JPH03125530A - データストリーム回復方法及び通信システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は通信網に係り、特に自己回復（ｓｅｌｒ−ｈｅ
ａｌｉｎｇ）通信網に関する。

（従来技術） 自己回復網は、何年にもわたる多くの研究の課題であっ
た。この研究の大部分は、通信網内において故障した通
信リンクを迅速に検出し、この故障した通信リンクから
のトラフィックを別の通信リンクに自動的に振り向ける
ことができる通信網を構成しようとする点に集中された
。この自己回復網の１つは、シー・ウィルソン（Ｃ，Ｗ
ｉ　ｌ５ｏｎ）によるテレフォニー（Ｔｅｌｅｔｈｏｎ
ｙ）　、Ｖｏｌ、２１５　、Ｎｏ、　１５８　、　Ｏｃ
ｔ　、　　１９Ｈ２ｐｐ、４３−４７において［ビフオ
アザコンブレイン　ロールズ　イン・・・Ｊ　（Ｂｅｆ
□ｒｅ　ｔｈｅ　Ｃｏｍｐｌａｉｎｔ　Ｒｏｌｌｓ　Ｉ
ｎ、　、　、　）　ｊなる論文に記載されている。この
論文は起こり得る故障を保証するためのリング網の使用
を記載している。

特に、トラフィックは、連続リングに沿って１つのノー
ドから次のノードへ自己回復網を通して送られる。もし
も、この連続リング内におけるリンクが故障すると、こ
の故障したリンクを渡って送られる必要のあるトラフィ
ックが逆向きにリングを巡って送られて故障リンクの反
対側の行き先ノードについに達することになる。これに
より自己回復網内に余分の遅れが生じ、そして、この故
障リンクにより通常板われたトラフィックを運ぶために
使用されなければならないリンクが混雑させられる。自
己回復網の大部分の他の仕事も、上記の論文に記載され
ているように、一方向又は別方向で故障リンクを巡りト
ラフィックを再び送る点に集中された。上記の方法の全
ては、しかし、通信リンクが故障したということを通信
機に知らせるに必要な遅れを導入する。更に、残りの健
全な線に関する混雑問題は、これらの自己回復網の多く
において導入される。それは、これらが故障りンクのた
めに今度は別のトラフィックを扱わなければならないか
らである。従来技術に残っている問題はｒ（ｉ）迅速、
即ち、故障リンクを巡りトラフィックを再び送るために
送信ノードを知らせる時間を必要としない、（２）故障
の通信リンクにより通常は搬送されるトラフィックを健
全な通信リンクが運ぶように要求することにより、この
健全な通信リンクを混雑させない、及び（３）余分な冗
長リンクを必要としない自己回復網を提供することであ
る。

（発明の概要） 従来技術の上記の問題は、はぼ瞬間的な自己回復通信路
網に関する本発明により解決された。本発明の自己回復
通信路網では、複数Ｎ個の源からのデータストリームが
符号化されてＮ＋Ｍ個の符号化ストリームを発生し、こ
の各符号化ストリームは各々別々の通信リンクを介して
伝送される。

この符号化ストリームは受信機により受信され、そして
、Ｎ＋Ｍ個の符号化ストリームのどのＭ個も独特な仕方
で複号化されて元のＮ個のデータストリームを発生し、
それにより、Ｍ＋Ｎ個の通信リンクの内でＭ個までの同
時の故障に対する保護が与えられる。更に一般的な実施
例では、どの通信網構造も、その方法を利用するために
論理的な点対点描造に変換され、そして、この方法によ
り分配記憶システムも保護される。

（実施例の説明） 第１図はｒ（ｉ）複数３個の例示的なデジタル０ データストリームｄｄ　　及びｄ３を発生し、１　ゝ　
　２ 及び、それぞれ線１１０ないし１１２を介して各データ
ストリームを伝送する源ノード１０１、（２）線１１０
ないし１１２からその３つのデータストリームｄ１〜ｄ
３を同時に受信して、それから例示的な５個の符号化ス
トリームＣ１〜Ｃ５を発生するエンコーダ１０３、（３
）各々がその５個の符号化ストリーム０１〜Ｃ５のそれ
ぞれを遠隔の場所へ伝送するための通信リンク１０５〜
１０９、（４）遠隔の場所でこの例示的な５個の符号化
ストリーム０１〜Ｃ５を複号化してその３つのデータス
トリームｄｌ−ｄ３を再び発生上及び、（５）その３つ
のデータストリームを受信するために行き先ノード１０
２を有する本発明の自己回復網の例示的な実施例を示す
。説明のために、全てのデータは、源ノード１０１から
行き先ノード１０２に流れると仮定するが、実際のシス
テムではデータはどの２つのノードの間でも両方向に流
れ得る。これは、ノード間の接続が全二重式となり得る
からである。更に、エンコーダ１０１ ３と源ノード１０１は、デコーダ１０４と行き先ノード
１０２のように物理的に同じ場所に配置することができ
る。

