JP3785405B2

JP3785405B2 - Data transmission system

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Publication number: JP3785405B2
Application number: JP2003160227A
Authority: JP
Inventors: 正敏曲渕
Original assignee: Japan Radio Co Ltd
Current assignee: Japan Radio Co Ltd
Priority date: 2003-06-05
Filing date: 2003-06-05
Publication date: 2006-06-14
Anticipated expiration: 2023-06-05
Also published as: JP2004363973A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、遅延が許されない通信である電話（テレビ電話を含む），ファクシミリ，テレビ会議等の通信と、通信の際にある程度の遅延が許されるインターネットやＬＡＮ（Local Area Network）等の通信とを多重化して伝送するデータ多重伝送システム等に適用して好適なデータ伝送システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、国土交通省、警察庁及び内閣府等の官公庁、都道府県及び市町村等の自治体、電力会社及びガス会社等の公共事業者では、防災業務、電力系統保護等の目的で自営回線を構築している。
【０００３】
この自営回線は、その目的から、地震等の災害発生時においても通信機能を維持する必要があり、近年では、２系統以上の無線回線、又は光ファイバー回線と無線回線の２系統を構成して信頼性を確保している。ここで、光ファイバー回線は、［Ｇｂｐｓ］以上の伝送速度の能力を有しているが、無線回線は、電波が有限であることから数［Ｍｂｐｓ］〜数百［Ｍｂｐｓ］程度の伝送速度（伝送帯域ともいう。）の能力であり、光ファイバー回線と比較して、速度が桁違いに低いのが実情である。
【０００４】
また、一部のユーザでは、無線回線を複数のユーザで共同で使用している例もあり、このように共用している無線回線では、１ユーザ当たりの無線回線の伝送速度は、数十［ｋｂｐｓ］〜数［Ｍｂｐｓ］程度とさらに低い伝送速度の能力の場合が多々ある。
【０００５】
なお、近年、自営回線のユーザが、ＩＰ技術を導入する傾向にあり、様々な伝送方式が検討されている。光ファイバー回線は、伝送速度の能力が十分に高く、どのような伝送方式の採用も可能であり、一般的には、２０［Ｇｂｐｓ］ＷＤＭ、２．４［Ｇｐｓ］ＳＯＮＥＴ、１５６［Ｍｂｐｓ］ＳＤＨなどの方式の採用など、選択の自由度は大きい。これに対して、無線回線は、上述のとおり数［Ｍｂｐｓ］〜数百［Ｍｂｐｓ］と桁違いに低いために、１０／１００ＢＡＳＥ−ＴＸ等の伝送速度の低い方式しか実現することができない。
【０００６】
現存する自営回線用無線装置のインタフェースは、特定の伝送速度が定められており、１．５４４［Ｍｂｐｓ］、６．３１２［Ｍｂｐｓ］、５１．８４［Ｍｂｐｓ］、１５５．５２［Ｍｂｐｓ］等（ハイアラーキと呼ばれており、国際標準期間ＩＴＵ−Ｔで勧告されている。）がある。なお、日本国では、この自営回線用無線装置のインタフェースは、現在のところ、３［Ｍｂｐｓ］−２０８［Ｍｂｐｓ］の範囲で規格化されている（非特許文献１参照）。
【０００７】
無線装置の仕様は、このような伝送速度のインタフェースをＮ系列入出力できるように作られている。このような装置を採用している既設無線回線の装置入出力インタフェースをＩＰ化する場合は、１系列ごとにＮ本の１０／１００ＢＡＳＥ−ＴＸに変換するか、あるいは複数本まとめた伝送速度で１０／１００ＢＡＳＥ−ＴＸに変換する機器（一般的にメディアコンバータと呼ばれる。）を外部に追加して改善する方法がある。
【０００８】
ＩＰネットワークは、様々なメディアを１つのＩＰ伝送路を共有して伝送できることから、伝送効率のよい伝送方式である。しかしながら、ＶｏＩＰに代表される遅延の許されないメディアは、帯域を保証して伝送する必要がある。この帯域保証を行う技術としてＶＬＡＮタグを使用したＱｏＳ技術が一般的に利用される。
【０００９】
しかしながら、この技術は、ＶＬＡＮタグの付いているパケットを優先して伝送することが可能ではあるものの、帯域を物理的に保証するものではなく、パケットサイズの大きいデータを伝送している間は、ＶＬＡＮタグを有するパケットデータも待たされることとなり、結果として遅延のゆらぎが発生し、最悪の場合にはＶｏＩＰ等では音声が復元できないような障害が発生する。これを完全に防止するためには、遅延の許されるデータと許されないデータを物理的に異なる伝送路で伝送する、つまり２チャンネルの伝送路で伝送することが望ましい。
【００１０】
【非特許文献１】
国土交通省（旧建設省）「６．５ＧＨｚ帯１２８ＱＡＭ多重無線装置仕様書」建電通仕（国電通仕）第４８号、平成１２年７月４日制定、ｐ．１−ｐ．１８
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような、複数のユーザで共用している無線回線では、１ユーザ当たりの無線回線の伝送速度が、数十［ｋｂｐｓ］〜数［Ｍｂｐｓ］程度と低い伝送速度となっており、この場合は、１．５４４［Ｍｂｐｓ］以下の速度に分離できないことから、物理的に異なる２チャンネルの伝送路で伝送することが不可能である。
【００１２】
この発明は、このような課題を考慮してなされたものであり、伝送路が１系統（１チャンネル）であっても、各端末に対して一定の伝送帯域が保証された遅延のゆらぎのない伝送路を提供することを可能とするデータ伝送システムを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この発明のデータ伝送システムは、第１の伝送速度を有する複数の端末と、前記複数の端末から送信されるデータを伝送する前記第１の伝送速度よりも遅い第２の伝送速度を有する伝送路と、前記複数の端末と前記伝送路との間に設けられる帯域割当制御装置とを備え、前記帯域割当制御装置は、前記複数の端末から送信されるデータを、前記伝送路を介して、前記複数の端末の相手先端末に送信するとき、前記伝送路の前記第２の伝送速度に対応する一定周期の１フレームを、少なくとも前記複数の端末の数と同数のタイムスロットに分割し、分割したタイムスロットの前記複数の端末のそれぞれに対する割当を決めて送信することを特徴とする（請求項１記載の発明）。
【００１４】
この発明によれば、帯域割当制御装置が、複数の端末から送信されるデータを、伝送路を介して、複数の端末の相手先端末に送信するとき、伝送路の第２の伝送速度に対応する一定周期の１フレームを、少なくとも複数の端末の数と同数のタイムスロットに分割し、分割したタイムスロットの複数の端末のそれぞれに対する割当を決めて送信するようにしているので、伝送路が１系統（１チャンネル）であっても、たとえば、複数の端末に対して同等の伝送帯域を割り当てることができる。すなわち、伝送路に接続可能な状態にされている端末に対して一定の伝送帯域が保証される。
【００１５】
遅延の許されないデータと遅延の許されるデータとが共有される場合でも、遅延の許されないデータに対する遅延量および遅延のゆらぎを最小限に抑えることができる。
【００１６】
遅延の許されないデータがＶｏＩＰのデータであるとき、音声の欠落、接続の切断の可能性が可及的に小さくされる。
【００１７】
遅延の許されないデータを送受信する端末は、たとえばＶｏＩＰ端末とされ、遅延の許されるデータを送受信する端末は、データ端末とされるが、いずれの端末も、たとえば１０ＢＡＳＥ−Ｔあるいは１００ＢＡＳＥ−ＴＸのインタフェースを有する端末で構成することができる。
【００１８】
この場合、前記帯域割当制御装置は、前記複数の端末のそれぞれに対して、前記１フレームを構成する複数のタイムスロットのうち、少なくとも１つのタイムスロットを割り当てることが好ましい（請求項２記載の発明）。このように割り当てることにより、少なくとも（１タイムスロットのデータ容量／１フレームの時間）分の伝送帯域を１つの端末に割り当てることができる。
【００１９】
具体的に例えば、１フレームの時間が１２５［μｓ］で、その１フレームで７８９［ｂｉｔ］のデータが伝送されるときの伝送帯域は、７８９［ｂｉｔ］／１２５［μｓ］＝６．３１２［Ｍｂｐｓ］となる。この１フレームを、１タイムスロットのデータ容量が８ビットからなる９８個のタイムスロットに分割する（８×９８＝７８４ビットであり、残りの５ビットは同期情報に使用する。）。この場合に、１端末に１フレームに対して１タイムスロットを割り当てると、その端末に対して、８［ｂｉｔ］／１２５［μｓ］＝６４［ｋｂｐｓ］の伝送帯域が割り当てられる。６４［ｋｂｐｓ］の伝送帯域は、ＶｏＩＰの伝送帯域として十分である。
【００２０】
