WO2023242925A1 - 通信システム及びプログラム - Google Patents

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WO2023242925A1
WO2023242925A1 PCT/JP2022/023688 JP2022023688W WO2023242925A1 WO 2023242925 A1 WO2023242925 A1 WO 2023242925A1 JP 2022023688 W JP2022023688 W JP 2022023688W WO 2023242925 A1 WO2023242925 A1 WO 2023242925A1
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WO
WIPO (PCT)
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main signal
signal
relay
code
sub
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/023688
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
尊広 久保
優平 川上
広尚 阿部
夏樹 安原
秀雄 川田
慎一 吉原
Original Assignee
日本電信電話株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日本電信電話株式会社 filed Critical 日本電信電話株式会社
Priority to PCT/JP2022/023688 priority Critical patent/WO2023242925A1/ja
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
    • H04L1/22—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received using redundant apparatus to increase reliability

Definitions

  • the present disclosure relates to a communication system and program that performs uninterrupted redundancy switching that sends the same signal to redundant paths and realizes uninterrupted communication.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example of the configuration of a conventional uninterrupted redundant switching system.
  • the conventional no-shutdown redundant switching system includes a pair of no-shutdown device #1 and no-shutdown device #2.
  • the uninterrupted device #1 assigns sequence numbers #1, #2, #3, ..., #N to frames to be transmitted (denoted as frames #1, #2, #3, ..., #N). ), duplicate them and send them to route #1 and route #2.
  • the uninterrupted device #2 checks the frames received from each route and confirms the arrival time of frames with the same sequence number.
  • FIG. 10 is a timing chart illustrating a conventional sub-signal modulation method.
  • the code "1" is assigned to the transmission timing at which the frame with the same sequence number transmitted to route #1 arrives first
  • the code "1" is assigned to the transmission timing at which the frame with the same sequence number transmitted to route #2 arrives.
  • the code "0" is assigned to the transmission timing that arrives first. That is, when frames with the same sequence number transmitted from the source non-stop device to route #1 and route #2 arrive at the destination non-stop device, (i) the frames are sent to route #1.
  • a code "1" is assigned to the transmission timing in which the frame transmitted to route #2 arrives first, and the frame transmitted to route #2 arrives later, and (ii) the frame transmitted to route #2 arrives first, and the frame transmitted to route #2 arrives later.
  • a code "0" is assigned to the transmission timing at which the frames transmitted in 1 arrive in the order of arrival.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a conventional sub-signal modulation method.
  • FIG. 12 is a table explaining a conventional sub-signal modulation method.
  • T_code described in FIGS. 11 and 12 refers to the difference between the time when frames with the same sequence number arrive via route #2 and the time when frames arrive via route #1.
  • Non-Patent Document 1 describes a method for multiplex transmission of data without changing the frame format by utilizing the feature of route redundancy in a network that cannot handle frame formats for multiplexing.
  • the transmission speed of the sub signal is significantly lower than the transmission speed of the main signal.
  • the bit rate of the sub signal that encodes 1 bit per frame of the main signal is approximately 1000 times lower than that of the main signal. It decreases to 1/10,000.
  • An object of the present invention which was made in view of the above circumstances, is to provide a communication system and program that can improve the transmission speed of sub-signals.
  • a communication device is a communication system that performs multiplex communication of a main signal and at least one sub-signal via a plurality of relay paths between a transmitting device and a receiving device.
  • the transmitting device includes a main signal duplicating unit that duplicates the main signal communicated on the main signal channel, and at least one multilevel modulated signal that is communicated on the sub signal channel.
  • a delay multi-value converter that converts a first code included in a sub-signal into a second code representing a route delay difference; a delay control unit that adjusts the main signal in multiple sections and in multiple stages based on the delay control unit, and transmits the main signal to each of the plurality of relay routes, the receiving device a main signal selection unit that selects one of the main signals communicated on the main signal channel based on the reception timing of the main signal via each relay route; and an arrival time of the main signal for each relay route.
  • a sub-signal decoding unit that decodes the at least one multi-level modulated sub-signal including the first code communicated on the sub-signal channel based on the difference between the sub-signals and the first code.
  • a communication device is a communication system that performs multiplex communication of a main signal and at least one sub-signal via a plurality of relay paths between a transmitting device and a receiving device.
  • the transmitting device includes a main signal replicating unit that copies the main signal communicated on the main signal channel according to the number of the relay paths, and a main signal replicating unit that copies the code included in the sub signal for each relay path.
  • a delay multi-value conversion unit that converts into a third code expressed as a 1-bit binary number based on whether the deviation of the arrival timing of the main signal from the target value is less than a threshold value or greater than the threshold value; , a delay control unit that performs delay control on the main signal to be transmitted to each relay route based on the third code, and the receiving device controls each relay route of the plurality of relay routes.
  • a main signal selection unit that selects one of the main signals communicated on the main signal channel based on the reception timing of the main signal via which the main signal is received; and a shift in the arrival timing of the main signal for each of the received relay routes.
  • a sub-signal decoding unit that converts the third code independently decoded for each relay route into a fourth code expressed as a binary number of at least 2 bits.
  • a program according to the present embodiment causes a computer to function as a transmitter or a receiver in the communication system.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of a communication system according to a first embodiment.
  • 1 is a block diagram showing a configuration example of an uninterrupted device according to a first embodiment
  • FIG. FIG. 2 is a diagram illustrating a sub-signal modulation method according to the first embodiment. It is a table explaining the sub-signal modulation method according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of an uninterrupted device according to a second embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a sub-signal modulation method according to a second embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram representing a sub-signal according to a second embodiment on a complex plane.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a computer functioning as a transmitting device or a receiving device.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of a conventional uninterrupted redundant switching system.
  • 3 is a timing chart illustrating a conventional sub-signal modulation method.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a conventional sub-signal modulation method.
  • 3 is a table explaining a conventional sub-signal modulation method.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a communication system 1 according to the first embodiment.
  • the communication system 1 includes a first uninterrupted device 10A, a second uninterrupted device 10B, a first relay route RR1, and a second relay route RR2.
  • the first uninterrupted device 10A and the second uninterrupted device 10B will be collectively referred to as the uninterrupted device 10 unless there is a particular need to distinguish them.
  • the first relay route RR1 and the second relay route RR2 are collectively referred to as the relay route RR unless there is a particular need to distinguish them.
  • the communication system 1 connects the main signal MS and at least Multiplex communication of one sub-signal SS is performed.
  • the first uninterrupted device 10A operates as a transmitting device 10-1 in the communication system 1.
  • a first high speed user terminal 20A and a first low speed user terminal 30A are connected to the first uninterrupted device 10A.
  • the first high-speed user terminal 20A transmits a main signal channel (shown in FIG. This refers to a signal channel that is transmitted to the second high-speed user terminal 20B via the uninterruptible device 10B and the first user route UR1 in order. It is a terminal that transmits data.
  • the first low-speed user terminal 30A transmits a sub-signal channel (shown in FIG. A signal channel that is transmitted to the second low-speed user terminal 30B via the uninterruptible device 10B and the second user route UR2 in order. It is a terminal that transmits data.
  • the main signal MS is a frame containing user data.
  • the sub-signal SS is user data expressed in binary codes of 0 and 1.
  • the second uninterrupted device 10B operates as a receiving device 10-2 in the communication system 1.
  • a second high-speed user terminal 20B and a second low-speed user terminal 30B are connected to the second uninterrupted device 10B.
  • the second high-speed user terminal 20B is a terminal to which the main signal MS received by the second uninterrupted device 10B is transmitted.
  • the second low-speed user terminal 30B is a terminal to which the sub-signal SS received by the second uninterrupted device 10B is transmitted.
  • the first relay route RR1 is one relay route that connects the first uninterrupted device 10A and the second uninterrupted device 10B.
  • the second relay route RR2 is another relay route that connects the first uninterrupted device 10A and the second uninterrupted device 10B.
  • the first uninterrupted device 10A and the second uninterrupted device 10B may include a relay network.
  • the relay network may be, for example, an Ethernet (registered trademark) network.
  • the type of relay network is not particularly limited.
  • the first user port UP1 receives the main signal MS input from the first high-speed user terminal 20A via the first user path UR1, and further passes the main signal MS to the second high-speed user terminal 20B via the first user path UR1. This is a port for transmitting the output main signal MS.