動作において、源ノード１０１から行き先ノード１０２
に伝送されるべき例示的な３つのデジタルデータストリ
ームｄ１〜ｄ３は、源ノード１０１におけるユーザの装
置要素により発生される。

エンコーダ１０３は、データストリームｄ１〜ｄ３を符
号化してそこから５個の符号化ストリームｃ１〜ｃ５を
発生する。この各符号化ストリームは、それぞれ通信リ
ンク１０５ないし１０９のそれぞれを介してデコーダ１
０４に伝送される。

この５個の符号化ストリーム０１〜Ｃ５がデコーダ１０
４で受信されると、その３つの元のデータストリームｄ
ｌ−ｄ３は、そのデコーダに到達する符号化ストリーム
０１〜Ｃ５のとの３個以上からも再生される。３個のデ
ーラス１リームｄ１〜ｄ３の各々は次に線１１３ないし
１１５のそれぞれを介して行き先ノード１０２に供給さ
れる。

５個の通信リンク１０５ないし１０９の全てが２ 正しく機能しているときに、デコーダは単に、例えば、
符号化ストリームＣ１〜Ｃ５を単に複号化し、元の３個
のデータストリームｄ１〜ｄ３を発生しながら、残りの
２つのデータストリームを廃棄する。更に、単に説明の
ために本明細書においては、ｃ　　Ｓｃ　　及びＣ３が
ｄｌ、ｄ２及びｄ３２ にそれぞれ同一であるように符号が設計されていると仮
定するが、これに限定されることはない。

それ故、自己回復網が正しく機能し、即ち、通信リンク
１０５ないし１０９のどれもが故障していないとき、符
号化は全然行う必要はなく、デコーダ１０４は、単に符
号化ストリームＣ１、Ｃ２及びＣ３の各々を行き先ノー
ド１０２に対しそれぞれ別々の線１１３．１１４．１１
５を介して供給しながら到来する符号化ストリームＣ４
およびＣ５を廃棄する。

通信リンクの１つ、例えば、リンク１０７が故障すると
、デコーダ１０４は、リンク１０７に関する同期消失の
ような搬送波の消失又は何らかの他のパラメータの消失
を検出する。デコーダ１０３ ４は、上記のように、Ｃ１、Ｃ２がｄ、、（Ｔ２にそれ
ぞれ等しい場合に、残りの４個の符号化ストリームＣＣ
ＣおよびＣ５の内の任意の ｌ　ゝ　　２　ゝ　　４ ３つを複号化することによって消失した符号化ストリー
ムＣ従って、ｄ３を直ちに供給する＝１ とができる。例えば、通信リンク］０５ないし１０９が
正しく機能していたときに、Ｃ３の回復によりｄ３が生
じる。更に、通信リンク１０５ないし１０７の内の２つ
が故障しても、デコーダ１０４は残りの３つの符号化ス
トリームを復複号化することによって元の３つのデータ
ストリームを回復することができる。一般に、Ｎ個のデ
ータストリーム、この例では３つ（ｄ１〜ｄａ）が使用
されてＮ＋Ｍ符号化ストリーム、この例では５個（０１
〜Ｃ５）を発生すると、デコーダ１０４は残りの符号化
ストリームのどのＮ個からもＮ個のデータストリームを
回復することができる。このことは、以下に述べる例示
的な符号化及び符号化アルゴリズムを調べることによっ
て分かる。

この３つの例示的なデータストリームの各々は、４ 例示的なタイムスロットに分割することができる。

この場合、各タイムスロットは、データ数字を含んでも
よい。この１つのタイムスロットを考慮すると、別のデ
ータ記号が線１１０ないし１１２の各々に存在する。エ
ンコーダの動作は、マトリクス乗算Ｃ−ＧＤとして見る
みることができる。ここでＤは、線１１０．１１１及び
１１２からのデータ記号よりなるＮ個の記号の列ベクト
ルであり、Ｇは、符号を定義する一定の（Ｎ＋Ｍ）ｘＮ
の生成マトリクスであり、Ｃは、Ｎ＋Ｍの記号列ベクト
ルであり、Ｎ＋Ｍの記号列ベクトルの各符号は通信リン
ク１０５ないし１０９のそれぞれを介して伝送される各
々の符号化記号を表す。マトリクス乗算は、３個のデー
タストリームと５個の荀号化ストリームを有する第１図
の例示的なシステムの場合に以下の式１に示しである。

