JPH11514816A

JPH11514816A - アイドル抑圧およびそれに対する信号閾値の決定

Info

Publication number: JPH11514816A
Application number: JP10501999A
Authority: JP
Inventors: チェラリ・アダム; マグレガー・アンドリュー
Original assignee: ノーザン・テレコム・リミテッド
Priority date: 1996-06-20
Filing date: 1997-06-19
Publication date: 1999-12-14
Anticipated expiration: 2017-06-19
Also published as: CA2258837C; EP0906689A1; JP3525437B2; US5878119A; DE69720444T2; WO1997049234A1; EP0906689B1; DE69720444D1; CA2258837A1

Abstract

(57)【要約】ファクシミリ伝送の両ステーションのアイドルまたはサイレント部分を抑圧するために圧縮技術が使用される。ファクシミリ伝送は、半二重プロトコルであるので、送信端末および受信端末でかなりのアイドル時間がある。本発明は、各ステーションに信号レベル閾値を供給し、それによって、閾値より大きい信号は送信が許され、閾値より小さい信号は送信が阻止される。その結果、より効率的なネットワーク・帯域幅の使用が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】発明の名称アイドル抑圧およびそれに対する信号閾値の決定発明の技術分野本発明は、ファクシミリまたはモデムのような端末を介した帯域幅有効利用半二重データ伝送、およびセル・ベースのネットワークを介して帯域幅の効率的利用を実現する半二重データ伝送システムおよび方法に関する。発明の背景ファクシミリは、重要な書面情報を交換できることで知られている。初期のファクシミリ標準、すなわちグループ１（１９６０）およびＣＣＩＴＴグループ２（１９７６）は、端末間の伝送において１ページあたり５分または６分という比較的遅い速度を規定し、この速度は共通であった。今日、これらの標準はほとんど使われないが、下位互換性を維持するため現在でもサポートされている。現在主に使われている標準はＣＣＩＴＴグループ３で、画質は向上し、伝送時間も６秒／ページにまで短縮された。グループ１およびグループ２の標準は、トーン信号を使って制御とハンドシェーキングを行い、グループ３はバイナリ・コード化周波数シフト・キーイング（ＦＳＫ）を使用する。また、モデムは、公衆交換電話ネットワークを介してコンピュータなどを含む端末間でデータを伝送するために広く使われている。端末間のファクシミリ伝送は半二重であり、一度に送信できるのは２つの端末のうち１つだけである。典型的なファクシミリ接続では、送信側の（発呼側）端末は発呼信号（ＣＮＧ）（１１００Ｈｚ発呼トーン）を送り、受信側の（被呼側）端末は受信信号（ＣＥＤ）信号（２１００Ｈｚの着信ステーション識別子）と、４６２Ｈｚのディジタル識別信号（ＤＩＳ）で応答する。送信ディジタル・コマンド信号（ＤＣＳ）、トレーニング信号、受信確認（ＣＦＲ）からなるハンドシェーキングの後、発呼側のファクシミリはＣＣＩＴＴ（ＩＴＵ）Ｔ．４に従って圧縮された最初のページの送信を開始する。この時、受信側のファクシミリには何も応答しない。マゼラン・パスポートのようなシステムでは、セル・ベースのマゼラン・パスポート・ネットワークを通じて同期ディジタル・データ（音声と非音声）を伝送する。「マゼラン」および「パスポート」はノーザン・テレコムの商標登録である。パスポートではデータ音声成分を圧縮し帯域幅を節約するために、２つの技術、すなわち、適応差分パルス符号変調（ＡＤＰＣＭ）およびサイレント抑圧が使われる。ＡＤＰＣＭ圧縮は、データそのものではなく、連続データを見て、その差分を符号化する。このようにして、サンプル・データを表わすビット数は１サンプルにつき、８から４、または３、２になる。