JPH0936877A - データ通信システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 通信時のコリジョンやセル廃棄における通信
遅延や情報の途切れを防止すること。 【構成】 複数のデータ通信装置がネットワークに接続
されたデータ通信システムにおいて、前記データ通信装
置は、入力されたデータの圧縮／伸長を複数段階に可変
するデータ圧縮／伸長可変手段と、前記ネットワークの
トラフィック量をモニタし、前記データ圧縮／伸長可変
手段にそのトラフィック量に対応する圧縮／伸長を指示
する手段と、圧縮／伸長されたデータの送受信を行う送
受信手段とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ネットワークに接続さ
れた装置間でデータ通信を行うデータ通信システムに関
し、特に、マルチメディアデータ通信を行うデータ通信
システムに適用して有効な技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】画像、音声を通信ネットワークを介して
相互に情報を送受するマルチメディア応用製品の急増が
見込まれる今日、通信ネットワークを流れるデータ量
も、急激に増加することが予想される。

【０００３】このデータ量の急激な増加に対して、例え
ば、ＡＴＭ．ＬＡＮ等では、通信ネットワークの光ファ
イバ化や、ＭＰＥＧに代表される動画像の圧縮伸長で対
処してきたが、通信データが混雑してくると、セルの廃
棄等を行っていた。

【０００４】このＡＴＭ．ＬＡＮのセル廃棄に関する技
術は、（株）ソフトリサーチセンタ発行の「ＡＴＭ．Ｌ
ＡＮ」 ＰＰ１１１〜１１２に開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明者は、上記従来
技術を検討した結果、以下の問題点を見いだした。

【０００６】近い将来、通信ネットワークに接続される
通信装置の数、扱う情報量共に従来よりはるかに多くな
る為、データの増加に通信ネットワークの容量が追い着
かなくなくなり、現在の交通機関における交通渋滞の様
な状態が通信ネットワークでも多発すると予想される。

【０００７】このため上記従来技術では、コリジョンや
セルの廃棄が多発し、マルチメディア関係の音声画像情
報では、通信の待ち時間が多くなったり、音が途切れた
り、画像がこま落ちたり、情報が途切れて正常な情報の
送受ができなくなったりするという問題点があった。

【０００８】本発明の目的は、通信時のコリジョンやセ
ル廃棄における通信遅延や情報の途切れを防止すること
が可能な技術を提供することにある。

【０００９】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らか
になるであろう。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。

【００１１】複数のデータ通信装置がネットワークに接
続されたデータ通信システムにおいて、前記データ通信
装置は、入力されたデータの圧縮／伸長を複数段階に可
変するデータ圧縮／伸長可変手段と、前記ネットワーク
のトラフィック量をモニタし、前記データ圧縮／伸長可
変手段にそのトラフィック量に対応する圧縮／伸長を指
示する手段と、圧縮／伸長されたデータの送受信を行う
送受信手段とを備える。

【００１２】

【作用】上述した手段によれば、通信ネットワークの負
荷に応じて、データ圧縮／伸長率を複数段階にダイナミ
ックに変化させたり、圧縮／伸長方式を変化させたりす
ることにより、データ送受時のリアルタイム性が要求／
重視される用途、例えばマルチメディア関係の音声画像
情報の送受に於いて、通信ネットワークの負荷が低い時
には高品質なデータを頻繁に送受し、通信ネットワーク
の負荷が高い時には高圧縮且つ長時間のデータを回数少
なく送受するということができるので、通信時のコリジ
ョンやセル廃棄における通信遅延や情報の途切れを防止
することが可能となる。

【００１３】以下、本発明について、実施例とともに説
明する。

【００１４】なお、実施例を説明するための全図におい
て、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り
返しの説明は省略する。

【００１５】

【実施例】図１は、本発明の一実施例であるデータ通信
システムの構成を説明するためのブロック図である。

【００１６】図１（ａ）に示すように、本実施例のデー
タ通信システム１は、通信ネットワーク２００に接続さ
れた複数のデータ通信装置１００ａ〜１００ｆで構成さ
れる。