（以下余白） ５ ここで（°）は１対応するデータストリームにおける例
示的なタイムスロット中に現れる５桁の記号を表し、即
ち、ｄｌｏはデータストリームｄ１における５桁の記号
を表す。受は入れ可能なりの値は、後で本明細書で述べ
る。式１のＧマトリクスの上部における３ｘ３の恒等マ
トリクスと、Ｇマトリクスの底部の２つの行としてＰと
示した２ｘ３（一般にＭ　ｘ　Ｎ　）のパリティマトリ
クスを有するように生成マトリクスを操作することによ
って、最初の３つの符号化記号はデータ記号に等しくな
り、そして、最後の２つの符号化記号はパリティ記号と
なる。これは行交換、スカラー乗算、及び加算のような
線形代数で公知の理論を使用して容易になすことができ
る。尚、ここに述べた全６ てのマトリクスは、単に列の線形の組み合わせを取るこ
とによって、これらのマトリクスから得られる如何なる
マトリクスにも等価である。式２は、上部においてＮｘ
Ｍの恒等マトリクスを有する第１図の例示的な通信網で
利用することができる一定の生成マトリクスを示す。

送される符号化記号である。

表１ ｄｌ−ｄ１’＋Ｏｄ、、＋Ｏｄ３’　（１０５を介して
伝送される） ｄｚ−Ｏｄ１＋ｄ２′＋Ｏｄ３　（１０６を介して伝送
される） ｄ３−Ｏｄｌ＋Ｏｄ２＋ｄ３　（１０７る） を介して伝送され 数式２では、ｐｌ゛は、パリティストリームｐ１内にお
ける例示的なタイムスロット中に現れる５桁のパリティ
記号である。数式（２）のマトリクスを使用して、数式
１のＣＩ　、Ｃ２、Ｃａ　、Ｃ４及びＣ５はそれぞれｄ
ｚ　、ｄｚ、ｄ３．ｐｌ　、及びｐ２に等しい。式２の
マトリクス乗算が行われる場合には、式２が以下の表１
に示した５個の式を表し、この５個の式の各々の左側は
、第１図の通信リンク１０５ないし１０９の各々を介し
て伝７ （１０８を介して伝送される） ｐ２″″ｐ２．１　ｄｌ　　＋ｐ２，２　ｄｚ　”　ｐ
２，３　ｄ３（１０９を介して伝送される） データストリームｄ１．ｄ２．ｄ３をそれぞれ搬送する
組１０５．１０６．１０７からの少なくとも１つの通信
リンクを有する２つの通信リンク１０５ないし］０９の
組み合わせが故障すると、失われた記号は、デコーダで
一組の式を解くことによって回復される。例えば、通信
リンク１０５と１０６が故障し、データ記号ｄｌ’　と
ｄ２’　の８ 行き先ノードを得ると仮定する。デコーダ１０４は、表
１からの数式の内の３つと残される。その３つの内の２
つは以下に示すが、これは、失われたデータ記号につい
て解くために利用されＳ：とｄ２′を発生することがで
きる。上述のように、通信リンク１０５と１０６よりも
むしろ通信リンク１０５と１０７が損傷を受けたと仮定
する。この場合、デコーダは、次の組の式を解くことに
なる： ここでかっこ付きの項はデコーダでは未知項である。こ
の未知の項ｐ１，１　’　ｐｌ、２　”　２．１及びｐ
２．２は、一定の生成マトリクスＧの２ｘ２の小マトリ
クスを形成する。それ故、この２Ｘ２の小マトリクスは
、デコーダによって解かれるべき」二の２つの式につい
て逆転可能でなければならない。

更に、この２ｘ２の小マトリクスが逆転可能であると保
証される場合、デコーダは、どの公知の方法も、即ち、
ガウス除去、代入、マトリクス逆転などを利用して上記
の２つの式を解くことができ、そして、故障した通信リ
ンク１０５と１０６が修理できるまで各法々のタイムス
ロットごとにｄｉ９ これらの式は２つの未知数の２つの式を表す。しかし、
この第２の例における未知数の係数により表されるＧの
２ｘ２の小マトリクスは、第１の例の小マトリクスとは
異なった２ｘ２の小マトリクスである。この新しい小マ
トリクスは、その加工方法については逆転可能なもので
なければならない。もしも故障したリンクのあるものが
データストリームを搬送し、他のものがパリティストリ
ームを搬送するとすると、残りのパリティストリーム、
はデータを搬送していた故障リンクを回復するために使
用することができる。−船釣に、Ｍ個０ までの故障した通信リンクからデータを回復するために
、ＧマトリクスのＮ行の任意の組み合わせは、線形独立
でなければならない。従って、生成マトリクスＧは、シ
ステムを動作させるために正しく選ばれなければならな
い。適切な生成マトリクスを選ぶ２つの方法を以下に詳
述する。以下説明の都合上、ＭｘＮマトリクスを形成す
るＧマトリクスの底部のＭ個の行をＰマトリクスとして
示す。

１つの適当なＧは、このＧマトリクス内の値を割り当て
ることによって次のごとく構成されるニスの最初のＮ個
の行がＮｘＮの恒等マトリクスであると仮定されたから
である。この実施例では、前述のデータ記号を符号化す
る全ての加算及び乗算、及び、式（３）の全ての演算は
、例示的な有限体内で行わなければならない。更に、Ｇ
のＮ個の行のどの組み合わせの線形独立をも保証するた
めに、ｂは次ぎのごとく選ばれなければならない。