他方、サイレント抑圧は会話の特性とダイナミクスの知識を使って伝送の要件を減少させる。本発明の目的従って、本発明の目的は、ファクシミリまたはモデムで作成されたデータに圧縮技術を適用して、帯域幅を効率よく使うことにある。さらに、本発明の目的は、質を落とさずに帯域幅を節約することも目的としている。さらに、本発明の目的は、送信側と受信側の両方のファクシミリ・ステーションで最適な信号抑圧閾値を決定し、帯域幅を節約することも目的としている。発明の要約本発明の第１の側面においては、公衆電話交換ネットワークを介して送信端末と受信端末間で半二重データを伝送するシステムが供給される。本システムは、送信端末に接続された送信スイッチング手段、受信端末に接続された受信スイッチング手段、並びに公衆交換ネットワークを介してデータ信号を交換する送信スイッチング手段および受信スイッチング手段を備える。送信スイッチング手段は第１信号レベル検出手段を有し、第１のダイナミック閾値より大きいデータ信号のみが送信スイッチング手段と受信スイッチング手段間で送信される。本発明の好ましい実施の形態によれば、送受信端末は、ファクシミリまたはモデムである。本発明の第２の側面においては、本発明は、公衆交換電話ネットワークを介した半二重、非音声データ伝送の帯域幅要件を削減する方法を提供する。この方法は以下の手順から成り立つ。（ａ）非音声データを、データ送信端末から、第１の信号レベル検出器を有する第１の交換局に送信し、（ｂ）電話ネットワークを使って第１の交換ステーションから第２の信号レベル検出器を有する第２の交換ステーションへ非音声データを送信し、（ｃ）非音声データのダイナミック・レベルに基づいて各レベル検出器の信号閾値レベルを決定し、（ｄ）データ信号レベルが既定の閾値レベルより高い場合だけ、各端末にデータを送信するように交換局を設定する。本発明のさらに他の側面においては、各レベル検出器の最適閾値レベルが決定される。図面の簡単な説明本発明は、添付の図面および次の説明から理解される。図１は、既存の送信側ファクシミリ装置と受信側ファクシミリ装置の時間的な関係を示す図である。図２は、本発明の一実施の形態の音声データと非音声データを送受信するネットワークの一例を示すブロック図である。図３Ａおよび３Ｂは、本発明の一実施の形態の受信側の信号閾値レベルと送信側の信号閾値レベルの相対的な関係を示す図である。発明の実施の形態前述のように、ファクシミリ伝送は半二重であり、これは、図１に示される。左側の垂直の時間バーは、送信側、すなわち発信側のファクシミリ端末で生じるイベントのシーケンスを示し、右側の垂直の時間バーはイベントに対応した受信側、すなわち着信側のファクシミリの動作を示す。影をつけた領域は、ハンドシェーキング・プロトコル、ページ伝送、メッセージ確認などを示す。空白の領域は、伝送がない時間、または関連のファクシミリ端末がサイレントまたはアイドルである時間を示す。現在のプロトコルの下では、情報が伝送されていない時でも、セルはアイドル時間の間、ネットワークを介して伝送される。本発明はこれらのアイドル時間の間、セルがバックボーンのデータ・ネットワークに送られるのを避け、それによって、帯域幅を大幅に節約しようとするものである。前述の、音声伝送用のサイレント抑圧は、マゼラン・パスポート・アーキテクチャで既に知られている。マゼラン・パスポート・アーキテクチャは、音声伝送システム内の信号を分析することによって、可変帯域幅の低減を実現している。所定の閾値より小さい信号はサイレントと見なされ、サイレントを含むセルはネットワークに送られない。パスポートにおいては、トーン検出器は、ファクシミリ伝送に関する２１００Ｈｚのトーンから、非音声データが存在すると決定する。本発明では、ＤＳＰがトーン検出器によって検出された２１００Ｈｚのトーンを使って、ファクシミリ・アイドル抑圧を可能にする。図２は、ファクシミリ・アイドル抑圧を有するファクシミリ通信用の電話ネットワークの一実施の形態を示す。図２ら分かるように、ネットワークはファクシミリ端末１４および１６を含む。これらの端末はモデムであってもよい。