すなわち、この発明によれば、例えば１．５４４［Ｍｂｐｓ］、６．３１２［Ｍｂｐｓ］の速度の伝送路を、それよりも低い速度（例えば、６４［ｋｂｐｓ］×ｎ）の複数の伝送路（タイムスロット）に分離し、分離したそれぞれの伝送路（タイムスロット）をそれぞれ１０／１００／１０００ＢＡＳＥ−ＴＸに変換する回路を提供する。
【００２１】
また、前記帯域割当制御装置が、前記１フレームを構成する複数のタイムスロットに空きチャンネルが存在することを検出した場合、前記複数の端末のそれぞれに対して予め定められた優先順序に従い、前記空きチャンネルを割り当てることで、端末を利用するユーザに対して優先順位を設けることができる（請求項３記載の発明）。
【００２２】
さらに、前記帯域割当制御装置が、前記フレーム内のタイムスロットに空きチャンネルが存在することを検出した場合、データ伝送システム全体としてのデータ遅延が少なくなるように、前記複数の端末のそれぞれに対して前記空きチャンネルを割り当てることで、データ伝送システムの伝送帯域資源を有効に活用することができる（請求項４記載の発明）。
【００２３】
また、前記複数の端末が、前記伝送路に接続可能な状態にされているかどうかを検出する接続検出手段を更に備え、前記帯域割当制御装置は、前記接続検出手段により検出された前記伝送路に接続可能な状態にされている端末の数と同数のタイムスロットに前記１フレームを分割することで、１フレームを、接続されている端末数と同数のタイムスロットに自動的に分割することができる（請求項５記載の発明）。
【００２４】
なお、伝送路としては、無線伝送路あるいはメタリックケーブル伝送路に適用して好適である（請求項６記載の発明）。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態について図面を参照して説明するが、この発明の実施形態の理解を深めるために、まず、この発明の前提となるデータ伝送システムとその課題について説明する。
【００２６】
図１は、帯域共有伝送方式が採用されたこの発明の前提となるデータ伝送システム１０のブロック図を示している。
【００２７】
このデータ伝送システム１０は、地点Ｘと地点Ｙ間の空間伝送路１００を、無線機１２ｘ、１２ｙを通じて、たとえば６．３［Ｍｂｐｓ］の情報をマイクロ波で全二重で双方向通信する構成とされている。
【００２８】
空間伝送路（以下、単に、伝送路ともいう。）１００の片方向の伝送帯域は、６．３［Ｍｂｐｓ］である。この図１では、繁雑さを回避するために、地点Ｘから地点Ｙ方向へのデータ伝送のみを描いている。
【００２９】
この場合、地点Ｘにおける端末として４人のユーザのそれぞれ対応する４つの端末２１ｘ〜２４ｘが存在し、地点Ｙには、これらの端末２１ｘ〜２４ｘの送信相手先端末として端末２１ｙ〜２４ｙが配置されているものとする。すなわち、第１のユーザに端末２１ｘと端末２１ｙに対する回線が付与され、第２のユーザに端末２２ｘと端末２２ｙに対する回線が付与され、第３のユーザに端末２３ｘと端末２３ｙに対する回線が付与され、第４のユーザに端末２４ｘと端末２４ｙに対する回線が付与されている。
【００３０】
ここで、端末２３ｘと端末２３ｙは、遅延の許されないＶｏＩＰ端末であり、残りの端末２１ｘ、２２ｘ、２４ｘ、２１ｙ、２２ｙ、２４ｙは、遅延の許されるパーソナルコンピュータ等のデータ端末であるものとしている。
【００３１】
地点Ｘ側の端末２１ｘ〜２４ｘは、それぞれ、伝送帯域が約１００［Ｍｂｐｓ］の１００ＢＡＳＥ−ＴＸのＬＡＮケーブルを通じ、レイヤ３スイッチ（Ｌ３ＳＷ）２７ｘを介し、１００ＢＡＳＥ−ＴＸのＬＡＮケーブルを通じて無線機１２ｘに接続されている。
【００３２】
同様に、地点Ｙ側の端末２１ｙ〜２４ｙは、それぞれ、１００ＢＡＳＥ−ＴＸのＬＡＮケーブルを通じ、Ｌ３ＳＷ２６ｙを介し、１００ＢＡＳＥ−ＴＸのＬＡＮケーブルを通じて無線機１２ｙに接続されている。
【００３３】
このように４人のユーザが伝送帯域６．３［Ｍｂｐｓ］の１系統の空間伝送路１００を共有して使用している場合に、端末２１ｘ〜２４ｘがほぼ同時にＬ３スイッチ２６ｘに対してデータＤ１〜Ｄ４を送信したときであって、図２Ａ〜図２Ｄに模式的に示すように、ハッチング領域あるいはスマッジング領域で示すデータＤ１〜Ｄ４の送信開始時刻に僅かに差があり、データＤ１〜Ｄ４の順に送信されたものと仮定する。
【００３４】
この順序で、データＤ１〜Ｄ４を受信したＬ３スイッチ２６ｘは、図２Ｅに示すように、無線機１２ｘに対して、受信した順番にデータＤ１〜Ｄ４を連結したデータ３０を出力する。このため、自局の無線機１２ｘから対局の無線機１２ｙに対し、空間伝送路１００を、連結した順番に対応する図２Ｅに示すデータ３０の順番でデータＤ１〜Ｄ４が伝送される。
【００３５】
図２Ｅに示すデータ順番のデータ３０が無線機１２ｙを通じてＬ３スイッチ２６ｙに入力されると、このＬ３スイッチ２６ｙにより端末２１ｘ〜２４ｘの相手先端末である２１ｙ〜２４ｙに分配され、図２Ｆ〜図２Ｉに示すように、端末２１ｙ〜２４ｙにそれぞれ時間遅れ（遅延時間）を伴ってデータＤ１〜Ｄ４が出力される。
【００３６】
このとき、ＶｏＩＰ端末２３ｘから出力されたデータ（ＶｏＩＰデータともいう。）Ｄ３が、図２Ｈに示すように、送信時刻から遅延時間Ｔａだけ遅れて相手先のＶｏＩＰ端末２３ｙに到着することになる。
【００３７】
この場合において、空間伝送路１００の伝送帯域が、６．３［Ｍｂｐｓ］より狭い１．５［Ｍｂｐｓ］であると、遅延時間Ｔａはさらに大きくなる。
【００３８】
また、無線伝送が多中継である場合に、中間の中継局でも同様なユーザによる入力があると、いわゆるエンドｔｏエンドの遅延時間Ｔａはさらに大きなものになる。
【００３９】
自営回線の場合、一般に、ＶｏＩＰ端末２３ｘを利用するＶｏＩＰ通信は定期的に送信されるデータであるが、残りのデータ端末２１ｘ、２２ｘ、２４ｘを利用するデータ通信は不定期で送信されるデータであるため、ＶｏＩＰの通信データが時刻によっては、定期的に送信されたり、全く送信されないということもある。そのため、遅延時間Ｔａは、時刻によって、大きくなったり、小さくなったりする遅延のゆらぎが発生する。
【００４０】
ＶｏＩＰ伝送において、遅延時間Ｔａの絶対値が極端に大きくなったり、ゆらぎの変動幅が大きくなると、音声が途切れたり、最悪の場合には接続が切断されてしまうという問題が発生する。
【００４１】
しかも、この図１例のデータ伝送システム１０では、ユーザ数を４としているが、ユーザ数が多くなればなるほど、可能性のある最大の遅延時間Ｔａは大きくなって遅延のゆらぎの変動幅も大きくなり、ＶｏＩＰ通信が成立しない可能性が確率的に高くなる。このことは、ユーザに対するサービスに差が出ることを意味し、問題である。
【００４２】
以上の説明が、帯域共有伝送方式が採用された、この発明の前提となるデータ伝送システム１０の説明である。次に述べる実施形態では、各ユーザに所定の帯域を保証し、このサービスの差を改善することもできる。
【００４３】
図３は、この発明の一実施形態のＩＰ帯域保証伝送方式を採用したデータ伝送システム５０のブロック図を示している。図３において、図１に示したものと対応するものには、同一の符号を付けている。
【００４４】
この実施形態に係るデータ伝送システム５０は、地点Ｘと地点Ｙ間の空間伝送路１００を、無線機１２ｘ、１２ｙを通じて、たとえば６．３［Ｍｂｐｓ］の情報をマイクロ波多重の無線で双方向通信可能な全二重の固定帯域伝送路１００の構成とされている。なお、この図３では、繁雑さを回避するために、地点Ｘから地点Ｙ方向へのデータ伝送のみを描いている。
【００４５】
また、６．３［Ｍｂｐｓ］は、例であり、これに代えて、１．５４４［Ｍｂｐｓ］，３２．０６４［Ｍｂｐｓ］，９７．７２８［Ｍｂｐｓ］，２．０４８［Ｍｂｐｓ］，８．４４８［Ｍｂｐｓ］，３４．３６８［Ｍｂｐｓ］，５１．８４０［Ｍｂｐｓ］等の空間伝送路１００とすることができる。
【００４６】
ここで、双方向通信可能な固定帯域伝送路としての空間伝送路１００は、図４のデータ伝送システム５０に示すように、無線機１２ｘ、１２ｙを省略して、有線伝送路であるメタリックケーブル伝送路１００Ｍに代替することが可能である。
【００４７】
図３において、地点Ｘ、Ｙには、それぞれ、通話品質を確保するために伝送遅延が許されないリアルタイム通信を行うメディア端末であるＶｏＩＰ端末２３ｘとその相手先ＶｏＩＰ端末２３ｙが配置される。
【００４８】
また、地点Ｘ、Ｙには、ある程度の伝送遅延が許されるデータ通信などの非リアルタイム通信を行うメディア端末であるパーソナルコンピュータ等のデータ端末２１ｘ、２２ｘ、２４ｘと、相手先データ端末２１ｙ、２２ｙ、２４ｙが配置される。
【００４９】
すなわち、第１のユーザにデータ端末２１ｘとデータ端末２１ｙに対する回線が付与され、第２のユーザにデータ端末２２ｘとデータ端末２２ｙに対する回線が付与され、第３のユーザにＶｏＩＰ端末２３ｘとＶｏＩＰ端末２３ｙに対する回線が付与され、第４のユーザにデータ端末２４ｘとデータ端末２４ｙに対する回線が付与されている。
【００５０】
なお、遅延を許されないメディア端末としては、ＶｏＩＰ端末２３ｘ、２３ｙの他ＩＰテレビ電話、テレビ会議装置等の端末がある。
【００５１】