−１ ｂ〉Σ（Ｍ−ｉＸＮ−ｉ）　　　　　　（４）１田１ ここでｒは任意の有限体の原始要素であり、ａとｂは整
数であり、有限体は８５個の要素を有し、１≦ｉ≦Ｍ、
かつ、１≦ｊ＝ｉＮで、ｇｉ＋Ｎ、ｊは、Ｇマトリクス
のｉ＋Ｎ番目の行、ｊ番目の列の要素である。ｉとｊの
これらの値のみがＮ個の要素のＭ個の行を各々発生する
。これは生成マトリク１ ある場合には、ＧのＮ個の行の全ての組み合わせもより
小さなりの場合にも線形独立であるという可能性がある
が、これが、この方法で選ばれたＧマトリクスの場合と
なるときを決定する公知の系統的な方法は存在しない。

ａ−２である１つの有限体は、２ｂ個の要素を有し、そ
して、デジタルコンピュータで実施するに特に魅力的な
ものである。特に、各データスト２ リームを、各々がｂ個のビットを有するタイムスロット
に分割し、Ｇの各要素の長さをｂビットにする場合、上
記の条件は満足される。し−３、ａ−２、原始要素ｒ−
（０１０）、及び原始多項式がＺ３＋Ｚ＋１の場合、第
１図の例示的な通信網のＧマトリクスを以下に示す。

ここでｒは、上記のように、有限体の原始要素である。

次に、もう２つのマＩ・リクスＡとＢを定義する。この
場合、Ａの列は、Ｈ゛の最も右側のＭ個の列に等しく、
Ｂの列は、Ｈ′の最も左側のＮ個の列に等しい。所望の
（Ｍ＋Ｎ）ｘＮマトリクスｇは、次に積Ａ−１ＢのＭ個
の行を伴うＮｘＮの恒等７トリクスから形成される。こ
の方法を用いてＧマトリクスを定義することによりＧマ
トリクスのＮ行のどの組み合わせも ここでｒ　　２−１００である。

適当なＧマトリクスを決定する別の方法は次の通り。ま
ず、Ｍｘ　（Ｍ−１−Ｎ）マトリクスＨ°を次の通り定
義する、 ＋１１．、．１ １、　　　　ｒ２　　　、、、　　ｒＮ＋Ｍ　１３ ｂ≧ｌｏｇ（Ｎ＋Ｍ＋１） 上の式が成り立つ場合に線形独立であることが保証され
る。ここで対数関数の底はａである。なお、各例示的な
記号または等節約にタイムスロットの長さの桁の数はＨ
≧３の場合、前述の０７トリクスの場合よりも小さくす
ることができる。

第１図に関する上記の方法は単一の源を単一の行き先ノ
ードに接続する複数の通信リンクを意味する。しかし、
この方法は更に一般的であり、そ４ して、複数の通信網ノードで複数の通信リンクのデータ
を保護するために使用することができる。

第２図は、　（１）源ノード５ｔＬｓａ、　　（２）行
き先ノードＤ１〜Ｄ３．　　（３）通信リンク２０３〜
２１３．（４）エンコーダ２０１．（５）デコーダ２０
２、及びく６）短距離通信リンク２１４〜２１９を有す
るこのようなシステムの実施例を示す。短距離通信リン
ク２１４〜２１９は、冗長度、誤り補正符号化法を使用
して信頼性あると考えらるか、または保護することがで
きる。短距離通信リンクは、更に通信網内における任意
の他のリンクと考えられ、そして、本発明を用いて保護
できるとさえ考えらる。

源ノードｓｌ〜ｓ３の各々はそれぞれの通信ノードを介
して行き先ノードＤ１〜Ｄ３の各々にデータを伝送する
ように構成されている。通信リンク２０３〜２１１の各
々もｄ　　として示した。ここで、ｌｙ Ｘは源ノード、ｙは行き先ノード、ｄ　　は源ノＩｙ −ドＸから行き先ノードｙまで伝送されるデータストリ
ームを表す。更に通信リンク２１２と２１３は、各々Ｈ
この実施例では２つのパリティスト５ リームを伝送するために使用される。Ｇの上部ＮｘＮマ
トリクスが恒等マトリクスである場合、式７はこのシス
テムで使用される可能性のあるＧマトリクス及び例示的
なタイムスロット中の各データストリームからのデータ
記号を有するベクトルＤ及び伝送されるべき符号ベクト
ルＣを示す。