ネットワークには、各ファクシミリ端末に関するＰＢＸまたはＰＡＢＸ１８および２０も含まれる。アクセス・スイッチ２２および２４を使うと、ＰＢＸからバックボーンネットワーク２６への接続が可能になる。図示されるように、ネットワーク２６は、複数のノード２８を含んでもよい。図示されている実施の形態では、アクセス・スイッチ２２と２４はマゼラン・パスポート・ユニットとすることもできる。ファクシミリ・アイドル抑圧機能およびトーン検出は、スイッチ２２および２４で実行され、ＰＢＸおよびアクセス・スイッチを含む１つのファクシミリ・ユニットが送信時に、すなわち、発信している時、相手のユニットは受信、すなわち、着信している。前述のように、全体的な帯域幅の節約は、各ファクシミリ端末がアイドルかサイレントモードになっている間に、帯域幅を抑圧することによって可能となる。効率よく抑圧するために、受信側の端末と、送信側の端末の両方からの信号について閾値レベルを設定することが必要である。好ましい実施例では、送信側端末と受信側端末のそれぞれに閾値レベルを設定する。本発明に従ってファクシミリ・アイドル抑圧を実行しても、ファクシミリの通常の動作に影響を与えてはならない。つまり、抑圧の実行がファクシミリ・ステーションに対して透明であり、すべてのＩＴＵ適合ファクシミリ装置に対して、正しく機能しなければならない。図３Ａおよび３Ｂは、受信側端末と送信側端末のそれぞれに対する閾値を示す。どちらの場合も、影のついた領域は、信号が設定閾値以上であり、信号が有効なデータと見なされ、ネットワークを通じて相手側の端末に送られていることを示す。影のついていない領域は信号が設定閾値以下で、データが有効でない、すなわち、サイレント期間のアイドル信号か、ハイブリッドおよび４線−２線変換のために、エコーが帰っていることを示す。ステーションが送信ファクシミリか受信ファクシミリかの決定は、アクセス・スイッチ内のトーン検出器において行われる。トーン検出器は、本質的に、中心周波数が約２１００Ｈｚのバンドパス・フィルタである。約２１００Ｈｚでエネルギが検出されると、そのステーションは受信側ステーションであり、それ以外の場合は送信側ステーションである。信号を通過させるかさせないかは、次の手順によって決まる。（信号パワー＞＝閾値）の場合、信号は送られる（有効なデータ）（信号パワー＜閾値）の場合、信号は送られないか、抑圧される（無効データ）送信側ファクシミリまたはステーションにおける閾値は、２１００Ｈｚの平均信号パワーと、既存のＩＴＵ基準からダイナミックに決定される。送信側ファクシミリからの入力信号が、受信ファクシミリの２１００Ｈｚ信号レベルよりも大きい場合には、適度なエコーのリターンロス（ＥＲＬ）があると仮定すると、受信ファクシミリでのリターンロスは所定の受信閾値のほとんどの時間抑圧される。エコーは、非常に小さなＥＲＬ（２、３ｄＢのオーダ）の場合、または送信ファクシミリ信号レベルが非常に高くかつ受信ファクシミリ信号レベルが非常に低い場合には抑圧されない。しかしながら、送信ファクシミリからの入力信号が、受信ファクシミリの２１００Ｈｚ信号レベル以下であり、適度なＥＲＬを有する場合、受信ファクシミリ信号のみが、送信ファクシミリに送信される。受信ファクシミリ（図３Ａ）の閾値レベルは、以下の通りである受信閾値＝2100 Hz 信号レベル −6 dBm この閾値（すなわち２１００Ｈｚ信号レベルより６ｄＢｍ低い）は、全ての受信ファクシミリ信号は通過し（閾値より高い信号）、および全てのアイドル信号（閾値より低い信号）は通過しないことを保証する。また、受信閾値より小さいエコーは全て抑圧される。ＩＴＵ標準が伝送レベルに対し６ｄＢｍ範囲を許容しているので、６ｄＢｍレベルが選ばれる。このように、全てのＩＴＵ標準に対して、全ての有効な信号は、送信された２１００Ｈｚ信号より６ｄＢｍ少ないものはない。受信ファクシミリからの有効なデータは常に上記の所定の受信閾値をパスする。もし、エコーが最小限の許可された信号レベルより大きい場合、その信号は送信されるが、これはまれである。この場合には、帯域幅を節減することはできないが、ファクシミリの処理が停止することはない。