JP6456776B2

JP6456776B2 - 遅延揺らぎ吸収方法

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Publication number: JP6456776B2
Application number: JP2015113787A
Authority: JP
Inventors: 秀徳岩下; 徹保米本; 雅弘中川; 克俊行田
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2015-06-04
Filing date: 2015-06-04
Publication date: 2019-01-23
Anticipated expiration: 2035-06-04
Also published as: JP2017005289A

Description

本発明は、パケット転送網で伝送するパケットの遅延揺らぎを吸収する技術に関する。

ＳＤＨ(Synchronous Digital Hierarchy)／ＳＯＮＥＴ(Synchronous Optical NETwork)信号をパケット化／デパケット化してパケット転送網を介して伝送する方式が規定されている（例えば、非特許文献１参照）。一般に、ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ信号をパケット化してパケット転送網を介して転送するとパケット信号の遅延ゆらぎが発生する。ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ信号は、クロックに同期されたＴＤＭ(Time Division Multiplexing)信号であるため、パケット信号に遅延ゆらぎが発生した状態でＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ信号にデパケット化することはできない。そのため、ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ信号をデパケット化する際にパケット転送網で発生した遅延ゆらぎを吸収する必要がある。

図１０は、一般的な通信システムの構成例と遅延ゆらぎ吸収方法の一例を示す。図１０において、通信システム９００は、ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ網９５１のＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ装置９０１と、ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ網９５２のＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ装置９０２とがパケット転送網９５３を介して接続されている。パケット転送網９５３は、ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ装置９０１に接続されるパケット化ノード９０３と、ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ装置９０２に接続されるデパケット化ノード９０４と、パケット化ノード９０３とデパケット化ノードとの間で送受信されるパケット信号を中継する中継ノード９０５、中継ノード９０６、中継ノード９０７および中継ノード９０８を有する。

図１０において、ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ装置９０１から出力されたＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ信号は、パケット転送網９５３の入口のパケット化ノード９０３でパケット化され、パケット転送網９５３の中継ノード９０５または中継ノード９０６、９０７および９０８を介してデパケット化ノード９０４に転送される。このとき、転送経路に応じてパケットの遅延ゆらぎが発生する。パケット転送網９５３の出口のデパケット化ノード９０４は、パケット転送網９５３から受信するパケット信号を一旦バッファに蓄積して、パケット信号が一定間隔になるように遅延ゆらぎ吸収用遅延を付加してバッファから読み出す。そして、デパケット化ノード９０４は、バッファから一定間隔で読み出したパケット信号をデパケット化してＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ信号に戻し、ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ装置９０２に出力する。

ここで、図１０の点線枠内は、ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ装置９０１からＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ装置９０２へＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ信号を送信するときに生じる遅延ゆらぎを吸収する様子を示す。

図１０（ａ）は、遅延ゆらぎが無い場合の受信パケットを示し、パケット（１）からパケット（６）は、パケット化ノード９０３でパケット化された間隔と同じ等間隔（Ｔｓ）で受信されている。ここで、ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ信号は同期信号なので、パケット化ノード９０３は等間隔でパケット化する。

図１０（ｂ）は、遅延ゆらぎが有る場合の受信パケットを示し、パケット（１）からパケット（６）は、遅延ゆらぎにより不等間隔で受信されている。

図１０（ｃ）は、一般的に行われている遅延ゆらぎを吸収する方法による受信パケットの状態を示す。図１０（ｃ）の場合、遅延ゆらぎが吸収され、パケット（１）からパケット（６）は、一定間隔になるように補正され、デパケット化されてＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ装置９０２に出力される。図１０に示した遅延ゆらぎ吸収方法は、デパケット化ノード９０４において、受信パケットをバッファに蓄積し、基準パケット（図１０の例ではパケット（１））に対して予め設定した一定時間（遅延ゆらぎ吸収用遅延Ｄ１）だけ遅らせてバッファから読み出すものである。例えば、デパケット化ノード９０４は、パケット信号の受信タイミングから遅延ゆらぎ吸収用遅延だけ遅らせてパケット（１）をバッファから読み出してデパケット化してＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ装置９０２に出力する。このように、デパケット化ノード９０４は、遅延ゆらぎ吸収用遅延だけ遅らせてバッファから読み出すことにより、パケット（１）からパケット（６）までのパケットを一定間隔でＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ装置９０２に出力することができる。

これにより、ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ装置９０２は、図１０（ｄ）に示すように、ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ信号（１）からＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ信号（６）を正常に復元することができる。なお、図１０（ｄ）では、ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ信号（１）からＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ信号（６）のように別々に記載してあるが、ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ信号はＴＤＭ信号なので、ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ信号（１）からＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ信号（６）は連続したＴＤＭ信号を構成する。