ｏ　　　ｏ　　　ｏ　　　ｏ　　　ｏ　　　ｏ　　　ｏ
　　　ｏ　　　ｔ　　ｄ３．２’ｐｕ　　ｐｌ、２　１
）＋、３ｐ１．４　　＋）１．５　　ｐｌ、６Ｐ１．７
　　Ｐｌ、８　　Ｔ）１，９　　ｄ３，３’Ｐ２．Ｉ　
　Ｐ２．２　１１）２．３　　Ｐ２．４　　Ｐ２．５　
　Ｐｌ６　　Ｐ２．７　　り２．８　　ｐλ９愉９−嗜
−１（７） 式８は、源ノードのデータに依存する２パリティ記号ｐ
　゛とｐ２′の一部を各源ノード２０３〜２、ｉが発生
することができるということを示す。特に及び第２図と
式７の両方に関して、パリティｐ１”ｐ２’　とを計算
したい例示的なタイム６ スロットを考える。次ぎの計算は源ノードＳ１〜Ｓ３で
行われる。

源の各々がそれぞれの部分マトリクス積ＰＭＩ。

ＰＭ２及びＰＭ３をエンコーダ２０１へ転送するならば
、エンコーダ２０１は単にこの３つの部分マトリクス積
を加算して２要素列ベクトルを形成する。２要素列ベク
トルは２つの所望のパリティ記号を有する。これを知る
ためには、式８から、例えば、列ベクトルの第２の要素
が、式７が示すように、ベクトルＤにより乗算されるＧ
マトリクスの最後の行に等価な和ｄ１，１°、ｌ）　２
．１　’＋　ｄ　　ｌ。

７ ２“ｐ　２．２””’−−−＋ｄ３．３　”　２．９゛
　となる・エンコーダ２０１は源ノードｓ１〜ｓ３の１
つに設置することさえ可能であり、他の源ノードはその
ＰＭをその源ノードに送る。この２つのパリティ記号の
各々は１通信リンク２１２〜２１３のそれぞれを介して
伝送される。

行き化ノードＤ１．Ｄ２及びＤ３の各々はデータストリ
ームＤ１，１〜Ｄ３，３のそれぞれを受信する。デコー
ダ２０２は第２図に示したように、通信リンク２１２と
２１３を介してそれぞれパリティストリームＩ）１ｐ２
を受信する。デコーダ２０２は後で詳しく述べるように
行き化ノードＤ１〜Ｄ３の各々から何等かの部分つ複合
情報も受信する。パリティストリーム、■と、２を糺み
合わせてこの部分複合化情報を利用することによってデ
コーダ２０２は、前述のように、故障した通信リンク２
０３〜２１１のどの２つからもデータを受信することが
できる。このことは以下に述べる。まず、故障した任意
の２つの通信リンク２０３〜２１１からのデータを復元
するために、２つの同時線形独立８ の式に対する解法が、本明細書で前に述べた点対点の場
合のように必要とされる。第２図の例示的なシステムの
場合、解かれなければならない２つの式を以下に示すが
、これは、式７が示すようにデータベクトルＤにより乗
算されるＧマトリクスの最後の２つの列を表す。

上記の式における未知の項は通信リンク２０３〜２］１
のどれが故障したかにより決定される。例えば通信リン
ク２０３と２０４か故障するとき、上記の式のｄｌ、１
とｄｌ、２が未知である。

消失したデータストリームの復号と回復は部分マトリク
スの積として実施することができる。特に、通常の動作
中リンクが故障してない場合、行き化ノードＤｌ−Ｄ３
の各々は源ノードＳ１〜Ｓ３から別々のデータストリー
ムを受信し、そして、それぞ９ れの受信データに基ずく上記の式から全ての項を計算す
る。例えば、行き化ノードＤ１は上記の式で示されるよ
うに、行き化ノードＤｉのｐｌｏへの寄与である和り　
　　ｄ　　　’＋Ｉ） １．１　１．１　　　１．４’２．１°１ｐ１，７ｄ３
，１′を計算する。さらに、その受信データストリーム
内の各す個のビット記号ごとに行き化ノードＤ１は、上
記のように、ＤＩのｐ２への寄与であるｐｄｌ’＋ｐ　
　　　ｄ ２．１　１．　　　２．４　　２．１ ＋ｐ　　　ｄ　　　“を計算する。受信機で形成される
２、７　３．１ これらの部分マトリクスの積は、本明細書では行き先部
分マトリクス（ＤＰＭ）として示す。他の２つの例示的
な行き化ノードＤ２とＤ３は、それぞれの受信データス
トリームについてのアナログ加算を行う。この和の各々
は、そのそれぞれの行き化ノードＤ１〜Ｄ３からデコー
ダ２０２に伝送される。

更に、通常の動作では、デコーダ２０２は、以下に述べ
る少しの遅れ期間の後には、デコーダ２０２が受ける全
てを単に廃棄する。通信リンク２０３〜２１］の１つ又
は２つが故障すると、影響を受ける行き化ノードＤ１〜
Ｄ３はデコーダ２０２０ に知らせる。上記の式からの対応項は故障した通信リン
クのために消滅し、せいぜい２つの未知数を持つ２つの
式を残す。これらの式は前述のようにデコーダにより解
かれて、消滅した記号はそれぞれの行き先ノードＤ１〜
Ｄ３に伝送される。