【００１７】図１（ａ）に示したデータ通信装置１００
は、図１（ｂ）に示すように、音声入力用のマイク２よ
り入力されたアナログ音声信号をディジタル信号に変換
するＡＤコンバータ３と、その変換した信号データを蓄
えるバッファ４と、バッファ４に蓄えられたデータを圧
縮し、その圧縮情報を付加するデータ圧縮部５と、圧縮
処理後のデータを蓄えるバッファ６と、データの送受信
を行う送受信部７と、受信した圧縮データを蓄えるバッ
ファ１３と、その圧縮データを伸長するデータ伸長部１
４と、その伸長したデータを蓄えるバッファ１５と、そ
の伸長したデータをアナログ信号に変換するＤＡコンバ
ータ１６と、そのアナログデータを音声出力するスピー
カ１７と、後述する回線負荷モニタ部で検知したトラフ
ィック量に応じてデータの圧縮／伸長率、サンプリング
周期をデータ圧縮部５とデータ伸長部１４に指示する圧
縮／伸長情報制御部１８とで構成される。

【００１８】また、送受信部７は、送信制御部８、送信
部９、通信ネットワーク２００での衝突によるリトライ
回数やデータのスループットを検知する回線負荷モニタ
部１０、受信部１１、受信制御部１２より構成される。

【００１９】なお、ＡＤ変換のサンプリング周期は情報
圧縮／伸長制御部１８により制御され、バッファ４に蓄
えられたデータは、データ圧縮部５で情報圧縮／伸長制
御部１８の指示に従った非直線圧縮、及びＡＤＰＣＭ
（適応差分形パルス符号変調）処理等を行った後、バッ
ファ６に蓄えられる。

【００２０】データ圧縮部５では、ＡＤ変換後のデータ
長（１６／１３／８ビット）の選択、サンプリング周期
（４８ｋＨｚ／４４.１ｋＨｚ／３２ｋＨｚ／１６ｋＨ
ｚ／８ｋＨｚ）の選択、ＡＤＰＣＭのレベル（例えば、
１／１〜１／４まで）の選択等のデータの圧縮率等をト
ラフィック量の閾値毎に複数段階で可変に行い、その設
定は情報圧縮／伸長制御部１８の指示による。

【００２１】ここでのＡＤ変換後のデータ長の処理法と
しては、１６ビットの下位３ビットを切り捨てて１３ビ
ットとし、更に量子化のレベルを入力信号レベルによっ
て変化させる事（例えばＣＣＩＴＴ勧告によるＡ則）に
より８ビットに圧縮でき、また、サンプリング周期につ
いては、サンプルレートコンバータ、あるいはディジタ
ルフィルタの遮断周波数を変化する事により、周期の変
換が可能であり、更にＡＤＰＣＭの方式については、例
えばＣＣＩＴＴ勧告Ｇ．７２１、Ｇ．７２６等があげら
れ、各々元のデータ量の１／２、１／４に情報を圧縮し
ている。

【００２２】これらのデータ圧縮／伸長とサンプリング
周期の技術に関しては、日経ＢＰ社発行の「データ圧縮
とデジタル変調」に開示されており、ＡＤＰＣＭの技術
に関しては、沖電気工業（株）発行の「’９４電子デバ
イスデータブック」音声ＬＳＩに開示されている。

【００２３】図２は、本実施例のデータ圧縮部５の圧縮
したデータの通信フレームフォーマットを示した図であ
る。

【００２４】図２に示すように、本実施例の通信フレー
ム３０は、ヘッダエリア３１と、データエリア３２に分
かれており、各装置間で送受するデータはデータエリア
３２に格納される。

【００２５】データエリア３２の先頭には、圧縮／伸長
情報の有無の表示３３を設け、該情報が設定されている
場合、詳細情報３４として、データ長の選択３５、サン
プリング周期の選択３６、ＡＤＰＣＭのレベル３７が格
納され、更にその後には本来送付すべきデータ３８が格
納される。

【００２６】次に、本実施例のデータ通信装置１００の
データの送信及び受信における処理動作について説明す
る。

【００２７】図３は、本実施例のデータ通信装置１００
のデータ送信処理における動作を説明するためのフロー
チャートである。

【００２８】本実施例のデータ通信装置１００は、ま
ず、音声入力用のマイク２より入力を取得し（ステップ
３０１）、その取得したアナログ音声信号をＡＤコンバ
ータ３によりディジタル信号に変換し（ステップ３０
２）、バッファ４に蓄える（ステップ３０３）。