ここで、デパケット化ノード９０４は、パケット転送網９５３から受信する全てのパケットに遅延ゆらぎ吸収用遅延を適用する。そのため、パケット転送網９５３での遅延ゆらぎの発生の有無に拘らず一定の遅延時間が印加されるので、通信システムでの固定的な遅延増加となる。そのため、遅延ゆらぎ吸収用遅延は可能な限り短く設定した方がよい。しかし、遅延時間を短く設定し過ぎると、パケット転送網９５３で大きな遅延ゆらぎが発生した場合、デパケット化ノード９０４は、遅延ゆらぎを吸収しきれなくなり、大きな遅延ゆらぎを有するパケット信号のデータが消失してしまうという問題がある。

図１１は、遅延ゆらぎ吸収用遅延が小さい場合の一例を示す。図１１（ａ）は、図１０（ａ）と同様に、遅延ゆらぎが無い場合の受信パケットを示し、パケット（１）からパケット（６）は、等間隔（Ｔｓ）で受信されている。

図１１（ｂ）は、図１０（ｂ）よりも大きな遅延ゆらぎが有る場合の受信パケットの一例を示し、図１１（ｂ）のパケット（３）は、遅延ゆらぎが無い場合のパケット（３）に対して、図１０（ｂ）のパケット（３）よりも大きな遅延ゆらぎ量（Ｄ３）で受信されている。

図１１（ｃ）は、図１０（ｃ）と同様に一般的に行われている遅延ゆらぎを吸収する方法による受信パケットの状態を示す。図１１（ｃ）の例では、図１０（ｃ）と同様に、遅延ゆらぎ吸収用遅延だけ遅らせてバッファから読み出すことにより、パケット信号の間隔が一定になるようにしている。しかし、遅延ゆらぎ吸収用遅延（Ｄ２）がパケット（３）の遅延ゆらぎ量（Ｄ３）よりも短いので、パケット（３）をバッファから読み出すタイミングでは未だバッファに格納されておらず、デパケット化ノード９０４は、パケット（３）をＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ装置９０２に出力することができない。このため、ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ装置９０２は、ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ信号（３）に相当する部分のデータが無い状態になる。なお、デパケット化ノード９０４は、遅れて届いたパケット（３）は破棄する。

従来技術では、例えば図１１に示すようなパケットの消失を防ぐためパケット転送網９５３で発生すると想定される遅延ゆらぎの分布を計算して、遅延ゆらぎ吸収用遅延の遅延量を決める。

図１２は、遅延ゆらぎの発生分布の一例を示す。図１２において、横軸は遅延ゆらぎ量、縦軸は発生確率をそれぞれ示す。図１２において、遅延ゆらぎの最大値、もしくは任意のパケット廃棄率になることを許容して、遅延ゆらぎ吸収用遅延の遅延量を決定する。なお、いずれにしても、遅延ゆらぎを計算する際のネットワークモデルとして、最大通過ノード数、最大収容数および最大帯域の最大条件で計算を行う。

IETF RFC4842 Synchronous Optical Network/Synchronous Digital Hierarchy (SONET/SDH) Circuit Emulation over Packet (CEP)

従来技術では、図１１で説明したように、遅延ゆらぎ吸収用遅延よりも大きな遅延ゆらぎが発生した場合、パケットが消失するという問題が生じる。ところが、最初に構築したパケット転送網に新たにパケット転送網が構築された場合、最初のパケット転送網の遅延ゆらぎを吸収するために設定された遅延ゆらぎ吸収用遅延の遅延量よりも大きな遅延ゆらぎが発生する可能性がある。

図１３は、２つのパケット転送レイヤを有する場合の一例を示す。図１３において、図１０と同符号のブロックは図１０のブロックと同一又は同様の機能を有する。

図１３（ａ）のパターン１において、図１０のパケット転送網９５３に相当する最初に構築されたパケット転送レイヤをレイヤ１とし、レイヤ１の途中に新たなパケット転送レイヤ（レイヤ２）を構築した場合、レイヤ１の遅延揺らぎ吸収量を超過する可能性がある。つまり、最初に構築されたレイヤ１の遅延ゆらぎ吸収用遅延の遅延量はレイヤ１のみが想定されており、レイヤ２の遅延ゆらぎは考慮されていないので、新たにレイヤ２が追加された場合の遅延量は、レイヤ１における遅延ゆらぎ吸収用遅延のゆらぎ吸収量を超過する可能性がある。ここで、図１３では、第１のパケット転送網に相当するレイヤ１、第２のパケット転送網に相当するレイヤ２の２つのパケット転送網を有する例を示したが、第３のパケット転送網や第４のパケット転送網など、複数のパケット転送網を介してパケット信号を転送する場合は、経由する各パケット転送網の入力ノードと出力ノードとの間で遅延ゆらぎが発生するので、同様の問題が生じる。

図１３（ｂ）のパターン２においても、レイヤ１の途中に新たなレイヤ２を構築した場合、新たにレイヤ２が追加された場合の遅延量は、レイヤ１で設定した遅延揺らぎ吸収量を超過する可能性がある。