  • the second user port UP2 receives the sub-signal SS input from the first low-speed user terminal 30A via the second user route UR2, and further receives the sub-signal SS input from the first low-speed user terminal 30A via the second user route UR2. This is a port for transmitting the output sub-signal SS.
  • the first relay port RP1 is a port for transmitting the main signal MS with or without delay to the first relay route RR1, and further receiving the main signal MS with or without delay from the first relay route RR1. It is.
  • the second relay port RP2 is a port for transmitting the main signal MS with or without delay to the second relay route RR2, and further receiving the main signal MS with or without delay from the second relay route RR2. It is.
  • user port UP when there is no need to particularly distinguish between the first user port UP1 and the second user port UP2, they will be referred to as user port UP.
  • a relay port RP when there is no particular need to distinguish between the first relay port RP1 and the second relay port RP2, they are referred to as a relay port RP.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of the uninterrupted device 10 according to the first embodiment.
  • the uninterrupted device 10 includes a transmitting device 10-1 having a sequence number assigning section 11, a main signal duplicating section 12, a delay multi-value converting section 13, and a delay control section 14, and a main signal
  • the reception device 10-2 includes a selection unit 15, a sequence number deletion unit 16, a route determination notification unit 17, and a sub-signal decoding unit 18.
  • a first control calculation circuit 40-1 (first controller 40-1) is configured by the sequence number assigning unit 11, main signal duplicating unit 12, delay multi-level converting unit 13, and delay control unit 14 included in the transmitting device 10-1. be done.
  • a second control calculation circuit 40-2 (second controller 40-2) is configured by the main signal selection unit 15, sequence number deletion unit 16, route determination notification unit 17, and sub-signal decoding unit 18 included in the receiving device 10-2. be done.
  • the first control calculation circuit 40-1 and the second control calculation circuit 40-2 may be configured by dedicated hardware such as an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) or an FPGA (Field-Programmable Gate Array), or may be configured by a processor. It may be configured by, or it may be configured by including both.
  • the sequence number assigning unit 11 assigns a sequence number to the input main signal MS.
  • the sequence number is a number representing the order in which the respective main signals MS are transmitted.
  • the main signal duplication unit 12 copies the main signal MS communicated on the main signal channel assigned the sequence number according to the number of relay routes RR. Then, the main signal duplication unit 12 names the original main signal MS as a main signal MS1, and sends the main signal MS1 and MS2, which is a copy of the main signal MS1, to the delay control unit 14. In FIG. 2, the double arrows mean that two main signals, main signals MS1 and MS2, are sent out.
  • the delay multi-level conversion unit 13 converts the first code C1 included in at least one multi-level modulated sub-signal communicated on the sub-signal channel into a route delay difference (the main signal via the first relay route RR1). MS1 and the arrival time of the main signal MS2 via the second relay route RR2.
  • the first code C1 is a code expressed as a binary number of at least 2 bits, such as "00", "01", "11", and "10".
  • the delayed multi-value conversion section 13 sends the second code C2 to the delay control section 14. After the conversion, the side signal SS itself is discarded.
  • the delay multi-value conversion unit 13 divides the difference in arrival time of the main signal MS for each relay route RR into a plurality of sections, and divides the difference in arrival time of the main signal MS for each relay route RR into at least 2 bits, which is allocated to each divided section.
  • a multi-level modulated sub-signal including a first code C1 expressed in binary numbers is converted into a second code C2 representing the delay difference of the path.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating the sub-signal modulation method according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a table explaining the sub-signal modulation method according to the first embodiment.
  • T_code is the difference between the time when frames with the same sequence number arrive via route 2 and the time when they arrive via route 1, as shown in equation (1) above. say.
  • the value of T_code is divided into a plurality of sections, and a sub-signal SS containing at least a 2-bit code corresponding to the number of divided sections is communicated through a sub-signal channel. ing.
  • T_code is divided into four equal intervals at times t1, t2, and t3.
  • the frame on route 1 arrives before the frame on route 2, and (i) the code “00” means that the frame on route 1 arrives earlier than t1 from the arrival time of the frame on route 2.
  • the code “01” means that the frame on route 1 has arrived more than t1 from the arrival time of the frame on route 2, but earlier than t2 (t1 ⁇ T_code ⁇ t2).
  • the code “11” means that the frame on route 1 arrived more than t2 from the arrival time of the frame on route 2, but earlier than t3 (t2 ⁇ T_code ⁇ t3).
  • the code “10” means that the frame on route 1 has arrived before t3 from the arrival time of the frame on route 2 (t3 ⁇ T_code).
  • the delay multi-value conversion unit 13 converts the multi-value modulated sub-signal SS including the 2-bit first code C1 into a second code C2 representing the delay difference between the paths.
  • frames on route 1 arrive before frames on route 2, but there are two cases: frames on route 1 arrive before and after frames on route 2.
  • the codes "00", "01”, “11”, and “10” may be defined assuming that.
  • t2 is defined as the time when the frame on route 1 and the frame on route 2 arrive at the same time
  • the code "00" means that the frame on route 1 arrives from the time when the frame on route 2 arrives.
  • the code “01” means that the frame on route 1 arrived later than t1 from the arrival time of the frame on route 2, but arrived first (0 ⁇ T_code ⁇ t1).
  • the code “11” means, conversely, that the frame on route 2 arrived earlier than t3 from the arrival time of the frame on route 1 (0>T_code>t3).
  • the code "10” may be defined to mean that the frame on route 2 has arrived t3 or more earlier than the arrival time of the frame on route 1 (T_code ⁇ t3).
  • the delay control unit 14 adjusts the transmission timing of the main signal MS in the plurality of relay routes RR into a plurality of sections based on the second code C2 converted by the delay multi-level conversion unit 13.
  • the main signal MS (MS1, MS2) is transmitted to each relay route (RR1, RR2) of the plurality of relay routes RR after being divided and adjusted in multiple stages.
  • the main signal selection unit 15 selects the main signal MS communicated on the main signal channel based on the reception timing of the main signal MS (MS1, MS2) via each relay route (RR1, RR2) of the plurality of relay routes RR. Select one of (MS1, MS2). For example, the main signal selection unit 15 selects the main signal MS1 that arrived first based on the sequence number assigned to each received main signal MS, and discards the main signal MS2 that arrived later. Return the MS to one.
  • the main signal selection section 15 sends the selected main signal MS to the sequence number deletion section 16. Further, the main signal selection unit 15 notifies the route determination notification unit 17 of the difference DAT between the arrival times of the main signals MS (MS1, MS2) for each relay route RR.
  • the sequence number deletion unit 16 After deleting the sequence number from the received main signal MS, the sequence number deletion unit 16 sends the main signal MS to the second high-speed user terminal 20B via UP1.
  • the sequence number is a number assigned to send the same signal to the redundant route and perform seamless redundant switching, so it is unnecessary and is deleted after transmission on the redundant route is completed.
  • the route determination notifying unit 17 determines which relay route RR the first arriving main signal MS1 corresponds to based on the difference DAT between the arrival times of the main signals MS (MS1, MS2) for each relay route RR supplied from the main signal selection unit 15. Determine whether it was received via the Then, the route determination notifying unit 17 notifies the sub-signal decoding unit 18 of the determination result JR.
  • the sub-signal decoding unit 18 generates at least one multilevel modulated sub-signal SS containing the first code C1 communicated on the sub-signal channel based on the difference in arrival time of the main signal MS for each relay route RR. Decrypt. For example, the sub-signal decoding unit 18 determines whether the sub-signal decoder 18 is based on which of the four sections shown in FIG. A code “00”, “01”, “11”, or “10” is given to the bit of the signal SS. Then, the sub-signal decoding unit 18 sends the decoded sub-signal SS to the second low-speed user terminal 30B via UP2.
  • the value of T_code is divided into a plurality of sections, and the signs of the number of divided sections are made to correspond to each other, so that at least 2 bits of sub-signals are received per frame.
  • This disclosure shows an example in which T_code is divided into four equal intervals at times t1, t2, and t3. Furthermore, in the present disclosure, it is assumed that the frame on route 1 arrives before the frame on route 2, and (i) the frame on route 1 arrives earlier than t1 from the arrival time of the frame on route 2 (T_code ⁇ t1).
