JP5378248B2

JP5378248B2 - 通信装置

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Publication number: JP5378248B2
Application number: JP2010014716A
Authority: JP
Inventors: 清高辻
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2010-01-26
Filing date: 2010-01-26
Publication date: 2013-12-25
Anticipated expiration: 2030-01-26
Also published as: JP2011155404A

Description

本発明は、例えば、ＩＰ（Internet Protocol）網または同期網と接続される通信装置のクロック同期に関する。

従来の電話システムは、回線交換を行う通信装置を介して、ＳＤＨ（Synchronous Digital Hierarchy、同期デジタルハイアラーキ）等の同期網と通信していたが、近年の通信技術の発達に伴い、同期網と通信しなくても同期をとることができるようになったため、同期網の代わりにインターネットとの親和性の高いＩＰ（Internet Protocol）網と通信する電話システムへの切り替えが進んでいる。このようなＩＰ網と通信する電話システムは、音声データをＩＰ化して伝送するためＶｏＩＰ（Voice over IP）システムと呼ばれる。

現在、電話システムが接続するネットワークは、ＩＰ網へ切り替えが進んではいるが、依然、同期網を用いて通信する電話システムもある。このような同期網を用いて通信する電話システムは、ネットワークインフラが同期網しか敷設されていない地域で用いられることが多いが、いずれはＩＰ網への切り替えが見込まれる地域である場合もある。従って、電話システムを導入するタイミングによっては、同期網を用いる電話システムを導入し、その後ＩＰ網を用いるＶｏＩＰシステムへ切り替えが行われることになる。このような場合、ネットワークの切り替えを行うとともに、システムを構成する通信装置の交換も必要になる。

同期網を用いる電話システムを構成する通信装置は、音声データを同期網を伝送するフレーム形式へ変換するフレーム生成部が備えられている。このような同期網を用いる電話システムを構成する通信装置は、同期網から送られてくるフレームのビットクロックに基づき同期をとる。これに対し、ＩＰ網を用いる電話システムを構成する通信装置は、音声データをＩＰ網を伝送可能なパケットへ変換したり、パケットを分解して音声データへ変換したりするパケット変換部が必要になる。ＩＰ網を用いる電話システムを構成する通信装置は、ＩＰ網から送られてくるパケットから所定の手順によりクロックを抽出してそのクロックに基づき同期をとる。

このように、ネットワークインフラが、同期網であるかＩＰ網であるかによって、同期の仕方が異なるため、通信装置の内部構成は大きく変わる。

なお、ＩＰ網を経由する電話接続装置に関連する技術として、例えば、特許文献１が知られている。

特開２００１−１４４８５４号公報

同期網を用いた電話システムを導入した後に、ＩＰ網を用いたＶｏＩＰシステムへ切り替える場合、通信装置の交換が必要になるため切り替えコストがかかるという問題があった。

そこで、本発明は、電話システムで用いられるネットワークが同期網からＩＰ網へ切り替えられても、ネットワークに同期してサービスを継続することができる通信装置を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明による通信装置は、同期網またはＩＰ網と接続する回線インタフェースと、データを交換する交換スイッチと、データをパケットデータへ変換するとともにパケットデータの分解を行うパケット変換部とを備える通信装置であって、前記回線インタフェースには、下り信号をデータとクロックとに分離する分離手段と、前記分離手段により分離されたデータに含まれる時刻情報を抽出し、前記データの前記時刻情報が挿入されている位置に基づき、同期の基準となるフレームパルスを生成して出力する時刻情報抽出部と、前記分離手段により分離されたクロックおよび前記時刻情報抽出部から出力されるフレームパルスが入力され、前記クロックと前記フレームパルスとの何れか一方の信号を選択して出力するセレクタと、前記セレクタから出力される信号に基づき、通信装置内の同期の基準となるクロックを発生するＰＬＬ（Phase Locked Loop）とを備え、前記時刻情報抽出部は、前記フレームパルスが同期している基準の周波数に基づいて前記セレクタが出力する信号の選択を前記セレクタへ指示する選択信号を出力することを特徴とする。

本発明による通信装置によれば、電話システムで用いられるネットワークが同期網からＩＰ網へ切り替えられても、サービスを継続することができる。

ことができる。

本発明の一実施の形態に係る電話システムの構成を示すブロック図。図１の電話システムに備えられる通信装置の構成を示すブロック図。図２の通信装置の回線インタフェースの構成を示すブロック図。図３の時刻情報抽出部における、選択部に入力される２つのフレームパルスのどちらかを選択する判断処理を示すシーケンス図。