一方、次のような理由により、レイヤ２で発生した遅延揺らぎをレイヤ２のノードで吸収することは難しい。

図１４は、複数のＳＤＨ信号やＥｔｈｅｒｎｅｔ(登録商標)信号をパケット転送網９５３で転送する例を示す。図１４において、複数のＳＤＨ信号やＥｔｈｅｒｎｅｔ信号をパケット転送網９５３で転送する場合、レイヤ２の入力ノード９２１に入力されるパケット信号の間隔は一定ではない。そのため、レイヤ２の出力ノード９２３で遅延揺らぎを吸収する際に一定間隔で出力しても、それは遅延揺らぎを吸収したことにはならない。元のパケット信号の間隔が一定ではないからである。

本発明に係る遅延揺らぎ吸収方法は、パケット転送網におけるパケット信号の遅延揺らぎを吸収することを目的とする。

第１の発明は、ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ装置から入力するＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ信号をパケット化してパケット転送網に送信する送信側のノードと、パケット転送網から受信するパケット信号をＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ信号に変換してＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ装置に出力する受信側のノードと、を有するシステムにおいて、送信側のノードからパケット転送網を介して転送されるパケット信号の遅延ゆらぎを受信側のノードで吸収する遅延ゆらぎ吸収方法であって、送信側のノードは、時間的に前後してパケット化するパケット信号の間隔を計測し、計測値を時間的に一つ後のパケット信号のヘッダに格納してパケット転送網に送信するときに、パケット転送網に送信するパケット信号に送信順序を示すシーケンス番号を付与し、受信側のノードは、パケット転送網を介して送信側のノードから受信するパケット信号をバッファに蓄積し、最初に受信したパケット信号については、当該パケット信号のヘッダに格納された計測値に予め決められた固定遅延時間を加算した時間だけ遅延させたタイミングで当該パケット信号をバッファから読み出し、２番目以降に受信したパケット信号については、当該パケット信号のヘッダに格納された計測値の時間だけ遅延させたタイミングで当該パケット信号をバッファから読み出すときに、時間的に前後するパケット信号のシーケンス番号が連続しているか否かを確認し、シーケンス番号が連続していないパケット信号がある場合、次にシーケンス番号が連続するパケット信号のうち最初のパケット信号を固定遅延時間だけ遅らせてバッファから読み出すことを特徴とする。

本発明に係る遅延揺らぎ吸収方法は、パケット信号のヘッダにパケット間隔を復元するための情報を付与して転送することにより、パケット転送網におけるパケット信号の遅延揺らぎを吸収することができる。

上位概念の遅延ゆらぎ吸収方法の一例を示す図である。上位概念のパケット化ノードの一例を示す図である。上位概念のデパケット化ノードの一例を示す図である。第１実施形態の遅延ゆらぎ吸収方法の一例を示す図である。第１実施形態におけるパケット化ノードの一例を示す図である。第１実施形態におけるデパケット化ノードの一例を示す図である。第２実施形態の遅延ゆらぎ吸収方法の一例を示す図である。第２実施形態におけるパケット化ノードの一例を示す図である。第２実施形態におけるデパケット化ノードの一例を示す図である。一般的な通信システムの構成例と遅延ゆらぎ吸収方法の一例を示す図である。遅延ゆらぎが小さい場合の一例を示す図である。遅延ゆらぎの発生分布の一例を示す図である。第２パケット網を有する場合の一例を示す図である。従来技術の課題の一例を示す図である。

以下、図面を参照して本発明に係る遅延揺らぎ吸収方法の実施形態について説明する。
［ネットワーク構成］
図１は、本実施形態で説明するネットワーク構成の一例を示す。なお、図１は、従来技術で説明した図１４のレイヤ２部分に着目した図である。図１において、図１４と同符号のブロックは、図１４と同一又は同様の機能を有する。図１において、従来技術の図１４と異なる部分は、レイヤ１の中継ノード９０６からレイヤ２への入口の入力ノード１０１、及び、レイヤ２からレイヤ１に出力される出力側の出力ノード１０２である。また、本実施形態では、入力ノード１０１と出力ノード１０２との通信について説明するが、同じレイヤ２の中継ノード１０３および中継ノード１０４についても、入力ノード１０１および出力ノード１０２と同様の機能を有する。

図１において、入力ノード１０１は、レイヤ１の中継ノード９０６から入力されるパケット信号のヘッダに出力ノード１０２がパケット間隔を復元可能な情報を付与し、レイヤ２内のパケット転送網にパケット信号を転送する。そして、入力ノード１０１が転送したパケット信号は、レイヤ２の中継ノード９２２または中継ノード９２４を介して出力ノード１０２で受信される。

出力ノード１０２は、レイヤ２のパケット転送網から受信するパケット信号を一旦バッファに蓄積する。そして、出力ノード１０２は、バッファに蓄積されたパケット信号からヘッダに付与されているパケット間隔を復元するための情報を抽出し、当該情報に基づいてバッファから読み出したパケット信号を中継ノード９０７に転送する。

