに基づいて送信されたデータを受信する通信装置におけるソースクロック再生方法であって、
   受信するデータの遅延を監視し、データが所定の時間以上遅延する場合にダミーデータの生成を指示する監視ステップと、
   前記監視ステップにおける指示に基づいてダミーデータを生成するダミーデータ生成ステップと、
   前記ダミーデータ生成ステップにおいて生成されたダミーデータに前記所定の時間以上遅延したデータに対応するシーケンス番号を付与するシーケンス番号付与ステップと、
   前記ダミーデータと前記受信データとをクロック再生バッファにバッファリングするバッファリングステップと、
   前記クロック再生バッファの残量に基づいてソースクロックを再生し、再生したソースクロックに基づいて前記クロック再生バッファにバッファリングされたデータを読み出すフィードバック制御ステップと、
   前記フィードバック制御ステップにおいて読み出したデータのシーケンス番号を監視し、前記ダミーデータに付与されたシーケンス番号と一致するシーケンス番号が付与されたデータを、当該ダミーデータが送出される前に受信した場合、前記読み出したデータを前記一致するシーケンス番号に対応する受信データに置き換えて送出するデータ制御ステップと、
   を含むことを特徴とするソースクロック再生方法。

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