  • the code “00” is assigned, and (ii) if the frame on route 1 arrives more than t1 from the arrival time of the frame on route 2 but earlier than t2 (t1 ⁇ T_code ⁇ t2), the code “01” is assigned. (iii) If the frame on route 1 arrives more than t2 from the arrival time of the frame on route 2 but earlier than t3 (t2 ⁇ T_code ⁇ t3), code “11” is assigned, and (iv) the frame on route 2 is assigned a code “11”. If frame 1 arrives before t3 from the arrival time of the frame on route 2 (t3 ⁇ T_code), code “10” is assigned.
  • the communication system 1 divides the value of T_code (route 2 arrival time - route 1 arrival time) into a plurality of sections, and assigns codes corresponding to the number of divided sections, thereby generating a 2-bit sub-signal for each received frame. Performs multilevel modulation for reception. According to the communication system 1 according to the present embodiment, it is possible to transmit the sub-signal at a transmission speed twice that of the conventional system. Furthermore, by dividing the value of T_code into more sections and associating the codes of the number of divided sections (corresponding with codes of 3 bits or more), the transmission rate of the sub signal can be further increased. becomes possible.
  • FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration example of an uninterrupted device 10' according to the second embodiment.
  • the uninterrupted device 10' includes a transmitting device 10-1' having a sequence number assigning section 11, a main signal duplicating section 12, a delay multi-level converting section 13', and a delay controlling section 14'. and a receiving device 10-2' having a main signal selection section 15, a sequence number deletion section 16, a route determination notification section 17, and a sub-signal decoding section 18'.
  • the uninterrupted device 10' has a delay multi-value converter 13', a delay controller 14', and a sub-signal decoder 18, compared to the uninterrupted device 10 according to the first embodiment. ' functions are partially different.
  • the same configurations as in the first embodiment are given the same reference numbers as in the first embodiment, and the description thereof will be omitted as appropriate.
  • the first control calculation circuit (first controller) 40-1' is controlled by the sequence number assigning unit 11, main signal duplicating unit 12, delay multi-level converting unit 13', and delay control unit 14' included in the transmitting device 10-1'. configured.
  • a second control calculation circuit (second controller) 40-2' is configured by the main signal selection section 15, sequence number deletion section 16, route determination notification section 17, and sub-signal decoding section 18' included in the receiving device 10-2'. be done.
  • the first control calculation circuit 40-1' and the second control calculation circuit 40-2' may be configured by dedicated hardware such as an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) or an FPGA (Field-Programmable Gate Array). , a processor, or may include both.
  • the delayed multi-level conversion unit 13' converts the code included in the sub signal SS independently for each relay route RR, depending on whether the deviation of the arrival timing of the main signal MS from the target value is less than a threshold value or greater than or equal to the threshold value. It is converted into a third code C3 expressed as a 1-bit binary number based on whether In order to realize such conversion, the transmitting device 10-1' and the receiving device 10-2' need to be time-synchronized. This is because when time synchronization is performed, the transmitting device 10-1' and the receiving device 10-2' can accurately measure the target value and the deviation from the target value of the arrival timing of the main signal MS. be.
  • the delayed multi-level conversion unit 13' encodes the deviation of the arrival timing of the periodically transmitted main signal MS from the target value.
  • the deviation of the arrival timing of the main signal MS from the target value is measured independently on each relay route RR (RR1, RR2) without the need to compare the first relay route RR1 and the second relay route RR2.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a sub-signal modulation method according to the second embodiment.
  • T-code refers to the deviation of the arrival timing of the main signal MS from the target value. Further, in this embodiment, the deviation of the arrival timing of the main signal MS from the target value can be determined for each route. As shown in Figure 6, the t1 line (dashed line) of route 1 is extrapolated to route 2, but the T-code value at the boundary between "0" and "1" of route 2 is different from that of route 1. It can be seen that the value is different from the T-code value.
  • the deviation (T-code) of the arrival timing of the main signal MS from the target value is defined as "0" if it is less than t1 seconds, and "1" if it is t1 seconds or more.
  • the second route second relay route RR2
  • the deviation (T-code) of the arrival timing of the main signal MS from the target value is less than t2 seconds, it is defined as "0", and if it is t2 seconds or more, it is defined as "1". do. In this way, an independent 1-bit sub-signal SS can be added to each relay route RR per frame of the main signal MS.
  • FIG. 7 is a diagram representing the sub-signal according to the second embodiment on a complex plane.
  • the arrival phase means the deviation of the arrival timing of the main signal MS from the target value, that is, the T-code.
  • X in the symbol “XY” shown in FIG. 7 is “0” if the deviation of the arrival timing of the main signal MS from the target value on the first relay route RR1 is less than t1 seconds, and “1” if it is more than t1 seconds.
  • This is a 1-bit third code C3.
  • Y is a 1-bit third code C3 that is set to "0" if the arrival timing shift on the second relay route RR2 is less than t2 seconds, and "1” if it is t2 seconds or more.
  • the deviation of the arrival timing of the main signal MS in the first relay route RR1 and the second relay route RR2 from the target value is expressed on the complex plane by a 2-bit fourth code C4 that is a combination of two 1-bit codes. Can be done. As a result, similarly to the first embodiment, it is possible to communicate the sub-signal SS including the 2-bit fourth code C4 per frame through the sub-signal channel.
  • the delay control unit 14' performs delay control on the main signal MS transmitted to each relay route RR based on a third code expressed as a 1-bit binary number for each relay route RR (RR1, RR2). conduct.
  • the sub-signal decoding unit 18' measures the deviation of the arrival timing of the main signal MS from the target value for each received relay route RR, and calculates the deviation of the arrival timing of the main signal MS from the target value for each relay route RR, and calculates the deviation of the arrival timing of the main signal MS from the target value for each relay route RR.
  • a fourth code C4 expressed as a binary number of at least 2 bits.
  • a sub signal including a 2-bit code per frame can be communicated through a sub signal channel that is receivable and has multilevel modulation. Similar to the uninterrupted device 10, it is possible to transmit sub-signals at a transmission speed twice that of the conventional system.
  • FIG. 8 is a block diagram showing a schematic configuration of a computer functioning as the transmitting device 10-1, the transmitting device 10-1', the receiving device 10-2, or the receiving device 10-2'.
  • the computer functioning as the transmitting device 10-1, the transmitting device 10-1', the receiving device 10-2, or the receiving device 10-2' is a general-purpose computer, a dedicated computer, a workstation, a PC (Personal Computer), It may also be an electronic notepad or the like.
  • Program instructions may be program code, code segments, etc. to perform necessary tasks.
  • the computer 100 communicates with a processor 110, a ROM (Read Only Memory) 120, a RAM (Random Access Memory) 130, and a storage 140 as storage units, an input unit 150, an output unit 160, and An interface (I/F) 170 is provided.
  • a processor 110 a ROM (Read Only Memory) 120
  • a RAM Random Access Memory
  • storage 140 storage units
  • I/F An interface
  • the ROM 120 stores various programs and various data.
  • the RAM 130 temporarily stores programs or data as a work area.
  • the storage 140 is configured with an HDD (Hard Disk Drive) or an SSD (Solid State Drive), and stores various programs including an operating system and various data.
  • a program according to the present disclosure is stored in the ROM 120 or the storage 140.
  • the processor 110 is a CPU (Central Processing Unit), MPU (Micro Processing Unit), GPU (Graphics Processing Unit), DSP (Digital Signal Processor), SoC (System on a Chip), etc., and may be of the same or different type. It may be configured with a plurality of processors.
  • the processor 110 reads a program from the ROM 120 or the storage 140 and executes the program using the RAM 130 as a work area, thereby controlling each of the above components and performing various calculation processes. Note that at least a part of these processing contents may be realized by hardware.
  • the program may be recorded on a recording medium readable by the transmitting device 10-1, the transmitting device 10-1', the receiving device 10-2, or the receiving device 10-2'.
  • a recording medium By using such a recording medium, it is possible to install it in the transmitting device 10-1, the transmitting device 10-1', the receiving device 10-2, or the receiving device 10-2'.
  • the recording medium on which the program is recorded may be a non-transitory recording medium.
  • the non-transitory recording medium is not particularly limited, and may be, for example, a CD-ROM, a DVD-ROM, a USB (Universal Serial Bus) memory, or the like.
  • this program may be downloaded from an external device via a network.
  • a communication system that performs multiplex communication of a main signal and at least one sub-signal via a plurality of relay paths between a transmitting device and a receiving device,
  • the transmitting device replicates the main signal communicated on the main signal channel according to the number of relay paths, and duplicates the first signal included in at least one multi-level modulated sub-signal communicated on the sub-signal channel.