以下、本発明の実施例を、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施の形態を示す電話システムの構成を示したブロック図である。
電話システムは、ネットワーク２に光ケーブル等で接続される通信装置１ａ、１ｂおよび通信装置１ａ、１ｂに接続される一般加入電話である（ＩＰ電話でない）電話端末３ａ、３ｂを有する。電話端末３ａ、３ｂは、図１では２つずつ示したが、電話端末３ａ、３ｂの数は、２つに限定されるものではない。

電話端末３（電話端末３ａ、３ｂを総称して電話端末３と称する。）は、例えば図示しない受話器から入力された音声をデジタルデータへ変換し通信装置１（通信装置１ａ、１ｂを総称して通信装置１と称する。）へ出力する。通信装置１は、電話端末３から送られてくるデータを、所定の処理を行ってネットワーク２へ送信する。また、通信装置１は、ネットワーク２から受信したデータを、所定の処理を行って電話端末３へ出力する。電話端末３は、通信装置１から送られてきたデータを音声に変換して受話器から出力する。

通信装置１が行う処理は、ネットワーク２がＳＤＨなどの同期網である場合と、ＩＰ網である場合とでは異なる。そのため、本実施例では、ネットワーク２が同期網である場合に行う処理と、ネットワーク２がＩＰ網である場合に行う処理とを、同一のハードウェアで処理するように構成し、通信装置１に接続されるネットワーク２が、同期網とＩＰ網とのどちらであるかを判断して、接続されるネットワークに対応した通信処理を行う。その構成および処理を以下詳細に説明する。

図２は、通信装置１の構成を示したブロック図である。
通信装置１には、通信装置１の各部を制御する主制御部１０、電話端末とのインタフェースである端末インタフェース１１、ＰＣＭデータを交換するタイムスイッチで構成される交換スイッチ１２、音声データをパケット化したりパケットを分解して音声データへ変換したりするパケット変換部１３、およびネットワーク２とのインタフェースである回線インタフェース１４を有する。回線インタフェース１４には、光ケーブルにてネットワーク２と接続するための光インタフェース１５およびネットワーク２と同期するための同期インタフェース１６が備えられている。

また、交換スイッチ１２は、端末インタフェース１１、パケット変換部１３、および同期インタフェース１６と、時分割バスであるＰＣＭハイウェイＨ１、Ｈ２、Ｈ３を介して接続される。また、主制御部１０は、交換スイッチ１２と接続線１８を介して接続され、主制御部１０は、この接続線１８を介して交換スイッチ１２を制御したり、監視したりする。そして、パケット変換部１３は、データライン１７を介して同期インタフェース１６と接続される。その他、通信装置１の各部は、図示しない制御ラインで互いに接続される。

電話端末３から発呼されると、通信装置１へデータが送られる。通信装置１は、端末インタフェース１１からデータを受信する。端末インタフェース１１は、ＰＣＭハイウェイＨ１を介して交換スイッチ１２へデータを送り、交換スイッチ１２はデータを交換する。交換スイッチ１２のデータの交換は、選択された何れかのＰＣＭハイウェイＨ（ＰＣＭハイウェイＨ１、Ｈ２、Ｈ３を総称してＰＣＭハイウェイＨと称する。）と、選択された何れかのＰＣＭハイウェイＨとを接続する処理である。

例えば、端末インタフェース１１に接続される電話端末３からの発呼の処理、すなわち上り信号を接続処理する場合、端末インタフェース１１から入力されたデータを端末インタフェース１１へ出力するのであれば、交換スイッチ１２は、端末インタフェース１１側のＰＣＭハイウェイＨ１と同期インタフェース１６側のＰＣＭハイウェイＨ３とを接続する。また、端末インタフェース１１から入力されたデータをパケット変換部１３へ出力するのであれば、交換スイッチ１２は、端末インタフェース１１側のＰＣＭハイウェイＨ１とパケット変換部１３側のＰＣＭハイウェイＨ２とを接続する。このように、交換スイッチ１２は、端末インタフェース１１から入力されたデータを、端末インタフェース１１とパケット変換部１３とのどちらへ出力するかの判断は、主制御部１０からの指示に基づいて行う。主制御部１０は、後述する時刻情報抽出部１６２の判断結果に基づいて交換スイッチ１２へ指示する。そして、下り信号を接続処理する場合は、同期インタフェース１６側のＰＣＭハイウェイＨ３と端末インタフェース１１側のＰＣＭハイウェイＨ１とを接続するか、もしくはパケット変換部１３側のＰＣＭハイウェイＨ２と端末インタフェース１１側のＰＣＭハイウェイＨ１とを接続し、端末インタフェース１１から電話端末３へデータを出力する。