ここで、上記の端末２１ｘ〜２４ｘ、および端末２１ｙ〜２４ｙは、それぞれ、ＩＰアドレスとＭＡＣ（Media Access Control）アドレスを有している。
【００５２】
端末２１ｘ〜２４ｘは、第１の伝送速度である約１００［Ｍｂｐｓ］の１００ＢＡＳＥ−ＴＸインタフェースによりそれぞれＬＡＮケーブルを介して帯域保証伝送装置７０ｘに接続される。
【００５３】
帯域保証伝送装置７０ｘは、帯域割当制御装置８０ｘを有し、この帯域割当制御装置８０ｘは、複数の端末２１ｘ〜２４ｘから送信されるデータＤ１〜Ｄ４を、空間伝送路１００を介して、相手先端末２１ｙ〜２４ｙに送信するとき、空間伝送路１００の第２の伝送速度である６．３［Ｍｂｐｓ］に対応する一定周期１２５［μｓ］を、少なくとも複数の端末２１ｘ〜２４ｘ（２１ｙ〜２４ｙ）と同数のタイムスロット（伝送路）に分割し、分割したタイムスロットの複数の端末２１ｘ〜２４ｘ（２１ｙ〜２４ｙ）のそれぞれの対する割当を決定して送信する機能を有する。
【００５４】
この実施形態では、１フレームが複数の端末２１ｘ〜２４ｘ（２１ｙ〜２４ｙ）と同数の４個のタイムスロットではなく、さらに２つの端末を接続することの可能な６個のタイムスロットに分割され、帯域割当制御装置８０ｘにより、６個のタイムスロットのうち、第１〜第４のタイムスロットがそれぞれ端末２１ｘ〜２４ｘに対して１対１で割り当てられているものとする。
【００５５】
すなわち、第５および第６のタイムスロットは空きチャンネルになっており、図示していない２台の端末に割り当てることが可能である。結局、図３例のデータ伝送システム５０では、図示はしていないが、６組のユーザがそれぞれの地点Ｘ、Ｙにおいて、各１個の端末を利用することが可能である。
【００５６】
次に、この図３例の動作を説明する。
【００５７】
このように６組のユーザが伝送帯域６．３［Ｍｂｐｓ］を共用可能なデータ伝送システム５０において、現在、端末が接続されている４人のユーザの端末２１ｘ〜２４ｘがほぼ同時に時点ｔ０で、それぞれＩＰアドレスとＭＡＣアドレスを有するデータＤ１〜Ｄ４を送信した場合であって、図５Ａ〜図５Ｄに模式的に示すように、ハッチング領域あるいはスマッジング領域で示すデータＤ１〜Ｄ４の送信開始時刻に僅かに差があり、データＤ１〜Ｄ４の順に送信がなされたものと仮定する（図２Ａ〜図２Ｄに示した図と同じ。）。
【００５８】
図示していない残りの２台の端末は、帯域保証伝送装置７０ｘ、７０ｙに接続されていないか、接続されているとしても使用されていないものと仮定する。
【００５９】
この順序で、データＤ１〜Ｄ４を受信した帯域保証伝送装置７０ｘは、帯域割当制御装置８０ｘに設定されている帯域割当設定値に基づき帯域を割り当てる。この場合、空間伝送路１００の帯域に対応する１フレームＦを、端末２１ｘ〜２６ｘの数に対応した６個のタイムスロットＴＳ（伝送路）に分割して、図５Ｅに示すように、時点ｔ０からデータＤ１〜Ｄ４を受け取った順番にデータを連結して多重化データ（時分割多重化データ）ＭＤとして出力する。
【００６０】
多重化データＭＤとして出力するとき、１タイムスロットＴＳよりもデータ量の大きい、３個のタイムスロットＴＳのデータ量に対応するデータＤ１、６個のタイムスロットＴＳのデータ量に対応するデータＤ２、２個のタイムスロットＴＳデータ量に対応するデータＤ４は、それらのデータ量に応じて、複数回に分けて伝送される。
【００６１】
この例において、ＶｏＩＰ端末２３ｘから出力されたデータＤ３は、第１フレームＦ（Ｆ＝１）の第３タイムスロットＴＳで全てのデータＤ３が、帯域保証伝送装置７０ｘから無線機１２ｘ、空間伝送路１００、無線機１２ｙ、帯域保証伝送装置７０ｙに伝送され、この帯域保証伝送装置７０ｙで１００ＢＡＳＥ−ＴＳのデータに変換され、時点ｔ１で相手先のＶｏＩＰ端末２３ｙに受信される。
【００６２】
その一方、タイムスロットＴＳが２個分のデータ量のデータ端末２４ｘから送信されたデータＤ４は、第２フレーム（Ｆ＝２）の第４タイムスロットＴＳの受信時点ｔ２で相手先データ端末２４ｙで受信が開始され、一定時間後に受信が終了する。
【００６３】
同様に、タイムスロットＴＳが３個分のデータ量のデータ端末２１ｘから送信されたデータＤ１は、第３フレーム（Ｆ＝３）の第１タイムスロットＴＳの受信時点ｔ３で相手先データ端末２１ｙで受信が開始され一定時間後に受信が終了する。
【００６４】
最後に、タイムスロットＴＳが６個分のデータ量のデータ端末２２ｘから送信されたデータＤ３は、第６フレーム（Ｆ＝６）の第２タイムスロットＴＳの受信時点ｔ４で相手先データ端末２２ｙで受信が開始され一定時間後に受信が終了する。
【００６５】
このように、分割の回数は、無線帯域の伝送速度６．３［Ｍｂｐｓ］とタイムスロットＴＳの数（時分割数）で決定される。
【００６６】
図５Ｈから分かるように、データ伝送帯域が少なくて済むＶｏＩＰデータＤ３は、１フレーム以内の遅延時間Ｔｂで、この実施形態では、１２５［μｓ］以内の遅延時間で、すなわち、最小限の遅延時間でデータを送信元ＶｏＩＰ端末２３ｘから相手先（送信先）ＶｏＩＰ端末２３ｙに伝送することができる。
【００６７】
また、残りのデータ端末２１ｘ、２２ｘ、および２４ｘは、それぞれのデータ量、すなわちデータの長さに比例する遅延時間である３フレーム分、６フレーム分および２フレーム分の遅延時間で伝送される。このようにどの端末２１ｘ〜２４ｘに対しても、換言すればどのユーザに対してもデータ量に応じた遅延時間で伝送されることになり、たとえば同一支払い料金（優先度）のユーザに対するサービスの提供の均一化・平等化・公平化を図ることができる。
【００６８】
このデータ伝送システム５０によれば、ＶｏＩＰを伝送したいユーザは、そのデータの量、ＶｏＩＰのタイムスロットＴＳの数をユーザ自らが制限することにより、他のユーザの伝送状態に左右されることなく安定したサービスを受けることができる。
【００６９】
なお、上記の実施形態は、既存の伝送方式である帯域占有型データの交換網や専用回線網などを同時に伝送することができる。そして、ユーザ毎に、１００ＢＡＳＥ−ＴＸや既存のインタフェースであるＸ．２１等を自由に選定することが可能である。
【００７０】
また、図６のデータ伝送システム６０に示すように、無線伝送が多中継であって、中間の中継局で、もし他のユーザの入力があった場合でも、エンドｔｏエンド間の遅延時間およびゆらぎがデータ量だけで決まるので、安定したサービスを提供することができる。
【００７１】
この図６例では、１００ＢＡＳＥ−ＴＸのＬＡＮのデータＤａを伝送するユーザＡが、東京と名古屋と豊橋にそれぞれ１個の端末を有し、１００ＢＡＳＥ−ＴＸのＬＡＮのデータＤｂを伝送するユーザＢが、東京と名古屋と沼津にそれぞれ１個の端末を有しているものとしている。なお、静岡は中継局であり、図示はしていないが、データＤａを送受信する端末とデータＤｂを送受信することの可能な端末を接続することもできる。データＤａ、データＤｂは、遅延の許されないＶｏＩＰデータでも、遅延の許されるデータでもよい。
【００７２】
ここで、例えば東京のユーザＡと名古屋のユーザＡとが双方向通信し、沼津のユーザＢと名古屋のユーザＢとが双方向通信する場合を考える。
【００７３】
まず、東京のユーザＡと名古屋のユーザＡは、東京のユーザＡの端末（不図示）から考えると、データＤａは、帯域保証伝送装置７０ｘ、無線機１２ｘ、空間伝送路１００ｘｙ、無線機１２ｙ−１、帯域保証伝送装置７０ｙ−１、Ｌ３ＳＷ２７ｙ−１、帯域保証伝送装置７０ｙ−２、無線機１２ｙ−２、空間伝送路１００ｙｚ、無線機１２ｚ、および帯域保証伝送装置７０ｚを通じて豊橋のエンドユーザＡの端末（不図示）に供給される。名古屋のユーザＡの端末（不図示）からのデータＤａは、その逆の経路で東京のユーザＡの端末に供給される。
【００７４】
その一方、沼津のユーザＢと名古屋のユーザＢは、沼津のユーザＢの端末（不図示）から考えると、データＤｂは、帯域保証伝送装置７０ｗ、無線機１２ｗ、空間伝送路１００ｗｙ、無線機１２ｙ−４、帯域保証伝送装置７０ｙ−４、Ｌ３ＳＷ２７ｙ−２、帯域保証伝送装置７０ｙ−２、無線機１２ｙ−２、空間伝送路１００、無線機１２ｚ、および帯域保証伝送装置７０ｚを通じて名古屋のエンドユーザＢの端末（不図示）に供給される。名古屋のユーザＢの端末からのデータＤｂは、その逆の経路で沼津のユーザＢの端末に供給される。
【００７５】
この図６例に示したように、無線伝送が多中継であって、中間の中継局である静岡の中継局で、沼津のユーザＢからの入力があった場合でも、エンドｔｏエンドユーザである東京のユーザＡと名古屋のユーザＡとは、フレームＦ中のタイムスロットＴの割当を各帯域保証伝送装置７０ｘ、７０ｙ−１〜７０−４、７０ｚ、７０ｖ、７０ｗを構成する各帯域割当制御装置８０（代表して８０という。）により予め決定しておくことにより、遅延時間およびゆらぎがデータ量だけで決まるので、安定したサービスを提供することができる。
【００７６】
図７は、データの送受信可能な形で描いた、図３に示したデータ伝送システム５０の自局側の帯域保証伝送装置７０ｘおよび対局側の帯域保証伝送装置７０ｙの詳細な構成を示すブロック図である。例として、６台のデータ端末２１ｘ〜２６ｘ（２１ｙ〜２６ｙ）を描いている。