  • converting the code into a second code representing a delay difference between the routes, and adjusting the transmission timing of the main signal on the plurality of relay routes in multiple stages based on the second code.
  • the receiving device selects one of the main signals communicated on the main signal channel based on the reception timing of the main signal via each of the plurality of relay paths, and selects one of the main signals communicated on the main signal channel.
  • the communication system decodes the at least one multi-level modulated sub-signal including the first code communicated on the sub-signal channel based on a difference in arrival times of the main signals. (Additional note 2)
  • the transmitting device divides the difference in arrival time of the main signal for each relay route into a plurality of sections, and assigns the first code to each divided section and is expressed as a binary number of at least 2 bits. 2.
  • the communication system wherein the multi-level modulated sub-signal containing the sub-signal is converted into the second code representing a route delay difference.
  • a communication system that performs multiplex communication of a main signal and at least one sub-signal via a plurality of relay paths between a transmitting device and a receiving device, The transmitting device copies the main signal communicated on the main signal channel according to the number of relay paths, and sets the code included in the sub-signal to a target arrival timing of the main signal for each relay path.
  • the deviation from the value is converted into a third code expressed as a 1-bit binary number based on whether it is less than a threshold value or greater than the threshold value, and each relay route is determined based on the third code.
  • the receiving device selects one of the main signals communicated on the main signal channel based on the reception timing of the main signal via each of the plurality of relay paths, and selects one of the main signals communicated on the main signal channel, By measuring the deviation in the arrival timing of the main signal for each route and combining the third codes independently decoded for each relay route, a fourth code expressed as a binary number of at least 2 bits is obtained.
  • Communication systems to transform. A non-temporary storage medium storing a program executable by a computer, which stores a program that causes the computer to function as a transmitting device or a receiving device in the communication system according to any one of Supplementary Notes 1 to 3. non-transitory storage medium.

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Abstract

通信システム（１）は、中継経路の数に応じて、主信号を複製する主信号複製部（１２）と、少なくとも１つの多値変調された副信号に含まれる第１の符号を、経路の遅延差を表す第２の符号に変換する遅延多値変換部（１３）と、複数の中継経路における主信号の送信タイミングを、第２の符号に基づいて複数区間に分けて多段に調整して、それぞれの中継経路に主信号を送信する遅延制御部（１４）を有する送信装置（１０―１）と、主信号の受信タイミングに基づいて、主信号チャネルで通信された主信号の一つを選択する主信号選択部（１５）と、中継経路ごとの主信号の到着時刻の差に基づいて、副信号チャネルで通信される第１の符号を含む少なくとも１つの多値変調された副信号を復号する副信号復号部（１８）を有する受信装置（１０―２）と、を備える。

Description

通信システム及びプログラム
　本開示は、冗長経路に同一信号を送り、無瞬断な通信を実現する無瞬断冗長切替を行う通信システム及びプログラムに関する。
　従来、冗長経路に同一信号を送り、無瞬断な通信を実現する無瞬断冗長切替システムにおいて、各経路の同一フレームの受信順序を制御し、主信号とは別の信号を伝送する方式が知られている。この方式は、先着した符号の経路に符号の意味を持たせた通信であり、２経路で冗長化された無瞬断冗長切替システムは、経路１に符号“１”を、経路２に符号“０”を割り当てることにより、1フレームの主信号の受信につき、１ｂｉｔの副信号を受信が可能である
　図９は、従来の無瞬断冗長切替システムの構成例を説明する図である。図９に示すように、従来の無瞬断冗長切替システムは、一対の無瞬断装置＃１と無瞬断装置＃２とにより構成される。無瞬断装置＃１は、送信するフレームにシーケンス番号＃１、＃２、＃３、・・・、＃Ｎを割り当て（フレーム＃１、＃２、＃３、・・・、＃Ｎと記す。）、それらを複製して、経路＃１及び経路＃２に送信する。無瞬断装置＃２は、それぞれの経路から受信したフレームをチェックし、同一のシーケンス番号のフレームの到着時刻を確認する。
　図１０は、従来の副信号変調方式を説明するタイミングチャートである。図１０に示す例では、経路＃１に送信される同一のシーケンス番号を有するフレームが先に到着する送信タイミングに符号“１”が、経路＃２に送信される同一のシーケンス番号を有するフレームが先に到着する送信タイミングに符号“０”が割り当てられる。すなわち、送信元の無瞬断装置から経路＃１及び経路＃２に送信される同一のシーケンス番号を有するフレームが、宛先の無瞬断装置に到着する際に、（ｉ）経路＃１に送信されるフレームが先着、経路＃２に送信されるフレームが後着の順番に到着する送信タイミングには符号“１”が割り当てられ、（ｉｉ）経路＃２に送信されるフレームが先着、経路＃１に送信されるフレームが後着の順番に到着する送信タイミングには符号“０”が割り当てられる。