同期インタフェース１６は、上り信号を伝送する場合は、交換スイッチ１２からＰＣＭハイウェイＨ３を介して入力されるＰＣＭデータ、もしくはパケット変換部１３からデータライン１７を介して入力されるパケットデータの何れか一方を光インタフェース１５へ出力する。光インタフェース１５は光信号へ変換してネットワーク２へ送信する。下り信号を伝送する場合は、光インタフェース１５から受信する光信号を電気信号へ変換して同期インタフェース１６へ出力する。同期インタフェース１６は、光インタフェース１５から送られる信号から、データとクロックを抽出する。クロックは、通信装置１の各部へ送られる。また、データは交換スイッチ１２またはパケット変換部１３の何れかに出力される。この、データの出力先の選択や、クロックの抽出については、図３および図４を参照して詳細に説明する。

図３は、回線インタフェース１４の構成を示したブロック図である。
回線インタフェース１４は、光インタフェース１５および同期インタフェース１６を備えることは上述した。ここでは、光インタフェース１５および同期インタフェース１６の構成について説明する。まず、光インタフェース１５には、下り信号の光信号を電気信号へ変換する光電変換器１５１および上り信号の電気信号を光信号へ変換する光電変換器１５２を備える。そして、同期インタフェース１６は、下り信号を処理する、ＣＤＲ（Clock Data Recovery）１６１、時刻情報抽出部１６２、分周器１６３、セレクタ１６４、およびＰＬＬ（Phase Locked Loop、位相同期回路）１６５と、上り信号を処理する、時刻情報挿入部１６６、およびセレクタ１６７とを備える。

同期インタフェース１６は、処理対象の信号が上り信号であるか下り信号であるかによって処理が異なる。まず、同期インタフェース１６の下り信号の処理について説明する。

ＣＤＲ１６１は、入力される信号（下り信号）からデータとクロックとを分離して出力する。データは、交換スイッチ１２および時刻情報抽出部１６２を介してパケット変換部１３へ出力される。クロックは、分周器１６３へ出力される。このクロックは、データのビットクロックを表す。分周器１６３は、入力されたクロックをＮ分の１に分周し、分周されたクロックをセレクタ１６４のポートＰ２へ出力する。

また、時刻情報抽出部１６２は、光インタフェース１５が接続するネットワーク２がＩＰ網である場合のデータであるパケットデータから、同期処理の基準となるフレームパルスを生成するものである。時刻情報抽出部１６２は、ＣＤＲ１６１から出力されたパケットデータに含まれる時刻情報であるタイムスタンプから、時刻情報を抽出してフレームパルスを生成する。また、このフレームパルスの基準クロックに基づき、後述する、光インタフェース１５が接続されているネットワーク２が同期網であるかＩＰ網であるかの判断を行う。時刻情報抽出部１６２は、これらの処理を行うと、データをパケット変換部１３へ、フレームパルスをセレクタ１６４のポートＰ１へ、そして、ネットワーク２は同期網であるかＩＰ網であるかの判断結果に基づき、セレクタ１６４、１６７が出力すべきデータを指示する選択信号を、セレクタ１６４、１６７へ出力する。また、交換スイッチ１２が行う交換処理において、ＰＣＭハイウェイをどのように接続するかの指示情報は、同期インタフェース１６に備えられる時刻情報抽出部１６２から、図示しない制御ラインを介して主制御部１０へ送られる。

セレクタ１６４は、パケットデータから生成されたフレームパルスがポートＰ１から入力され、分周されたフレームパルスがポートＰ２から入力され、時刻情報抽出部１６２からの指示である選択信号に基づき、ポートＰ１、Ｐ２に入力された信号の一方を選択して出力する。セレクタ１６４から出力された信号は、ＰＬＬ１６５に入力される。ＰＬＬ１６５は、ＰＬＬ１６５内部で発振するクロック信号を、入力されたフレームパルスに同期させ、同期がとれたクロックを図２中では図示されないクロックラインを介して通信装置１の各部へ供給する。

この下り信号の処理は、ネットワーク２から送られてくるデータを交換スイッチ１２やパケット変換部１３へ出力するだけでなく、通信装置１が同期をとるための基準のクロックを生成する処理を行う。そのため、基準のクロックを生成する処理は、ネットワーク２が同期網であるかＩＰ網であるかによって、同期インタフェース１４での基準クロック生成に関する処理や信号の流れが異なる。そこで、ネットワーク２が同期網の場合とＩＰ網の場合とを、それぞれ説明する。