送信局（図３Ｂ）での閾値は、−４０ｄＢｍに固定される。この値は、ファクシミリ端末からの信号が−４０ｄＢｍまで低くできるというＩＴＵ勧告を反映するように選ばれる。ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｖ．２およびＩＴＵ−Ｔ勧告Ｔ．４から、平均信号パワーは、約１５ｄＢｍである。しかしながら、加入者間のネットワークの損失があると、信号は−４０ｄＢｍ程度に低くできる。この閾値は、全ての送信ファクシミリ信号が通過することを保証する。前に図１で述べたように、典型的な半二重ファクシミリ伝送では、一方または他の端末がサイレントまたはアイドルである時間がかなりを占める。表１は、本発明のアイドル抑圧プロトコルを使用してファクシミリ伝送の潜在的な節約帯域幅を示す。表１は、異なる送信ページについて表にしたものである。表１から明らかなように、１ページの伝送に対して、送信ファクシミリの８０％がデータであり、２０％がアイドル・データである。受信ファクシミリでは、８３％がアイドルデータであり、１７％がデータである。全節約率は、以下の通りである１０３／２００＝５１．５％．この結果から、ファクシミリ呼は、実際には、半二重であり、一方がデータ・モードであり、他方はアイドルモードであることが分かる。このように、本発明のファクシミリアイドル抑圧技術によって、帯域幅の約５０％が節約になり、従って、ファクシミリ伝送コストを約５０％節約できる。本発明の特別の実施の形態が示され記載されたが、多くの変更ができることは明らかである。本発明の範囲は、請求項によってのみ限定される。まとめると、ファクシミリ・アイドル抑圧（ＦＩＳ）と呼ばれる本発明の圧縮技術は、ファクシミリ呼を節約する可変帯域幅を供給する。この技術は、ファクシミリ信号の性質およびダイナミックスについての知識を使用して、伝送要求条件を減らすことにある。ファクシミリ伝送は半二重であるので、接続の両側でアイドル（サイレント）部分を抑圧するこのプロトコルは、全帯域幅上の約５０％を節約できる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】１９９８年８月１１日【補正内容】（明細書の差し替え頁英文明細書第２〜第４頁、日本語明細書２〜第４頁）以下の下線部分が３４条補正の訂正部分です。詳しくは、請求範囲の補正に伴って、「発明の要約」の部分のみが補正されました。明細書ドシェーキングの後、発呼側のファクシミリはＣＣＩＴＴ（ＩＴＵ）Ｔ．４に従って圧縮された最初のページの送信を開始する。この時、受信側のファクシミリには何も応答しない。マゼラン・パスポートのようなシステムでは、セル・ベースのマゼラン・パスポート・ネットワークを通じて同期ディジタル・データ（音声と非音声）を伝送する。「マゼラン」および「パスポート」はノーザン・テレコムの商標登録である。パスポートではデータ音声成分を圧縮し帯域幅を節約するために、２つの技術、すなわち、適応差分パルス符号変調（ＡＤＰＣＭ）およびサイレント抑圧が使われる。ＡＤＰＣＭ圧縮は、データそのものではなく、連続データを見て、その差分を符号化する。このようにして、サンプル・データを表わすビット数は１サンプルにつき、８から４、または３、２になる。他方、サイレント抑圧は会話の特性とダイナミクスの知識を使って伝送の要件を減少させる。本発明の目的従って、本発明の目的は、ファクシミリまたはモデムで作成されたデータに圧縮技術を適用して、帯域幅を効率よく使うことにある。さらに、本発明の目的は、質を落とさずに帯域幅を節約することも目的としている。さらに、本発明の目的は、送信側と受信側の両方のファクシミリ・ステーションで最適な信号抑圧閾値を決定し、帯域幅を節約することも目的としている。発明の要約従って、本発明の第１の側面によれば、本発明は、公衆電話交換ネットワークを介して半二重データ伝送を行うためのアクセス・スイッチを提供する。このアクセス・スイッチは、公衆電話交換ネットワークを介して、データ端末で発生されたデータ信号を送信する送信手段と、データ端末がデータ送信端末またはデータ受信端末であるか否かを検出するトーン検出手段と、第１および第２のダイナミック閾値レベルに関するデータ信号の信号レベルをモニタする信号レベル検出手段とを備える。