【００７７】
たとえば、自局の端末２１ｘ〜２６ｘからの１００ＢＡＳＥ−ＴＸのシリアルデータＤ１〜Ｄ６が、それぞれＬＡＮインタフェース７１〜７６、送信バッファ９１〜９６、メモリリード制御回路１１２を介し、８ビット幅のパラレルデータＰＤ１〜ＰＤ６として多重化部（ＭＵＸ）である制御情報挿入回路１１６に供給される。
【００７８】
ＬＡＮインタフェース７１〜７６は、ＰＨＹ（Physical Media Interface）部と、ＧＭＩ部と、ＭＡＣ処理部とを有し、データ端末２１ｘ〜２６ｘからＰＨＹ部に入力された１００ＢＡＳＥ−ＴＸのシリアルデータＤ１〜Ｄ６をパラレルデータＰＤ１〜ＰＤ６としてライトアドレスＷＲ−ＡＤＲを送信バッファ９１〜９６に発行して送信バッファ９１〜９６に蓄積させるともに、受信バッファ１０１〜１０６からのパラレルデータＰＤ１〜ＰＤ６に対してリードアドレスＲＤ−ＡＤＲを発行して読み出し、１００ＢＡＳＥ−ＴＸのシリアルデータＤ１〜Ｄ６に変換してデータ端末２１ｙ〜２６ｙに供給する。
【００７９】
また、ＬＡＮインタフェース７１〜７６を構成する前記のＰＨＹ部は、端末２１ｘ〜２６ｘ（２１ｙ〜２６ｙ）のそれぞれが、該ＰＨＹ部を通じて空間伝送路１００に接続可能な状態になっているかどうかを検出し、検出結果をオンオフの２値信号であるリンク信号ＬＫ１〜ＬＫ６として帯域割当制御装置８０ｘ（８０ｙ）に出力する機能を有する。すなわち、ＬＡＮインタフェース７１〜７６は、複数の端末２１ｘ〜２６ｘ（２１ｙ〜２６ｙ）のそれぞれが、空間伝送路１００に接続可能（を利用可能）な状態にされているかどうかを検出する接続検出手段（接続監視手段ともいう。）としても機能する。なお、接続可能な状態にされているとは、端末２１ｘ〜２６ｘ（２１ｙ〜２６ｙ）のそれぞれが、ＬＡＮインタフェース７１に電気的に接続されている状態をいい、端末２１ｘ〜２６ｘ（２１ｙ〜２６ｙ）からのデータが実際に空間伝送路１００を介して送受信されているかどうかとは無関係である。すなわち、端末２１ｘ〜２６ｘ（２１ｙ〜２６ｙ）がケーブルを介してＬＡＮインタフェース７１に電気的に接続されたとき、ＬＡＮインタフェース７１は、該当する端末２１ｘ〜２６ｘ（２１ｙ〜２６ｙ）が接続可能な状態になったと判定し、該当する端末２１ｘ〜２６ｘ（２１ｙ〜２６ｙ）に対応するリンク信号ＬＫ１〜ＬＫ６をオフ状態からオン状態に遷移させる。
【００８０】
メモリリード制御回路１１２は、帯域割当制御装置８０ｘからの帯域割当設定値ＡＬに基づき、送信データである多重化データＭＤを構成する各フレームＦのどのタイムスロットＴＳにどのＬＡＮインタフェース７１〜７６からのデータを配置するかを決定して、送信バッファ９１〜９６に対してリードアドレスＲＤ−ＡＤＲを発生し、パラレルデータＰＤ１〜ＰＤ６を読み出し、制御情報挿入回路１１６に転送する。
【００８１】
パラレルデータＰＤ１〜ＰＤ６が供給された制御情報挿入回路１１６は、音声伝送用シグナリング情報、オーバーフロー情報等の制御情報の挿入回路として機能するととともに、パラシリ変換回路として機能し、フレームタイミング発生器８６からのタイミング信号であるフレームタイミングＦＴおよび帯域割当制御装置８０からの帯域割当設定値ＡＬに基づき、パラレルデータＰＤ１〜ＰＤ６を１フレームＦが６．３［Ｍｐｂｓ］のビットストリームデータである時分割の多重化データＭＤに変換して自局の無線機１２ｘに送信データとして送る。
【００８２】
自局の無線機１２ｘは、多重化データＭＤを変調し無線信号に変換して、６．３［Ｍｂｐｓ］の空間伝送路１００に放射する。多重化データＭＤは、対局の無線機１２ｙにより受信信号として受信される。
【００８３】
無線機１２ｙは、受信信号を復調し、多重化データＭＤの受信データとしてフレーム同期回路１２０に供給する。
【００８４】
フレーム同期回路１２０は、受信した多重化データＭＤからフレームタイミングＦＴを分離し、多重化データＭＤとともに、制御情報分離回路１１８に供給する。
【００８５】
制御情報分離回路１１８は、フレームタイミングＦＴに基づき、多重化データＭＤから帯域割当設定値ＡＬを分離し、分離した帯域割当設定値ＡＬを、多重化分離部（ＤＥＭＵＸ）としてのシリパラ変換回路を含むメモリライト制御回路１１４に、フレームタイミングＦＴ及び多重化データＭＤと共に供給する。
【００８６】
メモリライト制御回路１１４は、フレームタイミングＦＴと帯域割当設定値ＡＬに基づき、ライトアドレスＷＲ−ＡＤＲを発行し、シリアルデータである多重化データＭＤを８ビット幅のパラレルデータＰＤ１〜ＰＤ６として受信バッファ１０１〜１０６に蓄積する。
【００８７】
受信バッファ１０１〜１０６に蓄積されたパラレルデータＰＤ１〜ＰＤ６は、ＬＡＮインタフェース７１〜７６からのリードアドレスＲＤ−ＡＤＲにより読み出され、１００ＢＡＳＥ−ＴＸのシリアルデータＤ１〜Ｄ６とされて相手先データ端末２１ｙ〜２６ｙに供給される。
【００８８】
この場合、リアルタイム通信を行うＶｏＩＰ端末２３ｘ、２３ｙの送信データであるリアルタイム系データを一時的に記憶する送信バッファ９３および、その受信データを一時的に記憶する受信バッファ１０３のメモリ容量は、これら送受信バッファ９３、１０３での総遅延時間が通話に違和感を与えない程度の短い時間（１無線区間の場合には、最大で３００［ｍｓ］程度、なお、たとえば、沖縄と北海道の間を５０無線区間に分割しているような場合では、６［ｍｓ］／１区間の遅延まで許容される。）となるように設計されている。
【００８９】
その一方、非リアルタイム通信を行うその他のデータ端末２１ｘ（２１ｙ）、２２ｘ（２２ｙ）、２４ｘ（２４ｙ）〜２６ｘ（２６ｙ）の送受信データであるデータ系データをそれぞれ一時的に記憶する送受信バッファ９１、９２、９４〜９６、１０１、１０２、１０４〜１０６は、たとえば、数１０ミリ秒〜数分程度、好ましくは１秒〜数秒程度の時間に設計する。
【００９０】
図８は、多重化データＭＤを構成する、１フレームＦの構成を示している。この例では、１フレームＦの時間（一定周期）が１２５［μｓ］で、その１フレームで７８９［ｂｉｔ］のデータが伝送され、伝送帯域が、７８９［ｂｉｔ］／１２５［μｓ］＝６．３１２［Ｍｂｐｓ］になっている。
【００９１】
この１フレームＦを、１タイムスロットＴＳのデータ容量が８ビットからなる９８個のタイムスロットＴＳに分割している。ここで、タイムスロットＴＳは、それぞれ１６個のタイムスロットＴＳからなる第１ブロックＢＫ１〜第６ブロックＢＫ６にまとめられ、１ユーザ、この実施形態では、端末２１ｘ（２１ｙ）〜２６ｘ（２６ｙ）のそれぞれに対して１ブロック、例えば端末２１ｘ、２１ｙに対してそれぞれ第１ブロックＢＫ１が割り当てられる。なお、このようにして分割された第１ブロックＢＫ１〜ＢＫ６は、１フレームＦの伝送帯域６．３１２［Ｍｂｐｓ］を分割した、それぞれタイムスロット（伝送路あるいは伝送帯域）と考えることができる。
【００９２】
図７において、帯域割当制御装置８０ｘ、８０ｙに対して、帯域割当処理の設定入力部８４から、端末２１ｘ（２１ｙ）〜２６ｘ（２６ｙ）に、それぞれ、第１ブロックＢＫ１〜第６ブロックＢＫ６が割り当てられており、その帯域割当設定値ＡＬがメモリライト制御回路１１４と制御情報挿入回路１１６に設定される。メモリライト制御回路１１４および制御情報挿入回路１１６は、この帯域割当設定値ＡＬに応じて、図８に示した１フレームＦのデータ配列を構築する。
【００９３】
なお、９７番目と９８番目のタイムスロットＴＳには、第１ブロックＢＫ１〜第６ブロックＢＫ６の音声伝送用シグナリング情報、オーバーフロー情報等の制御情報データが制御情報挿入回路１１６により挿入される。フレームＦの最後尾には、対局警報やＣＲＣチェック情報を含んだ同期情報ＥＦが結合されている。
【００９４】
また、模式的に描いた図５ＥのフレームＦの１個のタイムスロットＴＳが、この図８に示すフレームＦでは、１ブロックＢＫ分の１６個のタイムスロットＴＳに対応している。
【００９５】
フレームＦの構成は、図８例に示したデータ用のタイムスロットＴＳ→制御情報用のタイムスロットＴＳ→同期情報ＥＦの順に限らず、同期情報ＥＦ→制御情報用のタイムスロットＴＳ→データ用のタイムスロットＴＳの順にする等、任意のフレーム構成とすることができる。
【００９６】
また、無線機１２ｘ、１２ｙ間の空間伝送路１００中にサービスチャンネル（別のチャンネル）が残っている場合には、フレームＦ中、制御情報用のタイムスロットＴＳを省略し（すなわち、制御情報を多重化データＭＤに挿入することなく）、そのサービスチャンネルを利用して制御情報を無線機１２ｘ、１２ｙ間で伝送するように変更することも可能である。このようにすれば、フレームＦの多重化データＭＤのデータ用の伝送帯域を、その分、広げることができる。
【００９７】
以上説明したように上述した図７例によれば、第１の伝送速度、たとえば１００［Ｍｂｐｓ］である１００ＢＡＳＥ−ＴＸインタフェースを有する複数の端末２１ｘ〜２６ｘと、これら複数の端末２１ｘ〜２６ｘから送信されるデータである多重化データＭＤを伝送する第１の伝送速度よりも遅い第２の伝送速度、たとえば６．３［Ｍｂｐｓ］を有する伝送路１００と、複数の端末２１ｘと伝送路１００との間に設けられる帯域割当制御装置８０ｘとを備えている。