【００２９】そして、情報圧縮／伸長制御部１８は、一
定時間間隔で回線負荷モニタ部１０で検知した通信ネッ
トワーク２００でのコリジョンによるリトライ回数やデ
ータのスループット情報（閾値を超えたかどうかの情報
で、このフローチャートではａ，ｂとしており、この
ａ，ｂは、状況に応じて各々設定する）を得る事により
通信ネットワーク２００上のトラフィック量（負荷、回
線使用率も同等の意味である）を推定し、データ圧縮部
５にデータの圧縮率等を指示する（ステップ３０４〜ス
テップ３０８）。

【００３０】ここで、トラフィック量が減少して設定範
囲外となった場合には、データ圧縮部５に対しより低い
圧縮率等、例えば、データ当たりのビット数の増加、サ
ンプリング周期の短縮、ＡＤＰＣＭの圧縮率の低減等を
指示する。また、情報圧縮／伸長制御部１８は、送信制
御部８に対して通信の各情報単位毎にデータ圧縮率等の
情報をデータ圧縮率等が変更される都度付加する事によ
り、通信先に対してデータ圧縮率等の必要な情報を知ら
せる。

【００３１】その後、データ圧縮部５で指示された圧縮
率でデータを圧縮し、データの先頭に圧縮に関する情報
を図２に示したように格納し（ステップ３０９）、その
データをバッファ６に格納する（ステップ３１０）。

【００３２】その後、バッファ６に蓄えられたデータ
は、通信ネットワーク２００にデータを送受する送受信
部７に送られ、通信先にデータが転送される（ステップ
３１１）。

【００３３】図４は、本実施例のデータ通信装置１００
のデータ受信処理における動作を説明するためのフロー
チャートである。

【００３４】本実施例のデータ通信装置１００のデータ
受信は、受信制御部１２の制御を基に受信部１１で通信
ネットワーク２００からデータを受信し（ステップ４０
１）、その受信データをバッファ１３に蓄える（ステッ
プ４０２）。

【００３５】そして、情報圧縮/伸長制御部１８が、受
信部１１で受信したデータにデータ圧縮率等のヘッダ情
報が付加されていれば（ステップ４０３）、それを取り
出しデータ伸長部１４に指示し、データ伸長部１４はそ
の指示に従った非直線伸長、及びＡＤＰＣＭ復号処理を
行い（ステップ４０４）、バッファ１５に蓄えられる
（ステップ４０６）。

【００３６】なお、データ伸長部１４では、ＡＤ変換後
のデータ長（１６／１３／８ビット）の選択、サンプリ
ング周期（４８ｋＨｚ／４４.１ｋＨｚ／３２ｋＨｚ／
１６ｋＨｚ／８ｋＨｚ）の選択、ＡＤＰＣＭのレベル
（例えば、１／１〜１／４まで）の選択等、データの伸
長率等を複数段階で可変に行うものとし、その設定は情
報圧縮／伸長制御部１８の指示による。

【００３７】また、データ圧縮率等以外のデータは、シ
ステム標準のデータ伸長を行い、（ステップ４０５）バ
ッファ１５に蓄えられる。

【００３８】その後、バッファ１５に蓄えられたデータ
を、ＤＡコンバータ１６によりアナログ信号に変換し
（ステップ４０７）、音声出力のスピーカ１７より出力
する（ステップ４０８）。

【００３９】なお、ＤＡ変換のサンプリング周期は情報
圧縮／伸長制御部１８により制御される。

【００４０】したがって、説明してきたように、通信ネ
ットワークの負荷に応じて、データ圧縮／伸長率、デー
タの精度や長さ、及びサンプリング周期を複数段階にダ
イナミックに変化させたり、圧縮／伸長方式を変化させ
たりすることにより、データ送受時のリアルタイム性が
要求／重視される用途、例えばマルチメディア関係の音
声画像情報の送受に於いて、通信ネットワークの負荷が
低い時には高品質なデータを頻繁に送受し、通信ネット
ワークの負荷が高い時には高圧縮且つ長時間のデータを
回数少なく送受するということができるので、通信時の
コリジョンやセル廃棄における通信遅延や情報の途切れ
を防止することが可能となる。

【００４１】また、通信ネットワーク２００に接続され
る通信装置は、すべてが本発明を適用した通信装置でな
くてもよい。

【００４２】この場合通信の相手が、データの圧縮／伸
長率等をダイナミックに変化可能か否かを先ず最初に確
認し、可能であればデータの圧縮／伸長率等をダイナミ
ックに変化させ、不可能であれば、標準として予め設定
した手法に従い通信する。