このアクセス・スイッチにおいては、データ端末が送信データ端末であるときには、第１のダイナミック閾値より大きいデータ信号のみが送信され、データ端末が受信データ端末であるときには、第２のダイナミック閾値より大きいデータ信号のみが公衆電話交換ネットワークを介して送信される。本発明の第２の側面によれば、本発明は、公衆電話交換ネットワークを介して半二重データ伝送の帯域幅を効果的に利用する方法を提供する。この方法は、データ端末からのデータ信号を受信し、データ端末が送信データ端末である否かを決定する。この方法においては、データ端末が送信データ端末であるときには、第１のダイナミック閾値より大きい信号レベルを有するデータ信号のみを公衆電話交換ネットワークを介して送信し、データ端末が受信データ端末であるときには、前記第２のダイナミック閾値より大きい信号レベルのデータ信号のみを公衆電話交換ネットワークを介して送信する。図面の簡単な説明本発明は、添付の図面および次の説明から理解される。図１は、既存の送信側ファクシミリ装置と受信側ファクシミリ装置の時間的な関係を示す図である。図２は、本発明の一実施の形態の音声データと非音声データを送受信するネットワークの一例を示すブロック図である。図３Ａおよび３Ｂは、本発明の一実施の形態の受信側の信号閾値レベルと送信側の信号閾値レベルの相対的な関係を示す図である。発明の実施の形態前述のように、ファクシミリ伝送は半二重であり、これは、図１に示される。左側の垂直の時間バーは、送信側、すなわち発信側のファクシミリ端末で生じるイベントのシーケンスを示し、右側の垂直の時間バーはイベントに対応した受信側、すなわち着信側のファクシミリの動作を示す。影をつけた領域は、ハンドシェーキング・プロトコル、ページ伝送、メッセージ確認などを示す。空白の領域は、伝送がない時間、または関連のファクシミリ端末がサイレントまたはアイドルである時間を示す。現在のプロトコルの下では、情報が伝送されていない時でも、セルはアイドル時間の間、ネットワークを介して伝送される。本発明はこれらのアイドル時間の間、セルがバックボーンのデータ・ネットワークに送られるのを避け、それによって、帯域幅を大幅に節約しようとするものである。（請求の範囲の差し替え頁英文明細書第１０〜第１１頁、日本語明細書第９頁〜第１０頁）以下の下線部分が３４条補正の訂正部分です。詳しくは、すべての請求項が補正されました。請求の範囲１．公衆電話交換ネットワーク（２６）を介して半二重データ伝送を行うためのアクセス・スイッチ（２２）において：公衆電話交換ネットワーク（２６）を介して、データ端末（１４）で発生されたデータ信号を送信する送信手段と、データ端末がデータ送信端末またはデータ受信端末であるか否かを検出するトーン検出手段と、第１および第２のダイナミック閾値レベルに関するデータ信号の信号レベルをモニタする信号レベル検出手段とを備え、前記データ端末が送信データ端末であるときには、前記第１のダイナミック閾値より大きいデータ信号のみが送信され、前記データ端末が受信データ端末であるときには、前記第２のダイナミック閾値より大きいデータ信号のみが公衆電話交換ネットワークを介して送信されることを特徴とする半二重データ伝送アクセス・スイッチ。２．請求項１記載のスイッチにおいて：前記トーン検出手段は、所定の周波数でデータ信号の信号レベルを測定し、前記信号レベル検出手段は、測定された信号レベルに応じて、第１および第２のダイナミック閾値レベルをセットする閾値手段を有することを特徴とする半二重データ伝送アクセス・スイッチ。３．請求項２記載のスイッチにおいて：前記の所定の周波数は２１００Ｈｚであることを特徴とする半二重データ伝送アクセス・スイッチ。４．請求項３記載のスイッチにおいて：第２のデータ信号の測定レベルに応じて、リターン・エコーを抑圧するエコー抑圧手段をさらに有することを特徴とする半二重データ伝送アクセス・スイッチ。５．