以下の２つの実行の詳細は注目する価値がある。

すなわち、まず、デコーダ２０２は、各データとパリテ
ィストリームからのデータの少数の連続タイムスロット
を記憶しなければならない。これは、通信リンク２０３
〜２０１の１つ以上が故障したときから、行き先ノード
Ｄ１〜Ｄ３がデコーダ２０２に通知し、そして、デコー
ダ２０２に消失したデータ記号の供給を開始させること
ができるまでは、数個の、例えば、Ｔ個のタイムスロッ
トが通過することが有り得るからである。デコーダ２０
２は、データが回復できるようにするために、これらの
タイムスロットの各々からデータとパリティ−記号をも
られなければならない。第２に、通信リンク２０３〜２
１３及び短距離通信リンク２１４〜２１９の各々を介し
てそれぞれ異なる伝１ 送遅れが存在し得るので、デコーダとエンコーダは、短
距離通信リンク２１４〜２１９及び通信リンク２０３〜
２１３のそれぞれから、互いに異なるときに受信された
データ記号が実際に同一のタイムスロットからのものと
なり得るようにしなければならない。特に、エンコーダ
又は源ノードのいずれかは、短距離通信リンク２１４〜
２１９を介する伝送遅れの差を等しくしなければならず
、行き先ノード又は源ノードのいずれかは通信リンク２
０３〜２１１、のそれぞれ異なる通路遅れを等しくしな
ければならず、デコーダ又はエンコーダの何れかは通信
リンク２１２〜２１３の各々異なる通路遅れを等しくし
なければならず、そして、行き先ノード又はデコーダの
いずれかは短距離通信リンク２１７〜２１９を介して遭
遇される互いにそれぞれ異なる通路遅れを等しくしなけ
ればならない。これは容易にバッファの使用により達成
することができて、比較的短い遅れで通路を介して伝送
される必要のあるパケットを遅らせることができる。

２ この方法は任意のトポロジーの回路網を収容するために
更に一般化し得る。その場合、各ノードは回路網内の１
つおきのノードに対し送信し、かつ、このノードから受
信するように構成される。

まずｒ（ｉ）各ノードが入りリンク及び出リンクを有し
、そして、（２）中央プロセッサが使用されてその回路
網に関する全ての符号化及び複合化を行うと仮定する。

この場合、回路網内の各ノードは、３Ｍ個の余分な接続
箇所を備え、各接続箇所は、このノードと中央プロセッ
サとの間の通信を行う。各ノードへの最初のＭ個の接続
箇所の各々は、そのノードに関するＰＭのそれぞれの要
素を中央プロセッサに送るために使用される。第２のＭ
個の接続箇所の各々は、中央プロセッサからそのノード
へ、そのノードに関するＤＭＰのそれぞれの要素を送る
ために使用される。最後に、最後のＭ個の接続箇所の各
々は、中央プロセッサからそのノードへ回路網の故障の
ために消失したＭ個の回復データストリームのそれぞれ
を送るために使用される。

３ この方法は、又トランク付き通信線を保護するためにも
使用することができる。特に、余分のＭ個のトランクを
設置することによって８個トランクのシステム内でＭ個
までの故障トランクを保護することが望まれると仮定す
る。更に、Ｎ個のトランクの各々と別のＭ個のトランク
の各々が、Ｋ個の通信リンクを有していると仮定する。

Ｍ色までのトランクが破壊された場合、この破壊された
トランクの各々に対する第１の通信リンクからのデータ
ストリームは、Ｎ個以上の残りのトランクの最初の通信
リンクのデータ及びパリティストリームを使用して回復
される。この破壊されたトランクの各々の第２の通信リ
ンクからのデータストリームは、Ｎ個以上の残りのトラ
ンクの第２の通信リンクのデータ及びパリティストリー
ムを用いて回復される。同様に、この破壊されたトラン
クの第３番目から第に番目までの通信リンクからのデー
タストリームは、Ｎ個以上の残りのトランクの第３番口
から第１く番目までのリンクからのデータ及びパリティ
ストリームを用いて回復される。