【００４３】次に、本発明における他の実施例について
説明する。

【００４４】図５は、本発明の第２の実施例であるデー
タ通信システム１の構成を説明するためのブロック図で
ある。

【００４５】第２の実施例のデータ通信システム１は、
同様に、図１（ａ）に示した通信ネットワーク２００に
接続された複数のデータ通信装置１００ａ〜１００ｆで
構成される。

【００４６】第２の実施例のデータ通信装置１００は、
図５に示すように、音声入力用のマイク２より入力され
たアナログ音声信号をディジタル信号に変換するＡＤコ
ンバータ３と、その変換した信号データを蓄えるバッフ
ァ４と、データの送受信を行う送受信部７と、受信した
データを蓄えるバッファ１５と、その受信データをアナ
ログ信号に変換するＤＡコンバータ１６と、そのアナロ
グデータを音声出力するスピーカ１７とで構成される。

【００４７】また、送受信部７は、送信部９の制御及び
プロトコルの切替を行う送信制御部８ａ、送信部９、通
信ネットワーク２００での衝突によるリトライ回数やデ
ータのスループットを検知する回線負荷モニタ部１０、
受信部１１、受信部１１の制御及びプロトコルの切替を
行う受信制御部１２ａより構成される。

【００４８】本実施例では、通信ネットワーク２００に
かかる負荷が大きくないときは、通信受け取り確認があ
るＴＣＰ／ＩＰのプロトコルを用い、負荷が大きくなる
と、ＵＤＰ／ＩＰのような通信受け取り確認のない負荷
が小さくなるプロトコルを用いるようにプロトコルの切
替を行う。なお、どのプロトコルを用い、切り替えるか
は、これに限定されず、種々適応可能である。

【００４９】図６は、第２の実施例の送信制御部８ａに
よるプロトコル変更時の通信フレームフォーマットを示
した図である。

【００５０】図６に示すように、第２の実施例の通信フ
レーム３０は、ヘッダエリア３１と、プロトコル変更情
報エリア３９に分かれており、各装置間で送受するデー
タはプロトコル変更情報エリア３９に格納される。

【００５１】次に、第２の実施例のデータ通信装置１０
０のデータの送信及び受信における処理動作について説
明する。

【００５２】図７は、第２の実施例のデータ通信装置１
００のデータ送信処理における動作を説明するためのフ
ローチャートである。

【００５３】第２の実施例のデータ通信装置１００は、
まず、音声入力用のマイク２より入力を取得し（ステッ
プ７０１）、その取得したアナログ音声信号をＡＤコン
バータ３によりディジタル信号に変換し（ステップ７０
２）、バッファ４に蓄える（ステップ７０３）。

【００５４】そして、一定時間間隔で回線負荷モニタ部
１０において通信ネットワーク２００でのコリジョンの
検出率が閾値ａを超えた場合（ステップ７０４）、回線
負荷モニタ部１０では、そのプロトコルがＡであるかを
チェックし（ステップ７０５）、プロトコルＡでなけれ
ばそのままで、ＡのプロトコルであればにプロトコルＢ
に切り替えるように送信制御部８ａに指示し、送信制御
部８ａでは、プロトコルＢに切り替え、プロトコルＢへ
の通信フレームを配布する（ステップ７０６）。

【００５５】そして、コリジョンの検出率が閾値ｂを下
回らない場合はそのままで、下回った場合は（ステップ
７０７）、送信制御部８ａによりプロトコルＡへの通信
フレームを配布し（ステップ７０８）、送信部９によ
り、その設定されたプロトコルで通信先にデータ転送を
行う（ステップ７０９）。

【００５６】図８は、第２の実施例のデータ通信装置１
００のデータ受信処理における動作を説明するためのフ
ローチャートである。

【００５７】第２の実施例のデータ通信装置１００のデ
ータ受信は、受信部１１により通信ネットワーク２００
からデータを受信し（ステップ８０１）、その受信デー
タをバッファ１３に蓄える（ステップ８０２）。