【００９８】
帯域割当制御装置８０ｘは、複数の端末２１ｘ〜２６ｘから送信されるデータを、伝送路１００を介して、複数の端末２１ｘ〜２６ｘの相手先端末２１ｙ〜２６ｙに送信するとき、伝送路１００の第２の伝送速度に対応する一定周期（１２５［μｓ］）の１フレームＦを、少なくとも複数の端末の数と同数のタイムスロットＴＳ｛図３（図５）例では６個、図７（図８）例では８個のブロック｝に分割し、分割したタイムスロットＴＳの複数の端末２１ｘ〜２６ｘのそれぞれに対する割当・順番を決めて送信している。
【００９９】
この場合、帯域割当制御装置８０ｘは、ＬＡＮインタフェース７１〜７６からリンク信号ＬＫ１〜ＬＫ６を取り込んでいるので、リンク信号ＬＫ１〜ＬＫ６中、オン状態（端末２１ｘ〜２６ｘがＬＡＮインタフェース７１に接続されている状態）になっている数を検出し、検出された端末２１ｘ〜２６ｘの数と同数のタイムスロットＴＳに伝送帯域の１フレームＦを分割することで、１フレームＦを、接続されている端末数と同数のタイムスロットＴＳに自動的に分割することができる。この処理、すなわち、リンク信号ＬＫ１〜ＬＫ６のオン状態の個数（たとえばＭ個とする。）に一致させて１フレームＦを自動的に分割し、空間伝送路１００に接続可能な状態にされている端末２１ｘ〜２６ｘのそれぞれに空間伝送路１００の帯域の１／Ｍの帯域を割り当てる処理をデフォルト処理（設定入力部８４からの設定入力がない場合の帯域割当制御装置８０ｘによる帯域割当処理）とすることも可能である。
【０１００】
このようにして、伝送路１００が１系統（１チャンネル）であっても、複数の端末２１ｘ〜２６ｘのそれぞれに対して、たとえば同等の伝送帯域｛１タイムスロットＴＳであれば、６４［ｋｂｐｓ］、１６タイムスロット（１ブロック）であれば、１．０２４（８ビット×１６／１２５［μｓ］）［Ｍｂｐｓ］｝を割り当てることができる。すなわち、複数の端末２１ｘ〜２６ｘのそれぞれに対して帯域６４［ｋｂｐｓ］あるいは帯域１．０２４｛≒６．３１２／Ｍ（Ｍ＝６）｝［Ｍｂｐｓ］が保証される。なお、６４［ｋｂｐｓ］の伝送帯域は、ＶｏＩＰの伝送帯域として十分である。
【０１０１】
この場合、図７例に示したように、ＶｏＩＰ端末２３ｘ等の遅延の許されないデータの送信と、データ端末２１ｘ、２２ｘ、２４ｘ〜２６ｘ等の遅延の許されるデータの送信とが共有される場合でも、遅延の許されないデータの送信に対する遅延量および遅延のゆらぎを最小限に抑えることができる。
【０１０２】
すなわち、遅延の許されないデータがＶｏＩＰ端末２３ｘ（２３ｙ）のデータであるとき、音声の欠落、接続の切断の可能性を可及的に小さくすることができる。
【０１０３】
なお、遅延の許されないデータを送受信するＶｏＩＰ端末２３ｘ（２３ｙ）と、遅延の許されるデータを送受信するデータ端末２１ｘ（２１ｙ）等とは、いずれの端末も、１００ＢＡＳＥ−ＴＸのインタフェースに限らず、例えば１０ＢＡＳＥ−Ｔあるいは１０００ＢＡＳＥ−ＴＸのインタフェースを有する端末で構成することができる。
【０１０４】
実際上、帯域割当制御装置８０ｘは、複数の端末２１ｘ〜２６ｘのそれぞれに対して、１フレームＦを構成する複数のタイムスロットＴＳのうち、少なくとも１つのタイムスロットＴＳを割り当てることが好ましい。このように割り当てることにより、「１タイムスロットのデータ容量／１フレームの時間」分の伝送帯域を１つの端末２１ｘ〜２６ｘに割り当てることができる。このような割当の設定は、設定入力部８４から帯域割当制御装置８０ｘ（８０ｙ）に設定することが可能である。
【０１０５】
なお、帯域割当制御装置８０ｘが、各端末２１ｘ〜２６ｘ（２１ｙ〜２６ｙ）の各ＬＡＮインタフェース７１〜７６に完全に固定的に帯域を割り当てること以外に、帯域保証の上下限値を設定した上で、送信バッファ９１〜９６のライトアドレスＷＲ−ＡＤＲとリードアドレスＲＤ−ＡＤＲの差からＬＡＮインタフェース７１〜７６の負荷状態、いわゆるオーバーフロー状態を検出し、１フレームＦを構成する複数のタイムスロットＴＳに空きチャンネルが存在することを検出した場合、複数の端末２１ｘ〜２６ｘのそれぞれに対して予め定められたユーザー（端末２１ｘ〜２６ｘ）の優先順序に従い、空きチャンネルを割り当てることで、端末２１ｘ〜２６ｘを利用するユーザに対して優先順位を設定することができる。この設定も、設定入力部８４を利用して行うことができる。
【０１０６】
さらに、帯域割当制御装置８０ｘが、フレームＦ内のタイムスロットＴＳに空きチャンネルが存在することを検出した場合、データ伝送システム５０全体としてのデータ遅延が少なくなるように、複数の端末２１ｘ〜２６ｘ（２１ｙ〜２６ｙ）のそれぞれに対して空きチャンネルを割り当てることで、データ伝送システム５０の伝送帯域資源、この場合、６．３１２［Ｍｂｐｓ］を有効に活用することができる。すなわち、上記の速度の比率は、一時的に空いている伝送路が存在する場合には、適応的に比率を一時的に変化させて、全体として遅延が小さくなるように制御することもできる。なお、空きチャンネルにデータが通り始めたとき、初期設定の比率にもどるようにしておく。
【０１０７】
上述した実施形態によれば、６．３１２［Ｍｂｐｓ］あるいは１．５４４［Ｍｂｐｓ］の速度の空間伝送路１００あるいはメタリックケーブル伝送路１００Ｍを、それより低い速度の、例えば６４［ｋｂｐｓ］の複数のタイムスロット（伝送路）に時分割し、分離したそれぞれのタイムスロット（伝送路）をそれぞれ１０／１００ＢＡＳＥ−ＴＸに変換する帯域保証伝送装置７０ｘ、７０ｙを備えている。そのため、遅延の許されるメディアと、遅延の許されないメディアを時間的に異なるタイムスロット（伝送路）に分離して伝送することができるので、帯域が保証された遅延のゆらぎのない安定した低速度の伝送路が得られる。
【０１０８】
また、１．５４４［Ｍｂｐｓ］に満たない伝送路の分割数及び速度の比率を、帯域割当制御装置８０ｘ、８０ｙにより、例えば６４［ｋｂｐｓ］×ｎ、６４［ｋｂｐｓ］×ｍ（ｎ，ｍは自然数）等、任意に設定することが可能となり、遅延の許されないメディアの数の違い、メディアの速度の違いにも柔軟に対応することができる。
【０１０９】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、伝送路が１系統（１チャンネル）であっても、伝送路に接続可能な状態にされている端末に対して一定の伝送帯域が保証された遅延のゆらぎのない伝送路を構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の前提となるデータ伝送システムの構成を示すブロック図である。
【図２】遅延時間Ｔａが比較的に大きくなる図１例の動作説明図である。
【図３】この発明の実施形態に係るデータ伝送システムの構成を示すブロック図である。
【図４】図３例中、空間伝送路をメタリックケーブルに代えたデータ伝送システムの構成を示すブロック図である。
【図５】遅延時間Ｔｂが比較的に小さくなる図３例の動作説明図である。
【図６】無線中継装置が複数ある場合のデータ伝送システムの構成を示すブロック図である。
【図７】図３例のデータ伝送システムの詳細な構成を示すブロック図である。
【図８】フレームの構成例を示す模式図である。
【符号の説明】
１０、５０、５０Ｍ、６０…データ伝送システム
１２ｘ、１２ｙ…無線機２１ｘ〜２６ｘ、２１ｙ〜２６ｙ…端末
２３ｘ、２３ｙ…ＶｏＩＰ端末
２７ｘ、２７ｙ…レイヤ３スイッチ（Ｌ３ＳＷ）
７０ｘ、７０ｙ…帯域保証伝送装置７１〜７６…ＬＡＮインタフェース
８０、８０ｘ、８０ｙ…帯域割当制御装置
８６…フレームタイミング発生器９１〜９６…送信バッファ
１００…空間伝送路１００Ｍ…メタリックケーブル伝送路
１０１〜１０６…受信バッファ１１２…メモリリード制御回路
１１４…メモリライト制御回路１１６…制御情報挿入回路
１１８…制御情報分離回路１２０…フレーム同期回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is applicable to communications such as telephones (including videophones), facsimiles, videoconferencing, etc., which are communications in which delay is not allowed, and to the Internet and LAN (Local Area Network) where a certain delay is allowed during communications. The present invention relates to a data transmission system suitable for application to a data multiplex transmission system that multiplexes and transmits communications.