このようにして、本実施形態の出力ノード１０２は、入力ノード１０１に中継ノード９０６から入力されるパケット信号のパケット間隔と同じ間隔になるように、受信したパケット信号のパケット間隔を調整して中継ノード９０７にパケット信号を転送することができる。

図２は、図１に示した入力ノード１０１の一例を示す。図２において、入力ノード１０１は、Ｏ／Ｅ(Optical/Electrical)変換部２０１、ＰＨＹ(PHYsical)処理部２０２、パケット化処理部２０３、間隔情報生成部２０４、間隔情報付与部２０５、ＰＨＹ処理部２０６およびＥ／Ｏ変換部２０７を有する。

Ｏ／Ｅ変換部２０１は、光信号を電気信号に変換する。

ＰＨＹ処理部２０２は、所定の変復調方式によりデジタルデータを変復調する物理層の処理を行う。

パケット化処理部２０３は、ＰＨＹ処理部２０２が出力するデジタルデータに対して、転送先に応じた送信先アドレス、送信元アドレスなどのヘッダ情報を付加してパケット化する処理を行う。なお、本実施形態のパケット化処理部２０３は、中継ノード９０６から転送されたパケット信号を抽出して間隔情報付与部２０５に出力する。

間隔情報生成部２０４は、パケット化処理部２０３がパケット信号を入力したタイミングに応じてパケット信号の間隔を受信側で復元可能な情報（パケット間隔復元情報と称する）を間隔情報付与部２０５に出力する。

間隔情報付与部２０５は、間隔情報生成部２０４が出力するパケット間隔復元情報をパケット信号のヘッダに付与する。

ＰＨＹ処理部２０６は、ＰＨＹ処理部２０２と同様に、間隔情報付与部２０５が出力するパケット間隔復元情報が付与されたパケット信号を変調する物理層の処理を行う。

Ｅ／Ｏ変換部２０７は、電気信号を光信号に変換する処理を行って、中継ノード９０７に出力する。

このように、入力ノード１０１は、入力されるパケット信号のパケット間隔を受信側で復元可能な情報を、パケット信号に付与してパケット転送網に転送する。

図３は、図１に示した出力ノード１０２の一例を示す。図３において、出力ノード１０２は、Ｏ／Ｅ変換部３０１、ＰＨＹ処理部３０２、パケット化処理部３０３、バッファ３０４、パケット間隔復元部３０５、ＰＨＹ処理部３０６およびＥ／Ｏ変換部３０７を有する。

Ｏ／Ｅ変換部３０１は、図２に示したＯ／Ｅ変換部２０１と同様に、光信号を電気信号に変換する。

ＰＨＹ処理部３０２は、図２に示したＰＨＹ処理部２０２と同様に、所定の変復調方式によりデジタルデータを変復調する物理層の処理を行う。

パケット化処理部３０３は、図２に示したパケット化処理部２０３と同様に、ＰＨＹ処理部３０２が出力するデジタルデータに対して、転送先に応じた送信先アドレス、送信元アドレスなどのヘッダ情報を付加してパケット化する処理を行う。なお、本実施形態のパケット処理部３０３は、レイヤ２の中継ノード９２２又は中継ノード９２４から転送されたパケット信号を抽出してバッファ３０４に出力する。同時に、パケット処理部３０３は、パケット信号のヘッダに格納されているパケット間隔復元情報を抽出してパケット間隔復元部３０５に出力する。

バッファ３０４は、パケット化処理部３０３から出力されるパケット信号を一時的に蓄積するメモリである。

パケット間隔復元部３０５は、パケット化処理部３０３から受け取るパケット間隔復元情報に基づいて、バッファ３０４に蓄積されているパケット信号を読み出すタイミングを制御する。

ＰＨＹ処理部３０６は、図２に示したＰＨＹ処理部２０６と同様に、バッファ３０４から読み出されるパケット信号に対して変調などの物理層の処理を行う。

Ｅ／Ｏ変換部３０７は、図２に示したＥ／Ｏ変換部２０７と同様に、電気信号を光信号に変換する処理を行って、中継ノード９０７に出力する。

このように、出力ノード１０２は、パケット転送網から受信するパケット信号を一時的にバッファ３０４に蓄積し、パケット信号のヘッダに格納されたパケット間隔復元情報に基づいて、パケット信号をバッファ３０４から読み出すタイミングを制御する。これにより、出力ノード１０２は、入力ノード１０１に入力されるパケット信号の間隔と同じ間隔でパケット信号を出力することができ、レイヤ２における遅延ゆらぎを吸収することができる。
［第１実施形態］
図４は、図１で説明した上位概念の実施形態におけるパケット間隔復元情報の第１実施形態を示す。なお、図４に示した入力ノード１０１ａおよび出力ノード１０２ａは、図１に示した入力ノード１０１および出力ノード１０２と同様の機能を有する。また、レイヤ２の中継ノード１０３ａおよび中継ノード１０４ａは、入力ノード１０１ａおよび出力ノード１０２ａと同様の機能を有し、レイヤ１に接続される場合、入力ノード１０１ａおよび出力ノード１０２ａと同様に動作する。