まず、ネットワーク２が同期網である場合、回線インタフェース１４が同期網から受信するデータは、ＰＣＭ（Pulse Code Modulation）データである。ＣＤＲ１６１は、ＰＣＭデータを交換スイッチ１２および時刻情報抽出部１６２へ出力するとともに、フレームパルスを分周器１６３を介してセレクタ１６４へ出力する。セレクタ１６４には、分周器１６３によって分周されたフレームパルスがポートＰ２から入力され、ポートＰ１にはフレームパルスは入力されない。時刻情報抽出部１６２は、後述する判断処理によりネットワーク２が同期網であることを判断し、セレクタ１６４に対して、ポートＰ２のビットクロックを出力する指示である選択信号を出力する。セレクタ１６４は、ポートＰ１にはデータが入力されず、ポートＰ２には、分周されたフレームパルスが入力され、選択信号に基づいてポートＰ２に入力されたビットクロックを選択し、ＰＬＬ１６５へ出力する。

これに対し、ネットワーク２がＩＰ網である場合、回線インタフェース１４が同期網から受信するデータは、パケットデータである。ＣＤＲ１６１は、パケットデータを交換スイッチ１２および時刻情報抽出部１６２へ出力するとともに、フレームパルスを分周器１６３を介してセレクタ１６４へ出力する。セレクタ１６４には、分周器１６３によって分周されたフレームパルスが、ポートＩ２から入力される。時刻情報抽出部１６２は、パケットデータから、同期処理の基準となるフレームパルスを生成してセレクタ１６４へ出力するとともに、このフレームパルスの基準クロックに基づき、後述する判断処理を行う。この判断処理により、時刻情報抽出部１６２は、ネットワーク２がＩＰ網であることを判断し、セレクタ１６４に対してポートＰ１のフレームパルスを出力する指示である選択信号を出力する。なお、この判断処理の結果は、図示しない制御ラインを介して主制御部１０へ通知される。セレクタ１６４は、ポートＰ１にはパケットデータから生成されたフレームパルスが入力され、ポートＰ２には、分周されたビットクロックが入力され、選択信号に基づいてポートＰ１に入力されたフレームパルスを選択し、ＰＬＬ１６５へ出力する。

次に、同期インタフェース１６の上り信号の処理について説明する。
セレクタ１６７は、交換スイッチ１２から送られてくる信号（上り信号）がポートＰ３から入力され、パケット変換部１３から時刻情報挿入部１６６を介して送られてくる信号（上り信号）がポートＰ４から入力される。セレクタ１６７は、下り信号を処理する時刻情報抽出部１６２からの指示である選択信号に基づき、ポートＰ３、Ｐ４に入力された信号の一方を選択して出力する。出力された信号は、光電変換部１５２により光信号に変換されてネットワーク２へ出力される。これが、上り信号の処理である。

次に、図４を参照して、時刻情報抽出部１６２が行う、光インタフェース１５が接続されているネットワーク２が同期網であるかＩＰ網であるかの判断処理について説明する。

図４は、時刻情報抽出部１６２の判断処理を示すフローチャートである。
まず、ＣＤＲ１６１からデータが送られてくると、そのデータにタイムスタンプが挿入されている位置を検出する（ステップＳ１０）。タイムスタンプが挿入されている位置を検出すると（ステップＳ１０でＹｅｓ）、タイムスタンプが挿入されている位置に基づきフレームパルスを生成して（ステップＳ１１）出力する。そして、このフレームパルスが、２５ＭＨｚに同期しているか否かを判断する（ステップＳ１２）。２５ＭＨｚは、ＩＰ通信で用いられるイーサネット（登録商標）規格の基準クロックの周波数である。２５ＭＨｚであるか否かを判断することで、ネットワーク２が同期網であるかＩＰ網であるかを判断することができる。なお、同期網の基準クロックの周波数は、ＳＴＭ−１であれば１５６ＭＨｚ、ＳＴＭ−４であれば６２２ＭＨｚというように、同期網の種別によって異なる。そのため、イーサネット規格の基準クロックの周波数である２５ＭＨｚであるか否かを判断するようにしている。

そして、フレームパルスが２５ＭＨｚに同期していれば、タイムスタンプから生成したフレームパルスを選択するように（図３の例では、ポートＰ１からの入力を出力するように）、セレクタ１６４へ選択信号を出力する。また、この選択信号は、上り信号を処理するセレクタ１６７にも送られる。セレクタ１６７に対して送られる選択信号は、出力ポートから出力するデータを、時刻情報挿入部１６６からポートＰ４に入力されるパケットデータを選択するように指示するものである。