[0002]
[Prior art]
Traditionally, government agencies such as the Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism, the National Police Agency and the Cabinet Office, local governments such as prefectures and municipalities, and public utilities such as electric power companies and gas companies have built private lines for the purpose of disaster prevention work and power system protection. is doing.
[0003]
For this purpose, it is necessary to maintain the communication function even in the event of a disaster such as an earthquake. In recent years, this self-supported line is reliable by configuring two or more wireless lines, or optical fiber lines and wireless lines. The sex is secured. Here, the optical fiber line has a capability of a transmission rate of [Gbps] or more, but the radio line has a transmission rate (transmission of about several [Mbps] to several hundred [Mbps] because radio waves are limited. In fact, the speed is an order of magnitude lower than that of an optical fiber line.
[0004]
In addition, there is an example in which some users share a wireless line with a plurality of users, and in the wireless line shared in this way, the transmission speed of the wireless line per user is several tens [ There are many cases where the capability of a lower transmission rate is in the range of kbps] to several [Mbps].
[0005]
In recent years, users of private lines tend to introduce IP technology, and various transmission methods are being studied. The optical fiber line has a sufficiently high transmission rate capability, and any transmission method can be adopted. Generally, 20 [Gbps] WDM, 2.4 [Gps] SONET, 156 [Mbps] SDH, etc. The degree of freedom of selection is large, such as the adoption of this method. On the other hand, as described above, the wireless line is extremely low, such as several [Mbps] to several hundred [Mbps], so that only a method with a low transmission rate such as 10/100 BASE-TX can be realized.
[0006]
A specific transmission speed is defined for the interface of the existing private line wireless device, such as 1.544 [Mbps], 6.31 [Mbps], 51.84 [Mbps], 155.52 [Mbps], etc. It is called Hierarchy and is recommended in the international standard period ITU-T.) In Japan, the interface of this private line wireless device is currently standardized in the range of 3 [Mbps] -208 [Mbps] (see Non-Patent Document 1).
[0007]
The specifications of the wireless device are designed so that an interface having such a transmission rate can be input / output in N series. When the device input / output interface of an existing wireless line employing such a device is converted to IP, it is converted to N 10/100 BASE-TX for each line, or 10 at a transmission rate of a plurality of lines. There is a method of improving by adding a device (generally called a media converter) that converts to / 100BASE-TX.
[0008]
An IP network is a transmission method with high transmission efficiency because various media can be transmitted by sharing one IP transmission path. However, media that do not allow delay, such as VoIP, must be transmitted with guaranteed bandwidth. A QoS technique using a VLAN tag is generally used as a technique for performing this bandwidth guarantee.
[0009]
However, although this technology can preferentially transmit packets with a VLAN tag, it does not physically guarantee the bandwidth, and while transmitting data with a large packet size, Packet data having a VLAN tag is also waited. As a result, a delay fluctuation occurs, and in the worst case, a failure occurs such that voice cannot be restored by VoIP or the like. In order to completely prevent this, it is desirable to transmit data that is allowed to be delayed and data that is not allowed to be transmitted on physically different transmission paths, that is, to be transmitted on a two-channel transmission path.
[0010]
[Non-Patent Document 1]
Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism (former Ministry of Construction) “6.5 GHz band 128QAM multiplex radio equipment specifications”, Kenden Tsushin (Nippon Dentsu) No. 48, enacted July 4, 2000, p. 1-p. 18
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the wireless line shared by a plurality of users as described above, the transmission speed of the wireless line per user is as low as several tens [kbps] to several [Mbps], In this case, since it cannot be separated at a speed of 1.544 [Mbps] or less, it is impossible to transmit on two physically different transmission channels.
[0012]
The present invention has been made in consideration of such problems, and even when the transmission path is one system (one channel), there is no fluctuation in delay in which a certain transmission band is guaranteed for each terminal. It is an object of the present invention to provide a data transmission system that can provide a transmission path.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
A data transmission system according to the present invention includes a plurality of terminals having a first transmission rate and a transmission path having a second transmission rate that is lower than the first transmission rate for transmitting data transmitted from the plurality of terminals. And a bandwidth allocation control device provided between the plurality of terminals and the transmission path, wherein the bandwidth allocation control device transmits data transmitted from the plurality of terminals via the transmission path, When transmitting to a partner terminal of a plurality of terminals, one frame of a fixed period corresponding to the second transmission rate of the transmission path is divided into at least the same number of time slots as the number of the plurality of terminals, and divided The time slot is assigned to each of the plurality of terminals for transmission (invention according to claim 1).
[0014]
According to the present invention, when the bandwidth allocation control device transmits data transmitted from a plurality of terminals to counterpart terminals of the plurality of terminals via the transmission path, the bandwidth allocation control apparatus supports the second transmission rate of the transmission path. One frame with a certain period is divided into at least the same number of time slots as the number of terminals, and the assignment of the divided time slots to each of the plurality of terminals is determined and transmitted. Even in the system (one channel), for example, an equivalent transmission band can be assigned to a plurality of terminals. That is, a certain transmission band is guaranteed for a terminal that can be connected to the transmission path.
[0015]
Even when data in which delay is not allowed and data in which delay is allowed are shared, it is possible to minimize the amount of delay and fluctuation of the delay with respect to data in which delay is not allowed.
[0016]
When the data whose delay is not allowed is VoIP data, the possibility of voice loss and disconnection is minimized.
[0017]
A terminal that transmits / receives data that is not allowed to be delayed is, for example, a VoIP terminal, and a terminal that transmits / receives data that is allowed to be delayed is a data terminal, but any terminal is, for example, an interface of 10BASE-T or 100BASE-TX. It can comprise with the terminal which has.
[0018]
In this case, it is preferable that the bandwidth allocation control apparatus allocates at least one time slot among the plurality of time slots constituting the one frame to each of the plurality of terminals. ). By allocating in this way, a transmission band corresponding to at least (data capacity of one time slot / time of one frame) can be allocated to one terminal.
[0019]
Specifically, for example, when the time of one frame is 125 [μs] and the data of 789 [bit] is transmitted in the one frame, the transmission band is 789 [bit] / 125 [μs] = 6.312 [ Mbps]. One frame is divided into 98 time slots each having a data capacity of 8 bits (8 × 98 = 784 bits, and the remaining 5 bits are used for synchronization information). In this case, if one time slot is assigned to one terminal for one frame, a transmission band of 8 [bit] / 125 [μs] = 64 [kbps] is assigned to the terminal. A transmission band of 64 [kbps] is sufficient as a transmission band of VoIP.
[0020]
In other words, according to the present invention, for example, a transmission path having a speed of 1.544 [Mbps] or 6.312 [Mbps] is converted into a plurality of transmission paths (for example, 64 [kbps] × n). And a circuit for converting each separated transmission path (time slot) into 10/100/1000 BASE-TX.
[0021]
Further, when the bandwidth allocation control device detects that there are empty channels in a plurality of time slots constituting the one frame, the empty bandwidth allocation control apparatus follows the priority order predetermined for each of the plurality of terminals. By allocating channels, priority can be set for users who use the terminal (invention of claim 3).
[0022]
Further, when the bandwidth allocation control device detects that an empty channel exists in the time slot in the frame, each of the plurality of terminals is configured to reduce data delay as a whole data transmission system. By allocating the empty channel, the transmission band resource of the data transmission system can be effectively used (the invention according to claim 4).
[0023]
Further, the apparatus further comprises connection detecting means for detecting whether or not the plurality of terminals are connectable to the transmission path, and the band allocation control device is provided on the transmission path detected by the connection detecting means. By dividing the one frame into the same number of time slots as the number of terminals that can be connected, one frame can be automatically divided into the same number of time slots as the number of connected terminals. (Invention of Claim 5)
[0024]
The transmission line is preferably applied to a wireless transmission line or a metallic cable transmission line (invention of claim 6).
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, a data transmission system which is a premise of the present invention and its problems will be described in order to deepen the understanding of the embodiments of the present invention.
[0026]
FIG. 1 shows a block diagram of a data transmission system 10 which is a premise of the present invention in which a band sharing transmission system is adopted.
[0027]
This data transmission system 10 has a configuration in which, for example, 6.3 [Mbps] information is bidirectionally communicated in full duplex with a microwave via a wireless device 12x, 12y through a spatial transmission line 100 between a point X and a point Y. Has been.
[0028]
The one-way transmission band of the spatial transmission path (hereinafter also simply referred to as a transmission path) 100 is 6.3 [Mbps]. In FIG. 1, only data transmission from the point X to the point Y direction is illustrated in order to avoid complexity.
[0029]
In this case, there are four terminals 21x to 24x corresponding to four users as terminals at the point X, and terminals 21y to 24y are arranged at the point Y as transmission destination terminals of these terminals 21x to 24x. It shall be. That is, a line for terminals 21x and 21y is given to the first user, a line for terminals 22x and 22y is given to the second user, a line for terminals 23x and 23y is given to the third user, The fourth user is provided with a line for the terminal 24x and the terminal 24y.
[0030]
Here, the terminal 23x and the terminal 23y are VoIP terminals that are not allowed to be delayed, and the remaining terminals 21x, 22x, 24x, 21y, 22y, and 24y are assumed to be data terminals such as personal computers that are allowed to be delayed. .