　図１１は、従来の副信号変調方式を説明する図である。図１２は、従来の副信号変調方式を説明する表である。図１１及び図１２に記載されるＴ＿ｃｏｄｅとは、同一のシーケンス番号を有するフレームが経路＃２を経由して到着した時刻と、経路＃１を経由して到着した時刻との差をいう。Ｔ＿ｃｏｄｅは、以下の式（１）により算出される。図１１及び図１２に示すように、経路＃２経由のフレームが先着であると、すなわちＴ＿ｃｏｄｅ＜０であると、符号“０”が割り当てられ、経路＃１経由のフレームが先着又は同時到着であると、すなわちＴ＿ｃｏｄｅ≧０であると、符号“１”が割り当てられる。

　　　経路＃２到着時刻－経路＃１到着時刻＝Ｔ＿ｃｏｄｅ 　　（１）
　　　　　　　　　　　　　　　　　
　非特許文献１には、多重化のためのフレームフォーマットを扱えないネットワークにおいて，経路冗長構成の特徴を活用し，フレームフォーマットを変更することなくデータを多重伝送する手法が記載されている。
川上優平、他４名、「冗長経路における送信タイミングを利用した情報伝送方式の一検討」、２０２０年電子情報通信学会総合大会、２０２０年３月１７日（火）～２０日（金）、B-8-45
　しかし、各経路の同一フレームの受信順序を制御するために、冗長化させてフレーム送信を行うため、副信号の伝送速度は主信号の伝送速度に比べ大きく低下する、という課題がある。たとえば、主信号のフレーム長が１２５ｂｙｔｅ（１０００ｂｉｔ）、１２５０ｂｙｔｅ（１０００ｂｉｔ）の通信において、主信号１フレームに対して１ｂｉｔの符号化を行う副信号のビットレートは、主信号に比べておよそ１０００分の１、１００００分の１に低下する。
　かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、副信号の伝送速度を向上させることが可能な通信システム及びプログラムを提供することにある。
　上記課題を解決するため、本実施形態に係る通信装置は、送信装置と受信装置との間の複数の中継経路を経由して主信号と少なくとも１つの副信号の多重通信を行う通信システムであって、前記送信装置は、前記中継経路の数に応じて、主信号チャネルで通信される前記主信号を複製する主信号複製部と、副信号チャネルで通信される少なくとも１つの多値変調された副信号に含まれる第１の符号を、経路の遅延差を表す第２の符号に変換する遅延多値変換部と、前記複数の中継経路における前記主信号の送信タイミングを、前記第２の符号に基づいて複数区間に分けて多段に調整して、前記複数の中継経路のそれぞれの中継経路に前記主信号を送信する遅延制御部と、を備え、前記受信装置は、前記複数の中継経路のそれぞれの中継経路を経由した前記主信号の受信タイミングに基づいて、前記主信号チャネルで通信された前記主信号の一つを選択する主信号選択部と、中継経路ごとの前記主信号の到着時刻の差に基づいて、前記副信号チャネルで通信される前記第１の符号を含む前記少なくとも１つの多値変調された副信号を復号する副信号復号部と、を備える。
　上記課題を解決するため、本実施形態に係る通信装置は、送信装置と受信装置との間の複数の中継経路を経由して主信号と少なくとも１つの副信号の多重通信を行う通信システムであって、前記送信装置は、前記中継経路の数に応じて、主信号チャネルで通信される前記主信号を複製する主信号複製部と、前記副信号に含まれる符号を、中継経路ごとに、前記主信号の到着タイミングの目標値からのずれが、閾値未満であるか、又は該閾値以上であるかに基づく、１ｂｉｔの二進数で表現される第３の符号に変換する遅延多値変換部と、前記第３の符号に基づいて、各中継経路に送信する前記主信号に対して遅延制御を行う遅延制御部と、を備え、前記受信装置は、前記複数の中継経路のそれぞれの中継経路を経由した前記主信号の受信タイミングに基づいて、前記主信号チャネルで通信された前記主信号の一つを選択する主信号選択部と、受信した前記中継経路ごとに前記主信号の到着タイミングのずれを計測し、前記中継経路ごとに独立に復号された前記第３の符号を結合することにより、少なくとも２ｂｉｔの二進数で表現される第４の符号に変換する副信号復号部を備える。
　上記課題を解決するため、本実施形態に係るプログラムは、コンピュータを、上記通信システムにおける送信装置又は受信装置として機能させる。
　本開示によれば、副信号の伝送速度を向上させることが可能になる。
第１の実施形態に係る通信システムの構成例を示すブロック図である。 第１の実施形態に係る無瞬断装置の構成例を示すブロック図である。 第１の実施形態に係る副信号変調方式を説明する図である。 第１の実施形態に係る副信号変調方式を説明する表である。 第２の実施形態に係る無瞬断装置の構成例を示すブロック図である。 第２の実施形態に係る副信号変調方式を説明する図である。 第２の実施形態に係る副信号を複素平面で表現した図である。 送信装置又は受信装置として機能するコンピュータの概略構成を示すブロック図である。 従来の無瞬断冗長切替システムの構成例を説明する図である。 従来の副信号変調方式を説明するタイミングチャートである。 従来の副信号変調方式を説明する図である。 従来の副信号変調方式を説明する表である。
　以下、本発明を実施するための形態が、図面を参照しながら詳細に説明される。本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。
＜通信システム＞
　（第１の実施形態）
　図１は、第１の実施形態に係る通信システム１の構成例を示すブロック図である。図１に示すように、通信システム１は、第１無瞬断装置１０Ａと、第２無瞬断装置１０Ｂと、第１中継経路ＲＲ１と、第２中継経路ＲＲ２と、を備える。以下、本開示において、第１無瞬断装置１０Ａと第２無瞬断装置１０Ｂとは、特に区別する必要がない場合は、まとめて無瞬断装置１０と称する。同様に、本開示において、第１中継経路ＲＲ１と第２中継経路ＲＲ２とは、特に区別する必要がない場合には、まとめて中継経路ＲＲと称する。通信システム１は、第１無瞬断装置１０Ａと第２無瞬断装置１０Ｂとの間の複数の中継経路（第１中継経路ＲＲ１及び第２中継経路ＲＲ２）を経由して主信号ＭＳと少なくとも１つの副信号ＳＳの多重通信を行う。
　第１無瞬断装置１０Ａは、通信システム１において送信装置１０―１として動作する。第１無瞬断装置１０Ａには、第１高速ユーザ端末２０Ａと、第１低速ユーザ端末３０Ａとが接続されている。第１高速ユーザ端末２０Ａは、主信号チャネル（図１に示す、主信号ＭＳを、第１高速ユーザ端末２０Ａから、第１ユーザ経路ＵＲ１、第１無瞬断装置１０Ａ、中継経路ＲＲ、第２無瞬断装置１０Ｂ、第１ユーザ経路ＵＲ１、を順番に経由して第２高速ユーザ端末２０Ｂに伝送する信号チャネルをいう。）経由で送信される主信号ＭＳを第１無瞬断装置１０Ａに伝送する端末である。第１低速ユーザ端末３０Ａは、副信号チャネル（図１に示す、副信号ＳＳを、第１低速ユーザ端末３０Ａから、第２ユーザ経路ＵＲ２、第１無瞬断装置１０Ａ、中継経路ＲＲ、第２無瞬断装置１０Ｂ、第２ユーザ経路ＵＲ２、を順番に経由して第２低速ユーザ端末３０Ｂに伝送する信号チャネルをいう。）経由で送信される副信号ＳＳを第１無瞬断装置１０Ａに伝送する端末である。主信号ＭＳは、ユーザデータが含まれたフレームである。副信号ＳＳは、０，１の二進数の符号で表現されるユーザデータである。
　第２無瞬断装置１０Ｂは、通信システム１において受信装置１０―２として動作する。第２無瞬断装置１０Ｂには、第２高速ユーザ端末２０Ｂと、第２低速ユーザ端末３０Ｂとが接続されている。第２高速ユーザ端末２０Ｂは、第２無瞬断装置１０Ｂにより受信された主信号ＭＳが伝送される端末である。第２低速ユーザ端末３０Ｂは、第２無瞬断装置１０Ｂにより受信された副信号ＳＳが伝送される端末である。
　第１中継経路ＲＲ１は、第１無瞬断装置１０Ａと、第２無瞬断装置１０Ｂとの間を接続する1つの中継経路である。第２中継経路ＲＲ２は、第１無瞬断装置１０Ａと、第２無瞬断装置１０Ｂとの間を接続するもう1つの中継経路である。第１無瞬断装置１０Ａ及び第２無瞬断装置１０Ｂは、中継ネットワークを含んでいてもよい。中継ネットワークは、例えばイーサネット（登録商標）網であってもよい。中継ネットワークの種類は特に限定されない。
　第１ユーザポートＵＰ１は、第１高速ユーザ端末２０Ａから第１ユーザ経路ＵＲ１を経由して入力される主信号ＭＳを受信し、さらに第１ユーザ経路ＵＲ１を経由して第２高速ユーザ端末２０Ｂに出力される主信号ＭＳを送信するためのポートである。第２ユーザポートＵＰ２は、第１低速ユーザ端末３０Ａから第２ユーザ経路ＵＲ２を経由して入力される副信号ＳＳを受信し、さらに第２ユーザ経路ＵＲ２を経由して第２低速ユーザ端末３０Ｂに出力される副信号ＳＳを送信するためのポートである。第１中継ポートＲＰ１は、第１中継経路ＲＲ１へ遅延を含む又は遅延のない主信号ＭＳを送信し、さらに第１中継経路ＲＲ１から遅延を含む又は遅延のない主信号ＭＳを受信するためのポートである。第２中継ポートＲＰ２は、第２中継経路ＲＲ２へ遅延を含む又は遅延のない主信号ＭＳを送信し、さらに第２中継経路ＲＲ２から遅延を含む又は遅延のない主信号ＭＳを受信するためのポートである。以下、本開示において第１ユーザポートＵＰ１と第２ユーザポートＵＰ２とを特に区別する必要がない場合、ユーザポートＵＰと記される。同様に、第１中継ポートＲＰ１と第２中継ポートＲＰ２とを特に区別する必要がない場合、中継ポートＲＰと記される。
