JPS63305642A - パケット通信方式 - 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、パケット通信方式に関し、特に可変ビット長
のパケットを用い、パケットがパケット交換網内で受け
るパケットごとに異なる遅延時間を受信側において一定
値にそろえ、かつ網内でのパケットの紛失または、網内
での一定値異以上の転送遅延を受けた異常パケットを受
信側において検出できるようにしたパケット通信方式に
関する。

〔従来の技術〕

従来、例えば、低ビア）速度の音声をパケ７）を使用し
て伝送することは、回線交換に比べて伝送および交換の
費用が大幅に節約されるにもかかわらずこれまで広く使
用されることはなかった。

その理由は符号化された情報をパケットで伝送すると以
下に述べるような種々の問題点が生じるかろである。

その問題点の一つはパケットをパケット交換システムを
通して伝送すると一般にパケットごとに異なる遅延が生
じるからである。遅延の変動はパケット交換網内の交換
ノードにおいて導入される。

データと異なり、音声情報は高品質の音声再生を実現す
るためには、コーディング時と同じ速度でディジタル表
現からアナログ表現にデコードされなければならない。

音声パケットの伝送期間中に可変遅延が導入されると、
なんらかの補償を行わない限り上記のデコーディングを
行うことはできない。

従来、この問題点の解決方法として、電話のような会話
音声においては、有音部と無音部があるという事実を利
用し、音声の有音部についてのみパケットを発生させ、
その後無音部分の期間中は初のパケットを受信後、その
パケットをある一定時間以上　　（秒）遅延させ、この
初期遅延の後、それに引き続く有音部のパケットをパケ
ットの発生間隔Ｔ（秒）と同じ速度でデコードすること
によりもとのアナログ音声を再生する方式がある。

第５図はこの方式におけるタイムチャートを示したもの
である。第５図において、ａは、音声信号、ｂは、音声
信号を符号化器により符号化した符号化信号、Ｃは符号
化信号すより一定時間間隔ごとに形成された画定長の送
信パケット、ｄは、受信側で受信した受信パケット、お
よびｅは受信バケツ）ｄを所定の順に並べて再生に廻さ
れる再生パケットを示す。

なお、第５図の従来例においては、パケットが送信側か
ら受信側に到達するまでの遅延時間をｔｄ、受信パケッ
トが再生にかけられるまでの遅延時間をＤ′　としたと
き、（ｔ、　＋Ｄ’　）時間なる一定値以上の遅延を受
けたパケット２は、受信側では再生することはできず、
必要に応じてなんらかの補間が必要となる。

以上説明したように、この従来方式においては、第５図
の符号化信号すに示すように、符号化は固定レートの符
号化方式例えば、６４ｋｂ／ｓ　Ｐ　ＣＭ方式や３２ｋ
ｂ／ｓＡ　Ｄ　Ｐ　ＣＭ　（適応差分ＰＣＭ）方式など
が用いられていた。すなわち、有意情報の発生量が時間
的に変化する場合においても、一定のビットレートで符
号化し、固定長のパケットで伝達するために、情報伝送
効率の観点からみて、無駄が大きい問題点があった。

この問題点の解決方法として、送信側で、パケット長を
、一定時間間隔Ｔ（秒）内に発生した情報ピント数に応
じて可変にした可変ビット長のパケットを形成し、これ
に特定のモジュロ数からなるシーケンス番号を付加して
送信し、受信側で、受信パケットを上記シーケンス番号
に従って並べて再生を行う、可変ビット長のパケットを
用いて通信を行うパケット通信方式が考えられている（
例えば、昭和５４年度電子通信学会情報システム部門全
国大会予稿集１８１「音声ブロック間可変量子ビット符
号化方式」参照）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

以上説明したように、従来のパケット通信方式において
は、有意情報が時間的に変化する場合において、可変ビ
ット長のパケットを用いることにより、情報伝送効率を
上げることが可能である。