【００５８】そして、受信制御部１２ａにより、プロト
コル変更の通信フレームが配布されているかチェックし
（ステップ８０３）、配布されていた場合、送受信のプ
ロトコルを変更し（ステップ８０４）、受信データをＤ
Ａコンバータ１６によりアナログ信号に変換し（ステッ
プ８０５）、音声出力のスピーカ１７より出力する（ス
テップ８０６）。

【００５９】したがって、説明してきたように、通信ネ
ットワークの負荷に応じて、通信プロトコルをダイナミ
ックに変化させることにより、データ送受時のリアルタ
イム性が要求／重視される用途、例えばマルチメディア
関係の音声画像情報の送受に於いて、通信ネットワーク
の負荷が高い時には、負荷がかからないプロトコルで通
信することができるので、通信時のコリジョンやセル廃
棄における通信遅延や情報の途切れを防止することが可
能となる。

【００６０】また、通信ネットワークの容量に対して、
平均的な負荷を上げて使用できる為、通信ネットワーク
の設備／運用にかかわるコストの低減が可能となる。

【００６１】なお、本実施例では、共に、音声データに
おける通信について説明してきたが、画像データについ
ても同様である。

【００６２】以上、本発明者によってなされた発明を、
前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前
記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱し
ない範囲において種々変更可能であることは勿論であ
る。

【００６３】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。

【００６４】通信時のコリジョンやセル廃棄における通
信遅延や情報の途切れを防止することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるデータ通信システムの
構成を説明するためのブロック図である。

【図２】本実施例のデータ圧縮部の圧縮したデータの通
信フレームフォーマットを示した図である。

【図３】本実施例のデータ通信装置のデータ送信処理に
おける動作を説明するためのフローチャートである。

【図４】本実施例のデータ通信装置のデータ受信処理に
おける動作を説明するためのフローチャートである。

【図５】本発明の第２の実施例であるデータ通信システ
ム１の構成を説明するためのブロック図である。

【図６】第２の実施例の送信制御部によるプロトコル変
更時の通信フレームフォーマットを示した図である。

【図７】第２の実施例のデータ通信装置１００のデータ
送信処理における動作を説明するためのフローチャート
である。

【図８】第２の実施例のデータ通信装置のデータ受信処
理における動作を説明するためのフローチャートであ
る。

【符号の説明】

１…データ通信システム、２…音声入力用のマイク、３
…ＡＤコンバータ、４…バッファ、５…データ圧縮部、
６…バッファ、７…送受信部、８…送信制御部、９…送
信部、１０…回線負荷モニタ部、１１…受信部、１２…
受信制御部１３…バッファ、１４…データ伸長部、１５
…バッファ、１６…ＤＡコンバータ、１７…スピーカ、
１８…情報圧縮／伸長制御部、１００…データ通信装
置、２００…通信ネットワーク。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 椋田 洋治 神奈川県秦野市堀山下１番地 日立コンピ ュータエンジニアリング株式会社内 (72)発明者 上木 大市 神奈川県秦野市堀山下１番地 日立コンピ ュータエンジニアリング株式会社内 (72)発明者 桜井 孝幸 神奈川県秦野市堀山下１番地 日立コンピ ュータエンジニアリング株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のデータ通信装置がネットワークに
   接続されたデータ通信システムにおいて、 前記データ通信装置は、入力されたデータの圧縮／伸長
   を可変するデータ圧縮／伸長可変手段と、前記ネットワ
   ークのトラフィック量をモニタし、前記データ圧縮／伸
   長可変手段にそのトラフィック量に対応する圧縮／伸長
   を指示する手段と、圧縮／伸長されたデータの送受信を
   行う送受信手段とを備えたことを特徴とするデータ通信
   システム。
2. 【請求項２】 前記請求項１に記載のデータ通信システ
   ムにおいて、 前記データ圧縮／伸長可変手段は、データの精度、長
   さ、及びサンプリング周期を可変する手段を備えたこと
   を特徴とするデータ通信システム。
3. 【請求項３】 複数のデータ通信装置がネットワークに
   接続されたデータ通信システムにおいて、 前記データ通信装置は、データの送受信を行うプロトコ
   ルを切り替えるプロトコル切替手段と、そのプロトコル
   に基づき、データの送受信を行う送受信手段と、前記ネ
   ットワークのトラフィック量をモニタし、トラフィック
   量に対応するプロトコルを前記プロトコル切替手段に指
   示する手段とを備えたことを特徴とするデータ通信シス
   テム。