図４において、通信システムは、レイヤ２の各ノード（入力ノード１０１ａ、中継ノード１０３ａ、中継ノード１０４ａおよび出力ノード１０２ａ）に共通の基準時刻を供給する基準時計部１０５を有する。これにより、入力ノード１０１ａ、中継ノード１０３ａ、中継ノード１０４ａおよび出力ノード１０２ａの時刻は同期されている。

本実施形態では、図２で説明したパケット間隔復元情報として、時刻情報を用いる。例えば、図４に示した入力ノード１０１ａは、レイヤ１の中継ノード９０６から受信するパケット信号を入力した時刻（入力時刻）を示す情報を当該パケット信号のヘッダに付与する。図４の例では、パケット（１）のヘッダには入力時刻(00:01)、パケット（２）のヘッダには入力時刻(00:02)、パケット（３）のヘッダには入力時刻(00:05)、パケット（４）のヘッダには入力時刻(00:07)がそれぞれ付与される。ここで、入力時刻は、分かり易いように秒単位で示してあるが、実際には通信速度に応じてｍｓｅｃやμｓｅｃオーダーの時刻が用いられる。

一方、出力ノード１０２ａは、受信するパケット信号を一旦バッファに蓄積して、パケット信号のヘッダに付与された入力時刻を示す情報に基づいて、予め決められたネットワーク遅延等の固定遅延時間αを入力時刻に加算した時刻にパケット信号をバッファから読み出してレイヤ１の中継ノード９０７に出力する。ここで、出力ノード１０２ａの時刻と入力ノード１０１の時刻とは基準時計部１０５により同期されている。例えば図４の場合、固定遅延時間αを00:03秒として、パケット（１）からパケット（４）の各パケットのヘッダに格納された入力時刻に00:03秒を加算した時刻に、パケット（１）からパケット（４）はそれぞれバッファから読み出されて中継ノード９０７に出力される。図４において、出力ノード１０２ａのバッファに蓄積されているパケット（１）のヘッダには入力時刻(00:01)が格納されているので、出力ノード１０２ａは、入力時刻に固定遅延時間α（00:03秒）を加算した時刻(00:04)にバッファからパケット（１）を読み出して中継ノード９０７に出力する。また、パケット（２）のヘッダには入力時刻(00:02)が格納されているので、出力ノード１０２ａは、入力時刻に固定遅延時間α（00:03秒）を加算した時刻(00:05)にバッファからパケット（２）を読み出して中継ノード９０７に出力する。同様に、パケット（３）のヘッダには入力時刻(00:05) が格納されているので、出力ノード１０２ａは、入力時刻に固定遅延時間α（00:03秒）を加算した時刻(00:08)にバッファからパケット（３）を読み出して中継ノード９０７に出力する。また、パケット（４）のヘッダには入力時刻(00:07) が格納されているので、出力ノード１０２ａは、入力時刻に固定遅延時間α（00:03秒）を加算した時刻(00:10)にバッファからパケット（４）を読み出して中継ノード９０７に出力する。

このように、出力ノード１０２ａは、パケット転送網から受信するパケット信号のヘッダに格納された入力時刻を示す情報に基づいて、パケット信号をバッファから読み出すタイミングを制御する。これにより、出力ノード１０２ａは、入力ノード１０１ａに入力されるパケット信号の間隔と同じ間隔でパケット信号を出力することができ、レイヤ２における遅延ゆらぎを吸収することができる。

なお、本実施形態では、入力時刻の情報を用いたが、パケット化するときの時刻や出力するときの時刻など、予め決められた処理を行うときの時刻（処理時刻）であれば同様に使用することができる。

図５は、図４に示した入力ノード１０１ａの一例を示す。なお、図５において、図２に示した入力ノード１０１と同符号のブロックは、図２のブロックと同一又は同様の機能を有する。図５に示す入力ノード１０１ａは、間隔情報生成部２０４および間隔情報付与部２０５の代わりに、計時部２１１および時刻付与部２１２を有する点で図２に示す入力ノード１０１と相違する。図５の入力ノード１０１ａにおいて、図２に示した間隔情報生成部２０４は図５に示した計時部２１１に対応し、図２に示した間隔情報付与部２０５は図５に示した時刻付与部２１２に対応する。

計時部２１１は、図４に示した基準時計部１０５から受信する基準時刻に同期した時を刻み、時刻を時刻付与部２１２に出力する。

時刻付与部２１２は、計時部２１１が出力する時刻を入力時刻としてパケット化処理部２０３が出力するパケット信号のヘッダに付与する。

このようにして、ＰＨＹ処理部２０６およびＥ／Ｏ変換部２０７を介して転送するパケット信号のヘッダには、当該パケット信号の入力時刻を示す情報が付与される。ここで、図５の例では、入力時刻は、厳密には時刻付与部２１２にパケット化処理部２０３からパケット信号が入力された時刻であるが、点線で示したように、パケット化処理部２０３が時刻付与部２１２にパケット信号を出力したタイミングを計時部２１１に出力するようにしてもよい。これにより、パケット化処理部２０３がパケット信号を入力した時刻が計時部２１１から時刻付与部２１２に出力され、時刻付与部２１２がヘッダに当該入力時刻を示す情報をパケット信号に付与することができる。