しかし、この可変ビット長のパケットを用いる場合には
、パケットの大きさがまちまちであるので、パケットの
伝送期間中に可変遅延が導入されると、固定ビット長の
パケットに比べて、受信側で、その遅延のスムージング
を施すことが困難になるとともに、送信パケットが途中
でなんらかの原因で紛失したり、または順次に再生が不
能となる一定時間以上の遅延を受ける異常パケットの発
生が大となり、この異常パケットの発生を適確に検出し
て補間または再送を行うことが重要な問題点となるが、
従来この問題点の解決が十分になされていない。

本発明の目的は、上記の問題点を解決することにより、
受信側で、遅延のスムージングと異常バケラトの検出を
容易に行うことができる可変ビット長のパケットを用い
たパケット通信方式を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、一定時間間隔Ｔ（秒）内に発生した情報ビッ
ト数に応じてパケット内の情報ビット数を可変にする可
変ビット長のパケットにより通信を行うパケット通信方
式において、送信側で、各パケットに一定時間間隔Ｔ（
秒）ごとに指定したモジュロｍ　（ｍは自然数）の第一
のシーケンス番号と、発生した上記パケットの順に指定
したモジュロｎ　（ｎは自然数）の第二のシーケンス番
号とを付与して送信し、受信側で、上記パケットを、到
着した最初のパッケージまたは特定の基準パッケージが
到着した時点から、一定の時間（Ｄ１＋Ｔ）（秒）（た
だし、Ｄｍは許容パケットごと遅延時間で、Ｄｍ　＞Ｔ
）後に、Ｔ（秒）ごとのタイミングで上記第一のシーケ
ンス番号に従って並べ順次再生を行うとともに、並べら
れた隣り合う上記パケットの第二のシーケンス番号の差
から異常パケットの検出を行うことを特徴とする。

また本発明は、シーケンス番号の差が２の場合　゛に異
常パケット有りとして検出を行うことが好ましい。

〔作用〕

受信側で、パケットの遅延時間のうち、各パケットに共
通の遅延時間を差し引いたパケットごとに特有のパケッ
トごと遅延時間として、再生に許容される許容パケット
ごと遅延時間り、を、ＤＩｌｌ＞Ｔ を満足するように定める。すなわち、本発明は、パケッ
トごと遅延時間が大きい、パケット長およびパケットの
転送経路のばらつきの大きいシステムに適用される。

そして、受信側では、到着したパケットを、一定時間（
Ｄつ＋Ｔ）（秒）後に、Ｔ（秒）ごとのタイミングで、
パケットに付加された第一のシーケンス番号に従って並
べ順次再生を行う。

従って、各パケットは一定の時間（Ｄ□＋Ｔ）（秒）内
に必ず受信側に到着するはずとなり、遅延のスムージン
グが正しく行われる。

一方、並べられた上記パケットの第二のシーケ−ンス番
号について、隣り合う二つのパケットのシーケンス番号
の差Δを求める。ただしｎ番と１番との差はｌとする。

かくすると、差Δはもしも異常パケットが発生しないと
きには、必ずΔ＝１となり、異常パケットが発生したと
きには、Δ≠１となり、異常パケットの発生を検出でき
る。

この場合、Δ＝２となるのは前段のパケットが紛失して
異常パケットとなった場合であり、必要に応じ前後のパ
ケットからの再生信号により補間を行うか、再送を行わ
せることができる。

さらにΔ〈ｌまたはΔ〉２の場合も生じ得るが通常その
確率は非常に小さい。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図は本発明の一実施例を示すタイムチャート、第２
図はそのパケットの遅延特性図である。

初めに、第２図について説明する。第２図は横軸に時間
ｔ　（秒）をとり、縦軸にパケットの遅延確率をとり、
本発明が適用されるパケット通信方式におけるパケット
のエンド−エンドの遅延確率分布関数を示したものであ
る。第２図において、ｔ、は各パケット網中での伝送路
の遅延やノードの処理に要する遅延などの受信パッケー
ジに共通な固定のパケット共通遅延時間であり、Ｄは各
パケットに特有なパケットごと遅延時間（Ｄｍを許容パ
ケットごと遅延時間とし、そのときの確率をＰｏ　とす
る。）である。またＴはパケット生成の一定時間間隔で
この場合パケット長となる。