＜無瞬断装置＞
　図２は、第１の実施形態に係る無瞬断装置１０の構成例を示すブロック図である。図２に示すように、無瞬断装置１０は、シーケンス番号付与部１１、主信号複製部１２、遅延多値変換部１３、及び遅延制御部１４とを有する送信装置１０―１と、主信号選択部１５、シーケンス番号削除部１６、経路判定通知部１７、及び副信号復号部１８と、を有する受信装置１０―２と、を備える。送信装置１０―１が有するシーケンス番号付与部１１、主信号複製部１２、遅延多値変換部１３、及び遅延制御部１４により第１制御演算回路４０―１（第１コントローラ４０―１）が構成される。受信装置１０―２が有する主信号選択部１５、シーケンス番号削除部１６、経路判定通知部１７、及び副信号復号部１８により第２制御演算回路４０―２（第２コントローラ４０―２）が構成される。第１制御演算回路４０―１及び第２制御演算回路４０―２は、ＡＳＩＣ(Application Specific Integrated Circuit)、ＦＰＧＡ(Field-Programmable Gate Array)等の専用のハードウェアによって構成されてもよいし、プロセッサによって構成されてもよいし、双方を含んで構成されてもよい。
＜送信装置＞
　次に、送信装置１０―１について説明する。シーケンス番号付与部１１は、入力された主信号ＭＳに、シーケンス番号を付与する。シーケンス番号とは、それぞれの主信号ＭＳを送信する順序を表す番号である。
　主信号複製部１２は、中継経路ＲＲの数に応じて、シーケンス番号が付与された主信号チャネルで通信される主信号ＭＳを複製する。そして、主信号複製部１２は、元の主信号ＭＳを主信号ＭＳ１と命名し、主信号ＭＳ１と主信号ＭＳ１を複製したＭＳ２とを遅延制御部１４に送出する。図２において、矢印が二重に記載されているのは、主信号ＭＳ１及びＭＳ２の２つの主信号が送出されることを意味する。
　遅延多値変換部１３は、副信号チャネルで通信される少なくとも１つの多値変調された副信号に含まれる第１の符号Ｃ１を、経路の遅延差（第１中継経路ＲＲ１を経由する主信号ＭＳ１と、第２中継経路ＲＲ２を経由する主信号ＭＳ２の到着時刻の差をいう。）を表す第２の符号Ｃ２に変換する。第１の符号Ｃ１とは、例えば“００”、“０１”、“１１”、“１０”と表記される少なくとも２ｂｉｔの二進数で表現される符号である。遅延多値変換部１３は、第２の符号Ｃ２を遅延制御部１４に送出する。変換の後、副信号ＳＳ自体は廃棄される。
　従来の副信号ＳＳの変調は、図１１及び図１２に示すように、Ｔ＿ｃｏｄｅが０未満か又は０以上かにより“０”と“１”の２種類の符号を対応させた。
　一方、本実施形態では、遅延多値変換部１３は、は、中継経路ＲＲごとの主信号ＭＳの到着時刻の差を、複数区間に分割し、分割された各区間に割り当てられた、少なくとも２ｂｉｔの二進数で表現される第１の符号Ｃ１を含む多値変調された副信号を、経路の遅延差を表す第２の符号Ｃ２に変換する。図３は、第１の実施形態に係る副信号変調方式を説明する図である。図４は第１の実施形態に係る副信号変調方式を説明する表である。本実施形態において、Ｔ＿ｃｏｄｅは、上述の式（１）に示すとおり、同一のシーケンス番号を有するフレームが経路２を経由して到着した時刻と、経路１を経由して到着した時刻との差をいう。図３及び図４に示すように、本実施形態では、Ｔ＿ｃｏｄｅの値を複数の区間に分割し、分割した区間の数に対応する少なくとも２ｂｉｔの符号を含む副信号ＳＳを副信号チャネルで通信している。本開示では、Ｔ＿ｃｏｄｅを時刻ｔ１、ｔ２、及びｔ３により、４つの均等な区間に分割した例を示す。また、本開示では、経路１のフレームが経路２のフレームよりも先に到着するものとし、（ｉ）符号“００”は、経路１のフレームが経路２のフレームの到着時刻からｔ１よりも早く到着（Ｔ＿ｃｏｄｅ＜ｔ１）したことを意味し、（ｉｉ）符号“０１”は、経路１のフレームが経路２のフレームの到着時刻からｔ１以上であるがｔ２よりも早く到着（ｔ１≦Ｔ＿ｃｏｄｅ＜ｔ２）したことを意味し、（ｉｉｉ）符号“１１”は、経路１のフレームが経路２のフレームの到着時刻からｔ２以上であるがｔ３よりも早く到着（ｔ２≦Ｔ＿ｃｏｄｅ＜ｔ３）したことを意味し、（ｉｖ）符号“１０”は、経路１のフレームが経路２のフレームの到着時刻からｔ３以前に到着（ｔ３≦Ｔ＿ｃｏｄｅ）したことを意味する。遅延多値変換部１３は、かかる２ｂｉｔの第１の符号Ｃ１を含む多値変調された副信号ＳＳを経路の遅延差を表す第２の符号Ｃ２に変換する。
　上述の説明では、経路１のフレームが経路２のフレームよりも先に到着するものとしたが、経路１のフレームが経路２のフレームよりも先に到着する場合と後に到着する場合の２つの場合を想定して符号“００”、“０１”、“１１”及び“１０”を定義してもよい。かかる場合、たとえば、（ｉ）ｔ２を経路１のフレームと経路２のフレームが同時に到着した時刻と定義し、（ｉｉ）符号“００”は、経路１のフレームが経路２のフレームの到着時刻からｔ１以上早く到着（Ｔ＿ｃｏｄｅ≧ｔ１）したことを意味し、（ｉｉｉ）符号“０１”は、経路１のフレームが経路２のフレームの到着時刻からｔ１よりも遅いが、先着（０＜Ｔ＿ｃｏｄｅ＜ｔ１）したことを意味し、（ｉｖ）符号“１１”は、逆に、経路２のフレームが経路１のフレームの到着時刻からｔ３よりも遅いが、先着（０＞Ｔ＿ｃｏｄｅ＞ｔ３）したことを意味し、（ｖ）符号“１０”は、経路２のフレームが経路１のフレームの到着時刻からｔ３以上早く到着（Ｔ＿ｃｏｄｅ≦ｔ３）したことを意味するものと定義してもよい。
　遅延制御部１４は、遅延多値変換部１３により変換された第２の符号Ｃ２に基づいて、複数の中継経路ＲＲにおける主信号ＭＳの送信タイミングを、第２の符号Ｃ２に基づいて複数区間に分けて多段に調整して、複数の中継経路ＲＲのそれぞれの中継経路（ＲＲ１，ＲＲ２）に主信号ＭＳ（ＭＳ１，ＭＳ２）を送信する。
＜受信装置＞
　次に、受信装置１０―２について説明する。主信号選択部１５は、複数の中継経路ＲＲのそれぞれの中継経路（ＲＲ１，ＲＲ２）を経由した主信号ＭＳ（ＭＳ１，ＭＳ２）の受信タイミングに基づいて、主信号チャネルで通信された主信号ＭＳ（ＭＳ１，ＭＳ２）の一つを選択する。たとえば、主信号選択部１５は、受信したそれぞれの主信号ＭＳに付与されているシーケンス番号に基づいて、先着した主信号ＭＳ１を選択し、後着した主信号ＭＳ２を廃棄することにより、主信号ＭＳを一つに戻す。主信号選択部１５は、選択した主信号ＭＳをシーケンス番号削除部１６へ送出する。また、主信号選択部１５は、中継経路ＲＲごとの主信号ＭＳ（ＭＳ１，ＭＳ２）の到着時刻の差ＤＡＴを経路判定通知部１７へ通知する。
　シーケンス番号削除部１６は、受信した主信号ＭＳからシーケンス番号を削除した後で、主信号ＭＳをＵＰ１経由で第２高速ユーザ端末２０Ｂへ送出する。シーケンス番号は、冗長経路に同一信号を送り、無瞬断冗長切替を行うために付与した番号であるため、冗長経路の伝送が終了した後は不要であり削除する。
　経路判定通知部１７は、主信号選択部１５から供給される中継経路ＲＲごとの主信号ＭＳ（ＭＳ１，ＭＳ２）の到着時刻の差ＤＡＴに基づいて、先着の主信号ＭＳ１がどの中継経路ＲＲを経由して受信されたかを判定する。そして、経路判定通知部１７は、判定結果ＪＲを副信号復号部１８へ通知する。
　副信号復号部１８は、中継経路ＲＲごとの主信号ＭＳの到着時刻の差に基づいて、副信号チャネルで通信される第１の符号Ｃ１を含む少なくとも１つの多値変調された副信号ＳＳを復号する。たとえば、副信号復号部１８は、先着の主信号ＭＳ１の到着時刻と、後着の主信号ＭＳ２の到着時刻との差が図４に示す４つの区間のどれに該当するかに基づいて、副信号ＳＳのビットに符号“００”、“０１”、“１１”、又は“１０”を与える。そして、副信号復号部１８は、復号した副信号ＳＳをＵＰ２経由で第２低速ユーザ端末３０Ｂへ送出する。
　図３及び図４を再び参照する。図３及び図４に示すように、本実施形態では、Ｔ＿ｃｏｄｅの値を複数の区間に分割し、分割した区間の数の符号を対応させることにより、１フレームの受信につき少なくとも２ｂｉｔの副信号を受信する多値変調を行う。本開示には、Ｔ＿ｃｏｄｅを時刻ｔ１、ｔ２、及びｔ３により、４つの均等な区間に分割した例を示す。また、本開示では、経路１のフレームが経路２のフレームよりも先に到着するものとし、（ｉ）経路１のフレームが経路２のフレームの到着時刻からｔ１よりも早く到着（Ｔ＿ｃｏｄｅ＜ｔ１）すると、符号“００”が割り当てられ、（ｉｉ）経路１のフレームが経路２のフレームの到着時刻からｔ１以上であるがｔ２よりも早く到着（ｔ１≦Ｔ＿ｃｏｄｅ＜ｔ２）すると、符号“０１”が割り当てられ、（ｉｉｉ）経路１のフレームが経路２のフレームの到着時刻からｔ２以上であるがｔ３よりも早く到着（ｔ２≦Ｔ＿ｃｏｄｅ＜ｔ３）すると、符号“１１”が割り当てられ、（ｉｖ）経路１のフレームが経路２のフレームの到着時刻からｔ３以前に到着（ｔ３≦Ｔ＿ｃｏｄｅ）すると、符号“１０”が割り当てられる。