図６は、図４に示した出力ノード１０２ａの一例を示す。なお、図６において、図３に示した出力ノード１０２と同符号のブロックは、図３のブロックと同一又は同様の機能を有する。図６に示す出力ノード１０２ａは、パケット間隔復元部３０５の代わりに、時刻情報読出部３１１、計時部３１２および読出制御部３１３を有する点で図３に示す出力ノード１０２と相違する。図６の出力ノード１０２ａにおいて、図３に示したパケット間隔復元部３０５は図６に示した時刻情報読出部３１１、計時部３１２および読出制御部３１３に対応する。

時刻情報読出部３１１は、パケット化処理部３０３が出力するパケット信号のヘッダに格納された入力時刻を示す情報を読み出す。

計時部３１２は、図４に示した基準時計部１０５に同期した時刻を出力する。

読出制御部３１３は、時刻情報読出部３１１が出力するパケット信号のヘッダに格納された入力時刻に予め設定された固定遅延時間αを加算した時刻（読出時刻と称する）を求める。そして、読出制御部３１３は、計時部３１２が出力する時刻が読出時刻になったときに、当該入力時刻が格納されたヘッダを有するパケット信号をバッファ３０４から読み出して、ＰＨＹ処理部３０６およびＥ／Ｏ変換部３０７を介して中継ノード９０７にパケット信号を出力する。

このように、出力ノード１０２ａは、パケット転送網から受信するパケット信号を一時的にバッファ３０４に蓄積し、パケット信号のヘッダに格納された入力時刻に固定遅延時間αを加算した時刻にパケット信号をバッファ３０４から読み出す。これにより、出力ノード１０２ａは、入力ノード１０１ａに入力されるパケット信号の間隔と同じ間隔でパケット信号を出力することができ、レイヤ２における遅延ゆらぎを吸収することができる。
［第２実施形態］
図７は、図１で説明した上位概念の実施形態におけるパケット間隔復元情報の第２実施形態を示す。なお、図７に示した入力ノード１０１ｂおよび出力ノード１０２ｂは、図１に示した入力ノード１０１および出力ノード１０２と同様の機能を有する。また、レイヤ２の中継ノード１０３ｂおよび中継ノード１０４ｂは、入力ノード１０１ｂおよび出力ノード１０２ｂと同様の機能を有し、レイヤ１に接続される場合、入力ノード１０１ｂおよび出力ノード１０２ｂと同様に動作する。

本実施形態では、図１で説明したパケット間隔復元情報として、パケットの間隔時間を用いる。例えば、図７に示した入力ノード１０１ｂは、レイヤ１の中継ノード９０６から受信するパケット信号の間隔を計測した時間（間隔時間）を示す情報を当該パケット信号のヘッダに付与する。ここで、第１実施形態で説明したように、パケット信号の入力時刻の差を計測してパケットの間隔時間を示す情報としてもよいし、パケット信号が入力されたタイミングから次のパケット信号が入力されるタイミングまでをカウンタでカウントし、カウンタによるカウント値をパケットの間隔時間を示す情報としてもよい。

図７の例では、入力ノード１０１ｂは、パケット（１）とパケット（２）との間隔時間ｔ１を計測して、パケット（２）のヘッダに間隔時間ｔ１を付与する。次に、入力ノード１０１ｂは、パケット（２）とパケット（３）との間隔時間ｔ２を計測して、パケット（３）のヘッダに間隔時間ｔ２を付与する。同様に、入力ノード１０１ｂは、パケット（３）とパケット（４）との間隔時間ｔ３を計測して、パケット（４）のヘッダに間隔時間ｔ３を付与する。ここで、間隔時間ｔ１からｔ３をカウンタでカウントする場合、入力ノード１０１ｂは、カウンタのカウント値（例えばｔ１が300カウント、ｔ２が900カウント、ｔ３が600カウント）をヘッダに付与する。或いは、第１実施形態で説明したように、入力ノード１０１ｂは、各パケット信号の入力時刻を取得して、各パケット信号の入力時刻の時間差（例えばｔ１が１秒、ｔ２が３秒、ｔ３が２秒）をヘッダに付与してもよい。なお、この場合、時間差を計測できればよいので、図４に示した第１実施形態のように、入力ノード１０１ｂの内部の計時部を基準時計部１０５に同期させる必要はない。