ここで、受信側で、割合Ｐ。（Ｐ、≦１）のパケットが
おさまる遅延時間を、（ｔａ　＋Ｄｍ　）（秒）（ただ
し、Ｄｍ＞Ｔとする。）としたときに、送信側で最初の
パケットまたは特定の基準パケットの次のＴ（秒）間に
引き続きパケットが存在する場合には、受信側には（ｔ
ｄ　＋Ｉ）ａ　）（秒）の遅延時間でＰ。の割合のパケ
ットが到着し、さらにＴ（秒）の遅延時間を付加するこ
とにより、はぼ１００％のパケットが到着する。すなわ
ち、受信側で、最初のパケットまたはある特定の基準パ
ケットが到着してから、（Ｄｍ　＋Ｔ）時間の遅延を付
加し、引き続＜Ｔ（秒）ごとのタイミングでパケットを
再生することにより、遅延のスムージングが行われ、コ
ーディング時と同じ速度でディジタル信号がアナログ信
号に再生される。

第１図において、ｂは符号化信号で、一定の時間間隔Ｔ
（秒）ごとに情報ビット数に応じて符号化された様子を
示す。Ｃは送信パケットで、一定の時間間隔Ｔ（秒）ご
とに符号化信号すに含まれる情報ピント数に応じてその
ビット長が定められる。そしてこの形成されたパケット
には、生成の順に、モジュロ４　　（ｎ＝４）の第二の
シーケンス番号が最初のパケットを１として順に２．３
．４と付加され、この１〜４の番号が繰り返して順に付
加される。同時に各パケットには一定の時間間隔Ｔ（秒
）ごとに指定したモジュロ８　（ｍ＝８）の第一のシー
ケンス番号の当該シーケンス番号が−Ｋに付加される。

なお、このシーケンス番号はパケットのヘッダ部分に設
けられ、シーケンス番号のモジュロ数ｍおよびｎはバケ
７）網の状況等により適切に設定される。

ｄは受信パケットで、各パケットはパケット共通遅延時
間ｔ、と各パケットごと遅延時間りとの遅延を受けて送
信側より到着する。ここでは、第一のシーケンス番号７
のパケットが大きく遅延した様子を示している。なお、
シーケンス番号は上段が第一、下段が第二を表す。

ｅは再生のために並べられた再生パケットを示す。最初
のパケット１が到着してから、一定時間（Ｄｍ＋Ｔ）時
間後に、第一のシーケンス番号順に並べられる。すなわ
ち、第一のシーケンス番号は、１．２．５．６．８．２
　の順になっており、受信パケットのうち大きな遅延を
受けた第一のパケット番号７のパケットは廃棄され、異
常パケットとなっている。すなわち、受信側に到着した
パケットは−たんバッファされて、（Ｄｍ＋Ｔ）時間後
に、Ｔ（秒）ごとに送出再生されるので、パケットごと
遅延時間りの影響を除いて、送信バケッ）ｂとの同じ時
間関係で、異常パケットを除いて正しく再生が行われる
。

一方この再生パケットが並べられたときに、隣り合う二
つのパケットの第二のシーケンス番号の差Δを求める。

なおこの差Δはモジュロｎのｎ番（本実施例では４番）
と次の１番との差は１とする。第二のシーケンス番号は
、１．２．３．４．２．３　の順となっており、上記の
ようにして求めた差Δの値は第１図に示すとおりとなる
。これによると上記のように、第二のシーケンス番号４
の次は２で、そのシーケンス番号の差ΔはΔ＝２となり
、第一のシーケンス番号８のパケットの直前の廃棄され
た第一のシーケンス番号７のパケットが異常パケットと
して検出される。