[0031]
Each of the terminals 21x to 24x on the point X side passes through a 100BASE-TX LAN cable having a transmission band of about 100 [Mbps], through the layer 3 switch (L3SW) 27x, and to the wireless device 12x through the 100BASE-TX LAN cable. It is connected.
[0032]
Similarly, the terminals 21y to 24y on the point Y side are connected to the wireless device 12y through the 100BASE-TX LAN cable, the L3SW 26y, and the 100BASE-TX LAN cable.
[0033]
As described above, when four users share and use one spatial transmission line 100 having a transmission band of 6.3 [Mbps], the terminals 21x to 24x are substantially simultaneously transmitted to the L3 switch 26x with respect to the data D1. To D4, as schematically shown in FIGS. 2A to 2D, there is a slight difference in the transmission start times of the data D1 to D4 indicated by the hatching area or the smuggling area, and the data D1 to D4 Assume that they are sent in order.
[0034]
In this order, the L3 switch 26x that has received the data D1 to D4 outputs data 30 obtained by concatenating the data D1 to D4 in the order of reception to the wireless device 12x, as shown in FIG. 2E. For this reason, the data D1 to D4 are transmitted from the wireless device 12x of the local station to the wireless device 12y of the opposite station in the order of the data 30 shown in FIG.
[0035]
When the data 30 in the data order shown in FIG. 2E is input to the L3 switch 26y through the wireless device 12y, the L3 switch 26y distributes it to the counterpart terminals 21y to 24y of the terminals 21x to 24x, and FIGS. As shown in FIG. 4, data D1 to D4 are output to the terminals 21y to 24y with a time delay (delay time), respectively.
[0036]
At this time, data (also referred to as VoIP data) D3 output from the VoIP terminal 23x arrives at the other party's VoIP terminal 23y with a delay time Ta from the transmission time, as shown in FIG. 2H.
[0037]
In this case, when the transmission band of the spatial transmission line 100 is 1.5 [Mbps] narrower than 6.3 [Mbps], the delay time Ta is further increased.
[0038]
Also, when the wireless transmission is multi-relay, if there is a similar user input even at an intermediate relay station, the so-called end-to-end delay time Ta becomes even larger.
[0039]
In the case of a private line, in general, VoIP communication using the VoIP terminal 23x is data that is periodically transmitted, but data communication using the remaining data terminals 21x, 22x, and 24x is data that is transmitted irregularly. For this reason, VoIP communication data may be transmitted periodically or not at all depending on the time. For this reason, the delay time Ta increases or decreases depending on the time.
[0040]
In VoIP transmission, when the absolute value of the delay time Ta becomes extremely large or the fluctuation range of fluctuation becomes large, there arises a problem that the voice is interrupted or the connection is disconnected in the worst case.
[0041]
In addition, in the data transmission system 10 of FIG. 1, the number of users is 4. However, as the number of users increases, the maximum possible delay time Ta increases and the fluctuation range of delay fluctuation increases. Therefore, the possibility that the VoIP communication is not established is probabilistically increased. This means that there is a difference in services for users, which is a problem.
[0042]
The above description is the description of the data transmission system 10 as the premise of the present invention, in which the band sharing transmission method is adopted. In the embodiment described below, it is possible to guarantee a predetermined bandwidth for each user and to improve the difference in this service.
[0043]
FIG. 3 shows a block diagram of a data transmission system 50 adopting the IP band guaranteed transmission system of one embodiment of the present invention. In FIG. 3, parts corresponding to those shown in FIG.
[0044]
The data transmission system 50 according to this embodiment performs bidirectional communication of information of, for example, 6.3 [Mbps] on the spatial transmission path 100 between the point X and the point Y through the radio units 12x and 12y by radio using microwave multiplexing. A possible full-duplex fixed-band transmission line 100 is configured. In FIG. 3, only data transmission from the point X to the point Y direction is illustrated in order to avoid complexity.
[0045]
Also, 6.3 [Mbps] is an example, and instead, 1.544 [Mbps], 32.064 [Mbps], 97.728 [Mbps], 2.048 [Mbps], 8.448 A spatial transmission line 100 such as [Mbps], 34.368 [Mbps], 51.840 [Mbps], or the like can be used.
[0046]
Here, as shown in the data transmission system 50 in FIG. 4, the spatial transmission line 100 as a fixed-band transmission line capable of bidirectional communication omits the radio units 12x and 12y and transmits a metallic cable that is a wired transmission line. It is possible to substitute for the road 100M.
[0047]
In FIG. 3, VoIP terminal 23x and its counterpart VoIP terminal 23y, which are media terminals that perform real-time communication in which transmission delay is not allowed in order to ensure call quality, are arranged at points X and Y, respectively.
[0048]
Further, at the points X and Y, data terminals 21x, 22x, 24x such as personal computers, which are media terminals that perform non-real-time communication such as data communication that allows a certain amount of transmission delay, and partner data terminals 21y, 22y, 24y is arranged.
[0049]
That is, a line for the data terminal 21x and the data terminal 21y is given to the first user, a line for the data terminal 22x and the data terminal 22y is given to the second user, and the VoIP terminal 23x and the VoIP terminal 23y are given to the third user. A line for the data terminal 24x and the data terminal 24y is given to the fourth user.
[0050]
Note that media terminals that are not allowed to delay include terminals such as VoIP terminals 23x and 23y, IP videophones, and video conference devices.
[0051]
Here, each of the terminals 21x to 24x and the terminals 21y to 24y has an IP address and a MAC (Media Access Control) address.
[0052]
The terminals 21x to 24x are connected to the band-guaranteed transmission device 70x via LAN cables through a 100BASE-TX interface of about 100 [Mbps], which is the first transmission rate.
[0053]
The bandwidth guarantee transmission device 70x includes a bandwidth allocation control device 80x, and the bandwidth allocation control device 80x transmits data D1 to D4 transmitted from a plurality of terminals 21x to 24x via the spatial transmission path 100. When transmitting to the terminals 21y to 24y, at least a plurality of terminals 21x to 24x (21y to 24y) at a fixed period of 125 [μs] corresponding to 6.3 [Mbps] which is the second transmission rate of the spatial transmission line 100. And the number of timeslots (transmission paths) divided into the same number of times, and the allocation of each of the plurality of terminals 21x to 24x (21y to 24y) of the divided time slots is determined and transmitted.
[0054]
In this embodiment, one frame is not divided into four time slots of the same number as the plurality of terminals 21x to 24x (21y to 24y), but is further divided into six time slots capable of connecting two terminals, It is assumed that the first to fourth time slots among the six time slots are assigned to the terminals 21x to 24x on a one-to-one basis by the bandwidth allocation control device 80x.
[0055]
That is, the fifth and sixth time slots are empty channels and can be assigned to two terminals not shown. Eventually, in the data transmission system 50 of FIG. 3, although not shown, six users can use one terminal at each of the points X and Y.
[0056]
Next, the operation of the example in FIG. 3 will be described.
[0057]
In this way, in the data transmission system 50 in which six sets of users can share the transmission band 6.3 [Mbps], the terminals 21x to 24x of the four users currently connected to the terminals are almost simultaneously at time t0. When data D1 to D4 each having an IP address and a MAC address are transmitted, as shown schematically in FIGS. 5A to 5D, the data D1 to D4 indicated by the hatching area or the smudging area are slightly transmitted at the transmission start time. Are assumed to be transmitted in the order of data D1 to D4 (the same as the diagrams shown in FIGS. 2A to 2D).
[0058]
It is assumed that the remaining two terminals not shown are not connected to the bandwidth guaranteed transmission apparatuses 70x and 70y, or are not used even if connected.
[0059]
In this order, the bandwidth guaranteed transmission device 70x that has received the data D1 to D4 allocates the bandwidth based on the bandwidth allocation setting value set in the bandwidth allocation control device 80x. In this case, one frame F corresponding to the bandwidth of the spatial transmission path 100 is divided into six time slots TS (transmission paths) corresponding to the number of terminals 21x to 26x, and as shown in FIG. The data D1 to D4 are connected in the order received, and output as multiplexed data (time division multiplexed data) MD.
[0060]
When outputting as multiplexed data MD, the data D1 corresponding to the data amount of three time slots TS, the data D2 corresponding to the data amount of three time slots TS, the data amount being larger than the one time slot TS, The data D4 corresponding to the two time slot TS data amounts is transmitted in a plurality of times according to the data amount.
[0061]
In this example, the data D3 output from the VoIP terminal 23x includes all the data D3 in the third time slot TS of the first frame F (F = 1) from the bandwidth guaranteed transmission device 70x to the radio unit 12x and the spatial transmission path. 100, transmitted to the wireless device 12y and the band guaranteed transmission apparatus 70y, converted to 100BASE-TS data by the band guaranteed transmission apparatus 70y, and received by the other party's VoIP terminal 23y at time t1.
[0062]
On the other hand, the data D4 transmitted from the data terminal 24x having the data amount of two time slots TS is received by the counterpart data terminal 24y at the reception time t2 of the fourth time slot TS of the second frame (F = 2). Reception starts and reception ends after a certain time.
[0063]
Similarly, the data D1 transmitted from the data terminal 21x having a data amount of three time slots TS is received by the counterpart data terminal 21y at the reception time t3 of the first time slot TS of the third frame (F = 3). Reception starts and reception ends after a certain time.
[0064]
Finally, the data D3 transmitted from the data terminal 22x having a data amount of six time slots TS is received by the counterpart data terminal 22y at the reception time t4 of the second time slot TS of the sixth frame (F = 6). Reception starts and reception ends after a certain time.
[0065]
As described above, the number of divisions is determined by the transmission rate of the wireless band 6.3 [Mbps] and the number of time slots TS (number of time divisions).
[0066]
As can be seen from FIG. 5H, the VoIP data D3 that requires a small data transmission band has a delay time Tb within one frame, and in this embodiment, with a delay time within 125 [μs], that is, a minimum delay time. Thus, data can be transmitted from the transmission source VoIP terminal 23x to the destination (transmission destination) VoIP terminal 23y.