一方、出力ノード１０２ｂは、受信するパケット信号を一旦バッファに蓄積する。そして、先ず、予め決められたネットワーク遅延や後段のパケット信号の遅延が増加した場合に対応できるように、固定遅延時間αだけ遅らせた時間をバッファからの読み出し時間とする（調整１）。そして、出力ノード１０２ｂは、最初のパケット信号（図７の例ではパケット（１））を受信タイミングから固定遅延時間αだけ遅らせたタイミングでバッファから読み出す。次に、出力ノード１０２ｂは、パケット（１）の読出しタイミングを基準として、次のパケット（２）のヘッダに付与されたパケットの間隔時間だけ遅らせたタイミングで、バッファに蓄積されているパケット（２）を読み出す。さらに、出力ノード１０２ｂは、パケット（２）の読出しタイミングを基準として、次のパケット（３）のヘッダに付与されたパケットの間隔時間だけ遅らせたタイミングで、バッファに蓄積されているパケット（３）を読み出す。同様に、出力ノード１０２ｂは、パケット（３）の読出しタイミングを基準として、次のパケット（４）のヘッダに付与されたパケットの間隔時間だけ遅らせたタイミングで、バッファに蓄積されているパケット（４）を読み出す。

このようにして、出力ノード１０２ｂは、入力ノード１０１ｂが中継ノード９０６から受信するパケット（１）からパケット（４）の間隔と同じ間隔で、パケット（１）からパケット（４）を中継ノード９０７に出力することができる。

なお、図７の説明では、出力ノード１０２ｂは、先ず、パケット（１）からパケット（４）を固定遅延時間αだけ遅らせるようにしたが、基準となるパケット信号がパケット（１）の場合は、パケット（１）だけバッファから読み出すタイミングを固定遅延時間αだけ遅らせればよい。そして、後続のパケット（２）からパケット（４）は、それぞれ１つ前のパケット信号を基準にしてバッファから読み出すようにすればよい。

このように、出力ノード１０２ｂは、パケット転送網から受信するパケット信号のヘッダに格納されたパケットの間隔時間を示す情報に基づいて、パケット信号をバッファから読み出すタイミングを制御する。これにより、出力ノード１０２ｂは、入力ノード１０１ｂに入力されるパケット信号の間隔と同じ間隔を復元してパケット信号を出力することができ、レイヤ２における遅延ゆらぎを吸収することができる。

図８は、図７に示した入力ノード１０１ｂの一例を示す。なお、図８において、図２に示した入力ノード１０１と同符号のブロックは、図２のブロックと同一又は同様の機能を有する。図８に示す入力ノード１０１ｂは、間隔情報生成部２０４および間隔情報付与部２０５の代わりに、間隔カウンタ２２１およびパケット間隔付与部２２２を有する点で図２に示す入力ノード１０１と相違する。図８の入力ノード１０１ｂにおいて、図２に示した間隔情報生成部２０４は図８に示した間隔カウンタ２２１に対応し、図２に示した間隔情報付与部２０５は図８に示したパケット間隔付与部２２２に対応する。

間隔カウンタ２２１は、Ｏ／Ｅ変換部２０１およびＰＨＹ処理部２０２を介してパケット化処理部２０３にパケット信号が入力されるタイミングと、次のパケット信号が入力されるタイミングとの間隔を内部のクロックでカウントする。そして、間隔カウンタ２２１は、カウント値をパケット間隔付与部２２２に出力する。

パケット間隔付与部２２２は、間隔カウンタ２２１が出力するカウント値をパケット信号（間隔をカウントする２つのパケット信号の後段のパケット信号）のヘッダに付与し、ＰＨＹ処理部２０６およびＥ／Ｏ変換部２０７を介してパケット信号を転送する。ここで、図８の点線枠で示したように、パケット間隔付与部２２２にシーケンス番号付与部２５１を設け、パケット信号を出力する順番を示すシーケンス番号をパケット信号のヘッダに付与するようにしてもよい。これにより、受信側の出力ノード１０２ｂは、パケット転送網でパケット信号が消失したか否かを判別することができる。

このようにして、ＰＨＹ処理部２０６およびＥ／Ｏ変換部２０７を介して転送するパケット信号のヘッダにはパケットの間隔時間を示す情報が付与されている。

図９は、図７に示した出力ノード１０２ｂの一例を示す。なお、図９において、図３に示した出力ノード１０２と同符号のブロックは、図３のブロックと同一又は同様の機能を有する。図９に示す出力ノード１０２ｂは、パケット間隔復元部３０５の代わりに、間隔情報読取部３２１および読出制御部３２２を有する点で図３に示す出力ノード１０２と相違する。図９の出力ノード１０２ｂにおいて、図３に示したパケット間隔復元部３０５は図９に示した間隔情報読取部３２１および読出制御部３２２に対応する。

間隔情報読取部３２１は、パケット化処理部３０３が出力するパケット信号のヘッダに格納されたパケットの間隔時間を示す情報を読み出す。ここで、図９の点線枠で示したように、間隔情報読取部３２１にシーケンス番号確認部３５１を設け、受信するパケット信号に付与されているシーケンス番号の抜けの有無を確認するようにしてもよい。そして、間隔情報読取部３２１は、シーケンス番号に抜けがある場合（パケット信号の消失がある場合に相当）、読出制御部３１３ｂに通知する。