４ これは本明細書で前に述べた方法を用いてなし得る。

尚、本明細書において示した例は単に例示的なものであ
って、本発明の多くの異なる実施例が本発明の主旨又は
範囲を逸脱せずに可能である。通信リンクは、例えば、
ファイバ光学波長分割多重化（ＷＤＭ）システムの場合
のように空間よりもむしろ周波数で分けることができる
。この方法は、ｅｘｐ（−ｊ２π／Ｎ′）に比例する任
意の数を代入することによって連続的な振幅離散時間信
号を保護するために使用できる。ここで、Ｎ　は、（３
）におけるＮより大きいか又はＮに等しい任意の素数、
又は、（６）におけるＮ＋Ｍより大きいか又はこれに等
しい任意の整数Ｎ−１ｊは、上記のマトリクスの全ての
場合においてｒに対する−１の平方根であって、任意の
有限体よりもむしろ複素数体に演算を行う。これは、ｅ
ｘｐ（−ｊ２πハ′）が複素数体の原始根として見るこ
とができるという事実のためである。エンコーダは　並
行動作を行なって、高速データストリームを数個のより
低速度の５ データストリームに分解し、各低速度のデータストリー
ムを符号化し、そして、この符号化されたストリームを
多重化して高速符号化ストリームを形成することができ
る。デコーダでは、高速符号化ストリームは分離されて
複数の低速符号化ストリームとなり、この低速符号化ス
トリームは、前述の方法を用いて複合化される。任意の
トポロジーにおける３Ｍ個の接続箇所はノードと中央プ
ロセッサとの間の共通リンクに数個の信号を多重化する
ことにより減少することができる。通信網リンクは、デ
ータ記憶装置で置換することができ、この方法は分配記
憶システムの場合のように任意のＭ個の故障した記憶装
置からデータを回復するように適応される。源ノードと
行き先ノードは、全て例えば、スイッチの場合のように
配列することができる。その場合、このスイッチへの入
力部とこのスイッチからの出力部との間における故障は
、この方法を用いて保護することができる。

上記の説明は、本発明の一実施例に関するもので、この
技術分野の当業者であれば、本発明の種６ 々の変形例が考え得るが、それらはいずれも本発明の技
術的範囲に包含される。

尚、特許請求の範囲に記載された参照番号は、発明の容
易なる理解のためで、その範囲を制限するよう解釈され
るべきではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例のブロック線図、第２図は複数
個の源ノードと行き先ノードを利用する本発明の通信網
の他の実施例を示す。