公衆電話交換ネットワーク（２６）を介して半二重データ伝送の帯域幅を効果的に利用する方法において：データ端末（１４）からのデータ信号を受信し、前記データ端末が送信データ端末であるときには、第１のダイナミック閾値より大きい信号レベルを有するデータ信号のみを公衆電話交換ネットワークを介して送信し、前記データ端末が受信データ端末であるときには、前記第２のダイナミック閾値より大きい信号レベルのデータ信号のみを公衆電話交換ネットワークを介して送信することを特徴とする半二重データ伝送の帯域幅を効果的に利用する方法。６．請求項５記載の方法において：もし、前記データ端末が送信データ端末または受信データ端末であるときには、所定の周波数でデータ信号の信号レベルをモニタすることを特徴とする半二重データ伝送の帯域幅を効果的に利用する方法。７．請求項６記載の方法において：所定の周波数でデータ信号の信号レベルを測定し、測定された信号レベルに応じて、第１および第２のダイナミック閾値レベルをセットすることを特徴とする半二重データ伝送の帯域幅を効果的に利用する方法。８．請求項７記載の方法において：前記の所定の周波数は、２１００Ｈｚであることを特徴とする半二重データ伝送の帯域幅を効果的に利用する方法。９．請求項８記載のシステムにおいて：測定された信号レベルに応じて、リターン・エコーを抑圧することを特徴とする半二重データ伝送の帯域幅を効果的に利用する方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＨ０４Ｑ 11/04 Ｈ０４Ｌ 11/20 Ｂ

Claims

【特許請求の範囲】１．公衆電話交換ネットワークを介して送信端末と受信端末間で半二重データを伝送するシステムにおいて：送信端末に接続された送信スイッチング手段と、受信端末に接続された受信スイッチング手段と、公衆交換ネットワークを介してデータ信号を交換する送信スイッチング手段および受信スイッチング手段とを備え、前記送信スイッチング手段は第１信号レベル検出手段を有し、第１のダイナミック閾値より大きいデータ信号のみが送信スイッチング手段と受信スイッチング手段間で送信されることを特徴とする半二重データ伝送システム。２．請求項１記載のシステムにおいて：前記受信スイッチング手段は、第２の信号レベル検出手段を有し、第２のダイナミック閾値より大きいデータ信号のみが受信スイッチング手段がら送信スイッチング手段に送信されることを特徴とする半二重データ伝送システム。３．請求項２記載のシステムにおいて：受信スイッチング手段は、所定の周波数において、データ信号を測定するトーン検出器を有することを特徴とする半二重データ伝送システム。４．請求項３記載のシステムにおいて：第２の信号レベル検出手段は、トーン検出器で測定したデータ信号に応じて、第２のダイナミック閾値レベルをセットすることを特徴とする半二重データ伝送システム。５．請求項１記載のシステムにおいて：前記の所定の周波数は２１００Ｈｚであることを特徴とする半二重データ伝送システム。６．公衆電話交換ネットワークを介して半二重データ伝送の帯域幅を効果的に利用する方法において：データ送信端末から第１のダイナミック閾値レベルを有する第１のスイッチング・ステーションにデータ信号を送信し；第１のダイナミック閾値レベルより上にあるデータ信号のみを、公衆電話交換ネットワークを介して、第２のスイッチング・ステーションに送信し；そのデータ信号をデータ受信端末に送信することを特徴とする半二重データ伝送方法。７．請求項６記載の方法において：第２のダイナミック閾値レベルより大きい信号レベルを有するデータ信号のみを、第２のスイッチング・ステーションから第１のスイッチング・ステーションに送信することを特徴とする半二重データ伝送方法。８．請求項７記載の方法において：データ受信端末からデータ送信端末に送信されたデータを第２のスイッチング・ステーションで検出し；データ受信端末からデータ送信端末に送信されたデータ信号の信号レベルを所定の周波数で測定し；測定された信号レベルに応じて、第２のダイナミック閾値レベルをセットすることを特徴とする半二重データ伝送方法。９．請求項８記載のシステムにおいて：前記の所定の周波数は、２１００Ｈｚであることを特徴とする半二重データ伝送方法。