従って、本実施例によると、情報源の符号化に可変ビッ
トレート符号化方式を用い、可変長パケットにより情報
伝送効率を低下させることなく通信を行い、受信側で遅
延のスムージングを適確に行うとともに、異常パケット
を検出し、送信側でＴ（秒）ごとの連続したパケットの
発生があり、シーケンス番号の差△＝２のとき、直前の
紛失または遅延が一定時間以上となり廃棄された異常パ
ケットを必要に応じて前後のパケットから再生した信号
を用いて補間したりまたは再送の手配をすることにより
、高品質な情報伝送が可能となる。

なお、直前の２個以上のパケットが連続して異常パケッ
トとなる、すなわちΔ＝３以上となる確率は、（Ｉ　　
Ｐａ）２以下であり、一般にＰ。は遅延パケットがあっ
ても実用上許容される値として非常に１に近い値として
定めるため、（ｔ−ｐｏ）３−〇となり、実用上このよ
うなことはごくまれにしか起こらない（例えば、Ｐ、　
＝０．９９９のとき、（１−ＰＯ）　２　　ジ・讐ｔｏ
−６）　　　。

また、ｎ個が引き続いて異常パケットとなり、Δ＝１で
見かけ上異常パケットがなかったように誤る確率は、（
１−ＰＧ）’以下であり、必要に応じてｎを大きくとる
ことにより、（１−ＰＯ）’→０と実用上問題のない値
とすることができる。

さらにΔ＝２を異常パケットの検出基準とすることによ
り、Δ〉２またはΔく１とした場合に問題となるパケッ
トのバッファ時間の増大を防止でき、パケットの伝送効
率の低下がさけられる。

第３図は本発明の一実施例を適用したパケット通信シス
テムのブロック構成図、第４図はそのパケットディスア
センブリ装置の詳細を示すブロック構成図である。

本実施例のパケット通信システムは、可変長符号化器２
１とパケットアセンブリ装置２２とを含む送信側が、パ
ケットディスアセンブリ装置２４と復号化器２５とを含
む受信側とがパケット網２３を通して接続され構成され
る。

ここで、可変長符号器２１は入力されるアナログ人力信
号をその情報量に応じた可変ビット長で符号化し第１図
の符号化信号すを出力する。パケットアセンブリ装置２
２では、この出力された符号化信号ａを人力して、一定
の時間間隔Ｔ（秒）ごとに、その中に含まれる情報ビッ
ト数に応じて、パケット長を可変にしたパケットを順次
形成するとともに、モジュロ４の第二のシーケンス番号
と、一定の時間間隔Ｔごとに指定されたモジュロ８の第
一のシーケンス番号とを例えばそのヘッダに付加して、
順次パケット網２３に送出する。

パケットディスアセンブリ装置２４は、第４図に示すよ
うに、スムージングバッファ３１、ＣＰ　Ｕ３２、メモ
リ３３、紛失再生および復号化器の入力バッファ３４お
よびクロック供給装置３５を含んでいる。

そして、送信側から送信されパケット網２３を通して到
着したパケットは、スムージングバッファ３１に人力さ
れ、一定時間（Ｄヨ＋Ｔ）（秒）バッファされる。この
間に、パケットに付加された第一および第二のシーケン
ス番号情報３６はＣＰ　Ｕ３２に入力され、さらにメモ
リ３３に記憶される。そしてＣＰＵ３２’ｌこおいて、
第一のシーケンス番号順にパケット送出情報３７を作成
するとともに、メモリ３３に記憶された第二のシーケン
ス番号により、隣り合うパケットの第二のシーケンス番
号の差Δヲ求め、異常パケットが検出されると、その異
常パケット情報をパケット送出情報３７に加えてスムー
ジングバッファ３１に出力する。スムージングバッファ
３１では、このパケット送出情報３７に従いＴ（秒）ご
とに、第１図に示すように再生パケットｅと、同時に異
常情報を送出パケットおよび異常情報３８として出力す
る。入力バッファ３４では入力された再生パケットｅを
符号化信号すに分割し符号化信号３９として復号化器２
５に対して出力する。また紛失情報により異常パケット
の前後のパケットの符号化信号により所定の補間を行い
異常パケットに対する符号化信号３９として出力するか
、または再送要求信号を出力する。