　通信システム１は、Ｔ＿ｃｏｄｅ(経路２到着時刻－経路１到着時刻)の値を複数の区間に分割し、分割した区間の数だけ符号を対応させることにより、1フレームの受信につき２ｂｉｔの副信号を受信する多値変調を行う。本実施形態に係る通信システム１によれば、副信号を従来比２倍の伝送速度により伝送することが可能になる。また、Ｔ＿ｃｏｄｅの値をより多くの区間に分割し、分割した区間の数の符号を対応させる（３ｂｉｔ以上の符号を対応させる）ことにより、副信号の伝送レートの更なる高速化を実現することが可能となる。
＜無瞬断装置＞
　（第２の実施形態）
　次に、第２の実施形態に係る無瞬断装置１０’について説明する。図５は、第２の実施形態に係る無瞬断装置１０’の構成例を示すブロック図である。図５に示すように、無瞬断装置１０’は、シーケンス番号付与部１１、主信号複製部１２、遅延多値変換部１３’、及び遅延制御部１４’とを有する送信装置１０―１’と、主信号選択部１５、シーケンス番号削除部１６、経路判定通知部１７、及び副信号復号部１８’と、を有する受信装置１０―２’と、を備える。本実施形態に係る無瞬断装置１０’は、第１の実施形態に係る無瞬断装置１０と比較して、遅延多値変換部１３’、遅延制御部１４’、及び副信号復号部１８’が実行する機能が一部相違する。第１の実施形態と同一の構成については、第１の実施形態と同一の参照番号を付して適宜説明を省略する。
　送信装置１０―１’が有するシーケンス番号付与部１１、主信号複製部１２、遅延多値変換部１３’、及び遅延制御部１４’により第１制御演算回路（第１コントローラ）４０―１’が構成される。受信装置１０―２’が有する主信号選択部１５、シーケンス番号削除部１６、経路判定通知部１７、及び副信号復号部１８’により第２制御演算回路（第２コントローラ）４０―２’が構成される。第１制御演算回路４０―１’及び第２制御演算回路４０―２’は、ＡＳＩＣ(Application Specific Integrated Circuit)、ＦＰＧＡ(Field-Programmable Gate Array)等の専用のハードウェアによって構成されてもよいし、プロセッサによって構成されてもよいし、双方を含んで構成されてもよい。
＜送信装置＞
　次に、送信装置１０―１’について説明する。遅延多値変換部１３’は、副信号ＳＳに含まれる符号を、中継経路ＲＲごとに独立に、主信号ＭＳの到着タイミングの目標値からのずれが、閾値未満であるか、又は該閾値以上であるかに基づく、１ｂｉｔの二進数で表現される第３の符号Ｃ３に変換する。かかる変換を実現するためには、送信装置１０－１’と受信装置１０－２’とは、時刻同期をしている必要がある。時刻同期がされていると、送信装置１０―１’と受信装置１０－２’とが、主信号ＭＳの到着タイミングの目標値及び目標値からのずれについて、正確に計測することができるからである。
　本実施形態に係る遅延多値変換部１３’は、周期的に送信する主信号ＭＳの到着タイミングの目標値からのずれを符号化する。主信号ＭＳの到着タイミングの目標値からのずれは、第１中継経路ＲＲ１と第２中継経路ＲＲ２とを比較する必要がなく、それぞれの中継経路ＲＲ（ＲＲ１，ＲＲ２）で独立に計測される。
　図６は、第２の実施形態に係る副信号変調方式を説明する図である。本実施形態では、Ｔ－ｃｏｄｅとは、主信号ＭＳの到着タイミングの目標値からのずれをいう。また、本実施形態では、主信号ＭＳの到着タイミングの目標値からのずれを、経路ごとに判定することができる。図６に示すように、経路１のｔ１のライン（破線）が経路２に外挿されているが、経路２の“０”と“１”の境界のＴ－ｃｏｄｅの値が、経路１のＴ－ｃｏｄｅの値と異なっていることが分かる。第１経路（第１中継経路ＲＲ１）においては、主信号ＭＳの到着タイミングの目標値からのずれ（Ｔ－ｃｏｄｅ）がｔ１秒未満を“０”、ｔ１秒以上を“１”と規定する。一方、第２経路（第２中継経路ＲＲ２）においては、主信号ＭＳの到着タイミングの目標値からのずれ（Ｔ－ｃｏｄｅ）がｔ２秒未満を“０”、ｔ２秒以上を“１”と規定する。 このように、主信号ＭＳの１フレームにつき、中継経路ＲＲごとに独立した１ｂｉｔの副信号ＳＳを付与することができる。
　図７は、第２の実施形態に係る副信号を複素平面で表現した図である。図７において、到着位相とは、主信号ＭＳの到着タイミングの目標値からのずれ、すなわちＴ－ｃｏｄｅを意味する。図７に示す符号“ＸＹ”のＸは、第１中継経路ＲＲ１における主信号ＭＳの到着タイミングの目標値からのずれがｔ１秒未満の場合“０”、ｔ１秒以上の場合“１”とする１ｂｉｔの第３の符号Ｃ３である。同様に、Ｙは、第２中継経路ＲＲ２における到着タイミングのずれがｔ２秒未満の場合“０”、ｔ２秒以上の場合“１”とする１ｂｉｔの第３の符号Ｃ３である。かかる第１中継経路ＲＲ１及び第２中継経路ＲＲ２における主信号ＭＳの到着タイミングの目標値からのずれを、２つの１ｂｉｔの符号を結合した２ｂｉｔの第４の符号Ｃ４により複素平面上に表現することができる。この結果、第１の実施形態と同様に、１フレームにつき２ｂｉｔの第４の符号Ｃ４を含む副信号ＳＳを副信号チャネルに通信させることができる。
　遅延制御部１４’は、それぞれの中継経路ＲＲ（ＲＲ１，ＲＲ２）あたり１ｂｉｔの二進数で表現される第３の符号に基づいて、各中継経路ＲＲに送信する主信号ＭＳに対して遅延制御を行う。
＜受信装置＞
　次に、受信装置１０―２’について説明する。副信号復号部１８’は、受信した中継経路ＲＲごとに主信号ＭＳの到着タイミングの目標値からのずれを計測し、中継経路ＲＲごとに独立に復号された１ｂｉｔの二進数で表現される第３の符号Ｃ３を結合することにより、少なくとも２ｂｉｔの二進数で表現される第４の符号Ｃ４に変換する。
　本実施形態に係る無瞬断装置１０’によれば、１フレームにつき２ｂｉｔの符号を含む副信号を受信可能な多値変調となる副信号チャネルに通信させることができるため、第１の実施形態係る無瞬断装置１０と同様に、副信号を従来比２倍の伝送速度により伝送することが可能になる。
　上記の送信装置１０―１、送信装置１０―１’、受信装置１０―２、又は受信装置１０―２’を機能させるために、プログラム命令を実行可能なコンピュータを用いることも可能である。図８は、送信装置１０―１、送信装置１０―１’、受信装置１０―２、又は受信装置１０―２’として機能するコンピュータの概略構成を示すブロック図である。ここで、送信装置１０―１、送信装置１０―１’、受信装置１０―２、又は受信装置１０―２’として機能するコンピュータは、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、ワークステーション、ＰＣ（Personal Computer）、電子ノートパッド等であってもよい。プログラム命令は、必要なタスクを実行するためのプログラムコード、コードセグメント等であってもよい。
　図８に示すように、コンピュータ１００は、プロセッサ１１０と、記憶部としてＲＯＭ（Read Only Memory）１２０、ＲＡＭ（Random Access Memory）１３０、及びストレージ１４０と、入力部１５０と、出力部１６０と、通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）１７０と、を備える。各構成は、バス１８０を介して相互に通信可能に接続されている。
　ＲＯＭ１２０は、各種プログラム及び各種データを保存する。ＲＡＭ１３０は、作業領域として一時的にプログラム又はデータを記憶する。ストレージ１４０は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive)又はＳＳＤ(Solid State Drive）により構成され、オペレーティングシステムを含む各種プログラム及び各種データを保存する。本開示では、ＲＯＭ１２０又はストレージ１４０に、本開示に係るプログラムが保存されている。
　プロセッサ１１０は、具体的にはＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＳｏＣ（System on a Chip）等であり、同種又は異種の複数のプロセッサにより構成されてもよい。プロセッサ１１０は、ＲＯＭ１２０又はストレージ１４０からプログラムを読み出し、ＲＡＭ１３０を作業領域としてプログラムを実行することで、上記各構成の制御及び各種の演算処理を行う。なお、これらの処理内容の少なくとも一部をハードウェアで実現することとしてもよい。
　プログラムは、送信装置１０―１、送信装置１０―１’、受信装置１０―２、又は受信装置１０―２’が読み取り可能な記録媒体に記録されていてもよい。このような記録媒体を用いれば、送信装置１０―１、送信装置１０―１’、受信装置１０―２、又は受信装置１０―２’にインストールすることが可能である。ここで、プログラムが記録された記録媒体は、非一過性（non-transitory）の記録媒体であってもよい。非一過性の記録媒体は、特に限定されるものではないが、例えば、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ等であってもよい。また、このプログラムは、ネットワークを介して外部装置からダウンロードされる形態としてもよい。