ステップＳ１０でタイムスタンプが挿入されている位置を検出できない場合（ステップＳ１０でＮｏ）、ＣＤＲ１６１からセレクタ１６４へ出力されるフレームパルスを選択するように（図３の例では、ポートＰ２からの入力を出力するように）、セレクタ１６４へ選択信号を出力する（ステップＳ１４）。ネットワーク２が同期網であれば、タイムスタンプが挿入されていないため、ステップＳ１０の処理でタイムスタンプが挿入されていることはない。そのため、ネットワーク２が同期網であると判断される。なお、この選択信号は、上り信号を処理するセレクタ１６７にも送られる。セレクタ１６７に対して送られる選択信号は、出力ポートから出力するデータを、交換スイッチ１２から入力されるデータを選択するように指示するものである。また、ステップＳ１２で２５ＭＨｚに同期していないと判断した場合（ステップＳ１２でＮｏ）は、ステップＳ１０でＮｏの場合と同様にステップＳ１４の処理を行う。

以上述べたように、通信装置１は、同期インタフェース１６により、ネットワーク２が同期網の場合でもＩＰ網の場合でも、通信装置１が同期する基準クロックを抽出することができるようにしている。そのため、通信装置１は、ネットワーク２が同期網であってもＩＰ網であっても、通信装置１がネットワーク２と同期をとることができるため、ネットワーク２が同期網からＩＰ網へ変更された場合でも、ネットワーク２が変更される前と同様に通信装置１はネットワーク２と同期をとることができる。また、ネットワーク２が同期網であってもＩＰ網であっても、上記の通信装置１によれば、同一の構成であるため、ネットワーク２が同期網からＩＰ網へ変更される過渡期の通信装置１は、ネットワーク２の種類に応じた製造を行う必要がなく、設計および製造のコストを削減することができる。

さらに、時刻情報抽出部１６２は、ネットワーク２が同期網であるかＩＰ網であるかを判断するために、時刻情報抽出部１６２に入力されるデータがイーサネット規格の基準クロックの周波数である２５ＭＨｚであるか否かを判断基準としているため、種別が複数ある同期網の基準クロックの周波数と比較して判断するよりも、少ない処理で判断することができる。

なお、本発明は、以上の構成に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施例では、ネットワークと通信装置とは、光ケーブルを介して通信する例を示したが、電気信号を伝送する同軸ケーブル等であってもよい。この場合は、光インタフェースは構成から削除される。

１…通信装置、２…ネットワーク、３，３ａ，３ｂ…電話端末、１０…主制御部、１１…端末インタフェース、１２…交換スイッチ、１３…パケット変換部、１４…回線インタフェース、１５…光インタフェース、１６…同期インタフェース、１７…データライン、１８…接続線、１５１，１５２…光電変換器、１６１…ＣＤＲ、１６２…時刻情報抽出部、１６３…分周器、１６４，１６７…セレクタ、１６５…ＰＬＬ、１６６…時刻情報挿入部１６６、Ｈ，Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３…ＰＣＭハイウェイ、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４…ポート。

Claims

同期網またはＩＰ網と接続する回線インタフェースと、データを交換する交換スイッチと、データをパケットデータへ変換するとともにパケットデータの分解を行うパケット変換部とを有する通信装置であって、
前記回線インタフェースには、
下り信号をデータとクロックとに分離する分離手段と、
前記分離手段により分離されたデータに含まれる時刻情報を抽出し、前記データの前記時刻情報が挿入されている位置に基づき、同期の基準となるフレームパルスを生成して出力する時刻情報抽出部と、
前記分離手段により分離されたクロックおよび前記時刻情報抽出部から出力されるフレームパルスが入力され、前記クロックと前記フレームパルスとの何れか一方の信号を選択して出力するセレクタと、
前記セレクタから出力される信号に基づき、通信装置内の同期の基準となるクロックを発生するＰＬＬ（Phase Locked Loop）とを備え、
前記時刻情報抽出部は、前記フレームパルスが同期している基準の周波数に基づいて前記セレクタが出力する信号の選択を前記セレクタへ指示する選択信号を出力することを特徴とする通信装置。
前記時刻情報抽出部が出力する選択信号は、前記フレームパルスが同期している基準の周波数が２５ＭＨｚである場合に、前記フレームパルスを出力する指示を示すこと特徴とする請求項１に記載の通信装置。