復号化器２５では人力された符号化信号を元のアナログ
信号に再生出力する。なお、クロック供給装置３５は所
要のクロックを各部に対して供給する。

以上、第３図および第４図を用いて説明したように、本
発明は公知の技術を用いて容易に装置化を実現すること
ができる。

〔発明の効果〕 以上説明したよう１ど、本発明は、可変ビット長のパケ
ットを用い、情報源のバースト性を利用した効率のよい
情報伝達を、受信側におけるパケットごとの遅延のスム
ージングとともに異常パケットの検出を行うことにより
、その欠落したパケットの情報を必要に応じ前後の値か
ら補間することまたは再送を求めることが可能となり、
伝送効率を低下させることなく、高品質な情報伝達がで
きる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すタイムチャート。 第２図はそのパケットの遅延時間分布特性図。 第３図は本発明の一実施例によるパケット通信システム
を示すブロック構成図。 第４図はそのパケットディスアセンブリ装置の詳細を示
すブロック構成図。 第５図は従来例を示すタイムチャート。 １〜８・・・シーケンス番号、２１・・・可変長符号化
器、２２・・・パケットアセンブリ装置、２３・・・パ
ケット網、２４０１．パケットディスアセンブリ装置、
２５・・・復号化Ｌ　３１・・・スムージングバッファ
、３２・・・ＣＰＵ、３３・・・メモリ、３４・・・入
力バッファ、３５・・・クロック供給装置、３６・・・
シーケンス番号情報、３７・・・パケット送量情報、３
８・・・送出パケットおよび異常情報、３９・・・符号
化信号、Ｄｍ　Ｄ’　・・・パケットごと遅延時間、Ｄ
つ・・・許容パケットごと遅延時間、Ｔ・・・一定の時
間間隔、計・・音声信号、ｂ・・・符号化信号、Ｃ・・
・送信パケット、ｄ・・・受信パケット、ｅ・・・再生
パケット、ｔ、・・・パケット共通遅延時間。 特許出願人　　日本電信電話株式会社 代理人　　弁理士　井　出　直　孝 ｔｄ：　バグ、ト共ｉ丘娩特間 Ｄ：バ７−．トご乙遵延時間 Ｄｍ：　吉テギ讐パ′フー　・・ノ　ト　ニ“と上屋」
稙り時Ｈ実応例　（ペケ、ト遅廷待在） 昂　２　図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）一定時間間隔Ｔ（秒）内に発生した情報ビット数
   に応じてパケット内の情報ビット数を可変にする可変ビ
   ット長のパケットにより通信を行うパケット通信方式に
   おいて、 送信側で、各パケットに一定時間間隔Ｔ（秒）ごとに指
   定したモジュロｍ（ｍは自然数）の第一のシーケンス番
   号と、発生した上記パケットの順に指定したモジュロｎ
   （ｎは自然数）の第二のシーケンス番号とを付与して送
   信し、 受信側で、上記パケットを、到着した最初のパケットま
   たは特定の基準パケットが到着した時点から、一定の時
   間（Ｄ＿ｍ＋Ｔ）（秒）（ただし、Ｄ＿ｍは許容パケッ
   トごと遅延時間で、Ｄ＿ｍ＞Ｔ）後に、Ｔ（秒）ごとの
   タイミングで上記第一のシーケンス番号に従って並べ順
   次再生を行うとともに、並べられた隣り合う上記パケッ
   トの第二のシーケンス番号の差から異常パケットの検出
   を行うことを特徴とするパケット通信方式。
2. （２）シーケンス番号の差が２の場合に異常パケット有
   りとして検出を行う特許請求の範囲第（１）項に記載の
   パケット通信方式。