　以上の実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
　（付記項１）
　送信装置と受信装置との間の複数の中継経路を経由して主信号と少なくとも１つの副信号の多重通信を行う通信システムであって、
　前記送信装置は、前記中継経路の数に応じて、主信号チャネルで通信される前記主信号を複製し、副信号チャネルで通信される少なくとも１つの多値変調された副信号に含まれる第１の符号を、経路の遅延差を表す第２の符号に変換し、前記複数の中継経路における前記主信号の送信タイミングを、前記第２の符号に基づいて複数区間に分けて多段に調整して、前記複数の中継経路のそれぞれの中継経路に前記主信号を送信し、
　前記受信装置は、前記複数の中継経路のそれぞれの中継経路を経由した前記主信号の受信タイミングに基づいて、前記主信号チャネルで通信された前記主信号の一つを選択し、中継経路ごとの前記主信号の到着時刻の差に基づいて、前記副信号チャネルで通信される前記第１の符号を含む前記少なくとも１つの多値変調された副信号を復号する、通信システム。
　（付記項２）
　前記送信装置は、前記中継経路ごとの前記主信号の到着時刻の差を、複数区間に分割し、分割された各区間に割り当てられた、少なくとも２ｂｉｔの二進数で表現される前記第１の符号を含む前記多値変調された副信号を経路の遅延差を表す前記第２の符号に変換する、付記項1に記載の通信システム。
　（付記項３）
　送信装置と受信装置との間の複数の中継経路を経由して主信号と少なくとも１つの副信号の多重通信を行う通信システムであって、
　前記送信装置は、前記中継経路の数に応じて、主信号チャネルで通信される前記主信号を複製し、前記副信号に含まれる符号を、中継経路ごとに、前記主信号の到着タイミングの目標値からのずれが、閾値未満であるか、又は該閾値以上であるかに基づく、１ｂｉｔの二進数で表現される第３の符号に変換し、前記第３の符号に基づいて、各中継経路に送信する前記主信号に対して遅延制御を行い、
　前記受信装置は、前記複数の中継経路のそれぞれの中継経路を経由した前記主信号の受信タイミングに基づいて、前記主信号チャネルで通信された前記主信号の一つを選択し、受信した前記中継経路ごとに前記主信号の到着タイミングのずれを計測し、前記中継経路ごとに独立に復号された前記第３の符号を結合することにより、少なくとも２ｂｉｔの二進数で表現される第４の符号に変換する通信システム。
　（付記項４）
　コンピュータによって実行可能なプログラムを記憶した非一時的記憶媒体であって、前記コンピュータを付記項１から３のいずれか一項に記載の通信システムにおける、送信装置又は受信装置としてとして機能させるプログラムを記憶した非一時的記憶媒体。
　上述の実施形態は代表的な例として説明したが、本開示の趣旨及び範囲内で、多くの変更及び置換ができることは当業者に明らかである。したがって、本発明は、上述の実施形態によって制限するものと解するべきではなく、請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形又は変更が可能である。たとえば、実施形態の構成図に記載の複数の構成ブロックを１つに組み合わせたり、あるいは１つの構成ブロックを分割したりすることが可能である。
１                          データ通信システム
１０                        無瞬断装置
１０Ａ                      第１の無瞬断装置
１０Ｂ                      第２の無瞬断装置
１０―１，１０―１’        送信装置
１０―２，１０―２’        受信装置
１１                        シーケンス番号付与部
１２                        主信号複製部
１３，１３’                遅延多値変換部
１４，１４’                遅延制御部
１５                        主信号選択部
１６                        シーケンス番号削除部
１７                        経路判定通知部
１８，１８’                副信号復号部
２０                        高速ユーザ端末
２０Ａ                      第１高速ユーザ端末
２０Ｂ                      第２高速ユーザ端末
３０                        低速ユーザ端末
３０Ａ                      第１低速ユーザ端末
３０Ｂ                      第２低速ユーザ端末
４０―１，４０―１’        第１制御演算回路（第１のコントローラ）
４０―２，４０―２’        第２制御演算回路（第２のコントローラ）
１００                      コンピュータ
１１０                      プロセッサ
１２０                      ＲＯＭ
１３０                      ＲＡＭ
１４０                      ストレージ
１５０                      入力部
１６０                      出力部
１７０                      通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）
１８０                      バス

Claims (4)

  1. 　送信装置と受信装置との間の複数の中継経路を経由して主信号と少なくとも１つの副信号の多重通信を行う通信システムであって、
    　前記送信装置は、
    　　前記中継経路の数に応じて、主信号チャネルで通信される前記主信号を複製する主信号複製部と、
    　　副信号チャネルで通信される少なくとも１つの多値変調された副信号に含まれる第１の符号を、経路の遅延差を表す第２の符号に変換する遅延多値変換部と、
    　　前記複数の中継経路における前記主信号の送信タイミングを、前記第２の符号に基づいて複数区間に分けて多段に調整して、前記複数の中継経路のそれぞれの中継経路に前記主信号を送信する遅延制御部と、を備え、
    　前記受信装置は、
    　　前記複数の中継経路のそれぞれの中継経路を経由した前記主信号の受信タイミングに基づいて、前記主信号チャネルで通信された前記主信号の一つを選択する主信号選択部と、
    　　中継経路ごとの前記主信号の到着時刻の差に基づいて、前記副信号チャネルで通信される前記第１の符号を含む前記少なくとも１つの多値変調された副信号を復号する副信号復号部と、
    を備える、通信システム。
  2. 　前記遅延多値変換部は、前記中継経路ごとの前記主信号の到着時刻の差を、複数区間に分割し、分割された各区間に割り当てられた、少なくとも２ｂｉｔの二進数で表現される前記第１の符号を含む前記多値変調された副信号を経路の遅延差を表す前記第２の符号に変換する、請求項1に記載の通信システム。
  3. 　送信装置と受信装置との間の複数の中継経路を経由して主信号と少なくとも１つの副信号の多重通信を行う通信システムであって、
    　前記送信装置は、
    　　前記中継経路の数に応じて、主信号チャネルで通信される前記主信号を複製する主信号複製部と、
    　　前記副信号に含まれる符号を、中継経路ごとに、前記主信号の到着タイミングの目標値からのずれが、閾値未満であるか、又は該閾値以上であるかに基づく、１ｂｉｔの二進数で表現される第３の符号に変換する遅延多値変換部と、
    　　前記第３の符号に基づいて、各中継経路に送信する前記主信号に対して遅延制御を行う遅延制御部と、を備え、
    　前記受信装置は、
    　　前記複数の中継経路のそれぞれの中継経路を経由した前記主信号の受信タイミングに基づいて、前記主信号チャネルで通信された前記主信号の一つを選択する主信号選択部と、
    　　受信した前記中継経路ごとに前記主信号の到着タイミングのずれを計測し、前記中継経路ごとに独立に復号された前記第３の符号を結合することにより、少なくとも２ｂｉｔの二進数で表現される第４の符号に変換する副信号復号部を備える、通信システム。
  4. 　コンピュータを、請求項１から３のいずれか一項に記載の通信システムにおける、送信装置又は受信装置として機能させるためのプログラム。
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