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数Ｎ個の独立データストリームと複数Ｎ＋Ｍ個
   の通信リンクを有する通信システムにおける、このＮ個
   の独立したデータストリームの内のＭ（Ｍ＞１）個まで
   を回復する方法において、 （ａ）Ｎ＋Ｍ個の別個の符号化ストリームを発生させる
   ために、そのＮ個の独立したデータストリームを符号化
   し、 （ｂ）このＮ＋Ｍの通信リンクのそれぞれのを介してＮ
   ＋Ｍ個の符号化ストリームの各々を伝送し、 （ｃ）Ｎ＋Ｍ個の符号化ストリームの少なくともＮ個を
   受信し、及び、 （ｄ）少なくともＮ個の符号化ストリームを複号化する
   ことによってＮ個のデータストリームを回復することを
   特徴とするデータストリームの回復方法。
2. （２）ＤがＮ個のデータ記号を有し、この１つのデータ
   記号がデータストリームの各々から得るたものであり、
   かつ、ＧがＭ＋Ｎ個の行を有し、この各行がＮ個の要素
   を有する場合、ステップ（ａ）がマトリクスの積ＧＤ を発生するステップを有することを特徴とする請求項１
   記載のデータストリームの回復方法。
3. （３）Ｎ個の行よりなるどの組合せも線形独立となるよ
   うに生成マトリクスＧが構成されていることを特徴とす
   る請求項２記載のデータストリームの回復方法。
4. （４）生成マトリクスＧが、ＭｘＮのパリテイマトリク
   スで鎖状につながれたＮｘＮ個の恒等マトリクスに等価
   であることを特徴とする請求項３記載のデータストリー
   ムの回復方法。
5. （５）ＭｘＮ個のパリテイマトリクスがＭ個の行を有し
   、この各行がＮ個の要素を有し、各要素が別々の値ｒ＾
   （＾ｉ＾−＾１＾）＾（＾ｊ＾−＾１＾）を割り当てら
   れ、ここで、１≦ｉ≦Ｍ、ｉがＭ個の行番号の１つであ
   り、１≦ｊ≦Ｎで、ｊがＮ個の列番号の１つであり、に
   が有限体の原始根であるか、または、複素数体の単位根
   に比例することを特徴とする請求項４記載のデータスト
   リームの回復方法。
6. （６）ＭｘＮ個のパリティマトリクスが、積Ａ＾−＾１
   Ｂから形成されたマトリクスに等価であり、ここでＡが
   Ｍ個の行を有し、各行がＭ個の要素を有し、各要素が別
   々の値ｒ＾（＾ｉ＾−＾１＾）＾（＾ｊ＾−＾１）を割
   り当てられ、ここで、１≦ｉ≦Ｍで、ｉがＭ個の行番号
   の１つであり、Ｎ＋１≦ｊ≦Ｎ＋Ｍでり、ｊがＭ個の列
   番号の１つであり、ｒが有限体の原始根であるか、又は
   複素数体の単位根に比例し、及び、ＢがＭ個の行を有し
   、この各行がＮ個の要素を有し、各要素が別々の値ｒ＾
   （＾ｉ＾−＾１＾）＾（＾ｊ＾−＾１＾）を与えられ、
   ここで、１≦ｉ≦Ｍで、ｉがＭ個の行番号の１つであり
   、１≦ｊ≦Ｎで、ｊがＮ個の行番号の１つであり、及び
   、ｒが有限体の原始根であるか、または、複素数体の単
   位根に比例することを特徴とする請求項４記載のデータ
   ストリームの回復方法。
7. （７）複数Ｎ個のデータストリームが複数個の源から発
   生され、及び、ステップ（ａ）が複数Ｎ個又はこれより
   少ない数の各々の源におけるＮ個の独立のデータストリ
   ームを部分的に符号化するステップを有することを特徴
   とする請求項１、２、３、４、５又は６記載のデータス
   トリームの回復方法。
8. （８）複数Ｎ個のデータストリームが複数個の行き先で
   受信され、ステップ（ｄ）が複数Ｎ個又はこれより少な
   い数の行き先の各々でＮ個の独立のデートストリームを
   部分的に複号化するステップを有することを特徴とする
   請求項１、２、３、４、５又は６項記載のデータストリ
   ームの回復方法。
9. （９）Ｎ個のデータストリームを発生する手段、 Ｎ＋Ｍ（Ｍ＞１）個の符号化データストリームを発生す
   るためにデータストリームを符号化する手段、 符号化データストリームの各々を搬送するように各々が
   配置されたＮ＋Ｍ個の通信リンク、及び、Ｎ＋Ｍ個の符
   号化データストリームの少なくともＮ個を受信し、これ
   から、このＮ個のデータストリームを回復する手段を有
   することを特徴とする通信システム。
10. （１０）ＤがＮ個のデータ記号を有し、この１つのデー
    タ記号がデータストリームの各々から得るたものであり
    、かつ、マトリクスＧがＭ＋Ｎ個の行を有し、この各行
    がＮ個の要素を有する場合、符号化する手段がマトリク
    スの積 ＧＤ を発生する手段を有することを特徴とする請求項９記載
    の通信システム。
11. （１１）Ｎ個の行よりなるどの組合せも線形独立となる
    ようにマトリクスＧが構成されていることを特徴とする
    請求項１０記載の通信システム。
12. （１２）マトリクスＧが、ＭｘＮのパリティマトリクス
    で鎖状につながれたＮｘＮ個の恒等マトリクスに等価で
    あることを特徴とする請求項１１記載の通信システム。
13. （１３）ＭｘＮ個のパリティマトリクスがＭ個の行を有
    し、この各行がＮ個の要素を有し、各要素が別々の値ｒ
    ＾（＾ｉ＾−＾１＾）＾（＾ｊ＾−＾１＾）を割り当て
    られ、ここで、１≦ｉ≦Ｍで、ｉがＭ個の行番号の１つ
    であり、１≦ｊ≦Ｎで、ｊがＮ個の列番号の１つであり
    、ｒが有限体の原始根であるか、または、複素数体の単
    位根に比例することを特徴とする請求項１２記載の通信
    システム。
14. （１４）ＭｘＮ個のパリティマトリクスが、積Ａ＾−＾
    １Ｂから形成されたマトリクスに等価であり、ここでＡ
    がＭ個の行を有し、各行がＭ個の要素を有し、各要素が
    別々の値ｒ＾（＾ｉ＾−＾１＾）＾（＾ｊ＾−＾１＾）
    を割り当てられ、ここで、１≦ｉ≦Ｍで、ｉがＭ個の行
    番号の１つであり、Ｎ＋１≦ｊ≦Ｎ＋Ｍで、ｊがＭ個の
    列番号の１つであり、ｒが有限体の原始根であるか、又
    は複素数体の単位根に比例し、及び、ＢがＭ個の行を有
    し、この各行がＮ個の要素を有し、各要素が別々の値ｒ
    ＾（＾ｉ＾−＾１＾）＾（＾ｊ＾−＾１＾）を与えられ
    、ここで、１≦ｉ≦Ｍで、ｉがＭ個の行番号の１つであ
    り、１≦ｊ≦Ｎで、ｊがＮ個の行番号の１つであり、及
    び、ｒが有限体の原始根であるか、または、複素数体の
    単位根に比例することを特徴とする請求項１２記載の通
    信システム。
15. （１５）複数Ｎ個のデータストリームが複 数個の源から発生され、及び、符号化する手段が複数Ｎ
    個又はこれより少ない数の各々の源におけるＮ個の独立
    のデータストリームを部分的に符号化する手段を有する
    ことを特徴とする請求項９、１０、１１、１２、１３又
    は１４記載の通信システム。
16. （１６）複数のＮ個のデータストリームが 複数個の行き先で受信され、受信し回復する手段が、複
    数Ｎ個又はこれより少ない数の行き先の各々でＮ個の独
    立のデートストリームを部分的に複号化する手段を有す
    ることを特徴とする請求項９、１０、１１、１２、１３
    又は１４項記載の通信システム。