読出制御部３２２は、図６に示した読出制御部３１３と同様に、バッファ３０４に蓄積されたパケット信号を読み出して、ＰＨＹ処理部３０６およびＥ／Ｏ変換部３０７を介して中継ノード９０７に出力する制御を行う。例えば、読出制御部３２２は、図７で説明したように、基準となる最初のパケット信号を予め設定された固定遅延時間αだけ遅らせてバッファ３０４から読出し、後続のパケット信号は、それぞれのヘッダに格納されたパケットの間隔時間だけ１つ前のパケット信号から遅らせてバッファ３０４から読み出す。ここで、間隔情報読取部３２１のシーケンス番号確認部３５１からシーケンス番号の抜けが通知された場合、読出制御部３２２は、シーケンス番号の抜けが通知されたパケット信号の次のパケット信号を新たな基準として固定遅延時間αだけ遅らせてバッファ３０４から読み出す。なお、後続のパケット信号は、パケットの間隔時間だけ新たに基準となったパケット信号から遅らせてバッファ３０４から読み出す。

このように、出力ノード１０２ｂは、パケット転送網から受信するパケット信号を一時的にバッファ３０４に蓄積し、パケット信号のヘッダに格納されたパケットの間隔時間および固定遅延時間αとに基づいてバッファ３０４に蓄積されたパケット信号を読み出す。これにより、出力ノード１０２ｂは、入力ノード１０１ｂに入力されるパケット信号の間隔と同じ間隔でパケット信号を出力することができ、レイヤ２における遅延ゆらぎを吸収することができる。

また、本実施形態に係る出力ノード１０２ｂは、パケット信号が消失した場合でも、消失したパケット信号の次のパケット信号を新たな基準として、入力ノード１０１ｂに入力されるパケット信号の間隔と同じ間隔でパケット信号を出力することができる。

以上、各実施形態で説明したように、本発明に係る遅延ゆらぎ吸収方法は、パケット信号のヘッダにパケット間隔を復元するための情報を付与して転送することにより、パケット転送網におけるパケット信号の遅延揺らぎを吸収することができる。

１０１，１０１ａ，１０１ｂ・・・入力ノード；１０２，１０２ａ，１０２ｂ・・・出力ノード；１０５・・・基準時計部；２０１，３０１・・・Ｏ／Ｅ；２０２・・・ＰＨＹ；２０３，３０３・・・パケット化処理部；２０４・・・間隔情報生成部；２０５・・・間隔情報付与部；２０６，３０６・・・ＰＨＹ；２０７，３０７・・・Ｅ／Ｏ；２１１・・・計時部；２１２・・・時刻付与部；２２１・・・間隔カウンタ；２２２・・・パケット間隔付与部；２５１・・・シーケンス番号付与部；３０４・・・バッファ；３０５・・・パケット間隔復元部；３１１・・・時刻情報読出部；３１２・・・計時部；３１３，３１３ｂ・・・読出制御部；３２１・・・間隔情報読取部；３５１・・・シーケンス番号確認部；９００・・・通信システム；９０１，９０２・・・ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ装置；９０３・・・パケット化ノード；９０４・・・デパケット化ノード；９０５，９０６，９０７，９０８・・・中継ノード；９５３・・・パケット転送網；９５１，９５２・・・ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ網

Claims

ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ装置から入力するＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ信号をパケット化してパケット転送網に送信する送信側のノードと、前記パケット転送網から受信するパケット信号をＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ信号に変換してＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ装置に出力する受信側のノードと、を有するシステムにおいて、前記送信側のノードから前記パケット転送網を介して転送されるパケット信号の遅延ゆらぎを前記受信側のノードで吸収する遅延ゆらぎ吸収方法であって、
前記送信側のノードは、時間的に前後してパケット化するパケット信号の間隔を計測し、計測値を時間的に一つ後のパケット信号のヘッダに格納して前記パケット転送網に送信するときに、前記パケット転送網に送信するパケット信号に送信順序を示すシーケンス番号を付与し、
前記受信側のノードは、前記パケット転送網を介して前記送信側のノードから受信するパケット信号をバッファに蓄積し、最初に受信したパケット信号については、当該パケット信号のヘッダに格納された前記計測値に予め決められた固定遅延時間を加算した時間だけ遅延させたタイミングで当該パケット信号を前記バッファから読み出し、２番目以降に受信したパケット信号については、当該パケット信号のヘッダに格納された前記計測値の時間だけ遅延させたタイミングで当該パケット信号を前記バッファから読み出すときに、時間的に前後するパケット信号のシーケンス番号が連続しているか否かを確認し、シーケンス番号が連続していないパケット信号がある場合、次にシーケンス番号が連続するパケット信号のうち最初のパケット信号を前記固定遅延時間だけ遅らせて前記バッファから読み出す
ことを特徴とする遅延ゆらぎ吸収方法。