[0067]
Further, the remaining data terminals 21x, 22x, and 24x are transmitted with a delay time of 3 frames, 6 frames, and 2 frames, which is a delay time proportional to the data amount, that is, the length of the data. In this way, to any terminal 21x to 24x, in other words, to any user, it is transmitted with a delay time corresponding to the amount of data. For example, a service for users with the same payment fee (priority) is transmitted. Uniformity, equalization, and fairness of provision can be achieved.
[0068]
According to the data transmission system 50, a user who wants to transmit VoIP can be stable without being influenced by the transmission state of other users by limiting the amount of data and the number of VoIP time slots TS by the user himself / herself. Service.
[0069]
In addition, the above-described embodiment can simultaneously transmit an existing transmission system such as a band occupation type data exchange network or a dedicated line network. For each user, 100BASE-TX or an existing interface X. It is possible to select 21 etc. freely.
[0070]
Further, as shown in the data transmission system 60 of FIG. 6, even when the wireless transmission is multi-relay and an intermediate relay station receives input from another user, the delay time and fluctuation between end-to-end Since it is determined only by the amount of data, a stable service can be provided.
[0071]
In this example of FIG. 6, user A who transmits 100BASE-TX LAN data Da has one terminal in Tokyo, Nagoya and Toyohashi, respectively, and user B who transmits 100BASE-TX LAN data Db , Tokyo, Nagoya and Numazu each have one terminal. Shizuoka is a relay station, and although not shown, a terminal that transmits and receives data Da can be connected to a terminal that can transmit and receive data Db. The data Da and data Db may be VoIP data that is not allowed to be delayed or data that is allowed to be delayed.
[0072]
Here, for example, a case where a user A in Tokyo and a user A in Nagoya make a two-way communication and a user B in Numazu and a user B in Nagoya make a two-way communication is considered.
[0073]
First, considering user A in Tokyo and user A in Nagoya from the terminal (not shown) of user A in Tokyo, the data Da is a bandwidth guaranteed transmission device 70x, a wireless device 12x, a spatial transmission line 100xy, a wireless device 12y−. 1, the band guaranteed transmission apparatus 70y-1, L3SW27y-1, the band guaranteed transmission apparatus 70y-2, the radio 12y-2, the spatial transmission path 100yz, the radio 12z, and the band guaranteed transmission apparatus 70z It is supplied to a terminal (not shown). Data Da from the terminal (not shown) of user A in Nagoya is supplied to the terminal of user A in Tokyo through the reverse route.
[0074]
On the other hand, considering the user B of Numazu and the user B of Nagoya from the terminal (not shown) of the user B of Numazu, the data Db is the bandwidth guaranteed transmission device 70w, the wireless device 12w, the spatial transmission path 100wy, and the wireless device 12y. -4, Bandwidth Guaranteed Transmission Device 70y-4, L3SW27y-2, Bandwidth Guaranteed Transmission Device 70y-2, Radio Unit 12y-2, Spatial Transmission Line 100, Radio Unit 12z, and Bandwidth Guaranteed Transmission Device 70z Through End User B in Nagoya Terminal (not shown). Data Db from user B's terminal in Nagoya is supplied to user B's terminal in Numazu on the reverse route.
[0075]
As shown in the example of FIG. 6, even if there is an input from the user B of Numazu in the relay station of Shizuoka, which is an intermediate relay station, and the wireless transmission is multi-relay, it is an end-to-end user The user A in Tokyo and the user A in Nagoya are assigned to the bandwidth allocation control devices constituting the bandwidth guaranteed transmission devices 70x, 70y-1 to 70-4, 70z, 70v, and 70w for the allocation of the time slot T in the frame F. Since the delay time and fluctuation are determined only by the amount of data by determining in advance by 80 (typically 80), a stable service can be provided.
[0076]
FIG. 7 is a block diagram showing the detailed configuration of the band-guaranteed transmission device 70x on the local station side and the band-guaranteed transmission device 70y on the opposite side of the data transmission system 50 shown in FIG. It is. As an example, six data terminals 21x to 26x (21y to 26y) are drawn.
[0077]
For example, 100BASE-TX serial data D1 to D6 from the terminals 21x to 26x of the local station are converted into 8-bit parallel data PD1 via the LAN interfaces 71 to 76, the transmission buffers 91 to 96, and the memory read control circuit 112, respectively. To PD6 are supplied to the control information insertion circuit 116 which is a multiplexing unit (MUX).
[0078]
The LAN interfaces 71 to 76 have a PHY (Physical Media Interface) unit, a GMI unit, and a MAC processing unit, and receive 100BASE-TX serial data D1 to D6 input from the data terminals 21x to 26x to the PHY unit. The write address WR-ADR is issued to the transmission buffers 91 to 96 as the parallel data PD1 to PD6 and stored in the transmission buffers 91 to 96, and the read address RD- for the parallel data PD1 to PD6 from the reception buffers 101 to 106 is stored. An ADR is issued and read, converted into 100BASE-TX serial data D1 to D6, and supplied to the data terminals 21y to 26y.
[0079]
Further, the PHY unit configuring the LAN interfaces 71 to 76 detects whether or not each of the terminals 21x to 26x (21y to 26y) can be connected to the spatial transmission line 100 through the PHY unit. The detection result is output to the band allocation control device 80x (80y) as link signals LK1 to LK6 which are ON / OFF binary signals. That is, the LAN interfaces 71 to 76 are connection detection means (detection unit) for detecting whether or not each of the plurality of terminals 21x to 26x (21y to 26y) can be connected to the space transmission path 100 (can be used). It also functions as connection monitoring means. Note that the state where connection is possible means that each of the terminals 21x to 26x (21y to 26y) is electrically connected to the LAN interface 71, and the terminals 21x to 26x (21y to 26y). It is irrelevant whether or not data from is actually transmitted / received via the spatial transmission line 100. That is, when the terminals 21x to 26x (21y to 26y) are electrically connected to the LAN interface 71 via a cable, the LAN interface 71 is in a state in which the corresponding terminals 21x to 26x (21y to 26y) can be connected. The link signals LK1 to LK6 corresponding to the corresponding terminals 21x to 26x (21y to 26y) are changed from the off state to the on state.
[0080]
Based on the bandwidth allocation setting value AL from the bandwidth allocation control device 80x, the memory read control circuit 112 transmits from which LAN interface 71 to 76 in which time slot TS of each frame F constituting the multiplexed data MD as transmission data. It is determined whether to arrange data, read address RD-ADR is generated for transmission buffers 91-96, parallel data PD1-PD6 are read, and transferred to control information insertion circuit 116.
[0081]
The control information insertion circuit 116 supplied with the parallel data PD1 to PD6 functions as an insertion circuit for control information such as voice transmission signaling information and overflow information, and also functions as a parallel-serial conversion circuit. Based on the frame timing FT, which is a timing signal, and the band allocation setting value AL from the band allocation controller 80, the parallel data PD1 to PD6 are time-division multiplexed with one frame F being 6.3 [Mpbs] bitstream data. It is converted into data MD and sent as transmission data to the radio device 12x of the local station.
[0082]
The radio device 12x of the local station modulates the multiplexed data MD, converts it into a radio signal, and radiates it to the spatial transmission line 100 of 6.3 [Mbps]. The multiplexed data MD is received as a received signal by the radio 12y of the game.
[0083]
The wireless device 12y demodulates the received signal and supplies it to the frame synchronization circuit 120 as received data of the multiplexed data MD.
[0084]
The frame synchronization circuit 120 separates the frame timing FT from the received multiplexed data MD and supplies it to the control information separation circuit 118 together with the multiplexed data MD.
[0085]
The control information separation circuit 118 includes a serial-parallel conversion circuit as a demultiplexing unit (DEMUX) that separates the band assignment setting value AL from the multiplexed data MD based on the frame timing FT. The data is supplied to the memory write control circuit 114 together with the frame timing FT and the multiplexed data MD.
[0086]
The memory write control circuit 114 issues a write address WR-ADR based on the frame timing FT and the band allocation setting value AL, and the multiplexed data MD as serial data is converted into 8-bit parallel data PD1 to PD6 as the reception buffer 101. Accumulate at ~ 106.
[0087]
The parallel data PD1 to PD6 stored in the reception buffers 101 to 106 are read by the read addresses RD-ADR from the LAN interfaces 71 to 76, and are converted into 100BASE-TX serial data D1 to D6 to be the partner data terminal 21y. To 26y.
[0088]
In this case, the memory capacity of the transmission buffer 93 that temporarily stores real-time data that is transmission data of the VoIP terminals 23x and 23y that perform real-time communication and the memory capacity of the reception buffer 103 that temporarily stores the reception data are the transmission and reception of these data. The total delay time in the buffers 93 and 103 is a short time that does not give a sense of incongruity to the call (in the case of one radio section, the maximum is about 300 [ms], for example, 50 radio sections between Okinawa and Hokkaido In such a case, the delay is allowed up to 6 [ms] / 1 section.).
[0089]
On the other hand, a transmission / reception buffer 91 that temporarily stores data-related data that is transmission / reception data of other data terminals 21x (21y), 22x (22y), 24x (24y) to 26x (26y) that perform non-real-time communication, 92, 94 to 96, 101, 102, 104 to 106 are designed to have a time of about several tens of milliseconds to several minutes, and preferably about 1 second to several seconds.
[0090]
FIG. 8 shows a configuration of one frame F constituting the multiplexed data MD. In this example, the time (constant period) of one frame F is 125 [μs], 789 [bit] data is transmitted in the one frame, and the transmission band is 789 [bit] / 125 [μs] = 6. 312 [Mbps].
[0091]
This one frame F is divided into 98 time slots TS in which the data capacity of one time slot TS is 8 bits. Here, the time slots TS are grouped into a first block BK1 to a sixth block BK6 each consisting of 16 time slots TS, and one user, in this embodiment, each of the terminals 21x (21y) to 26x (26y). 1 block, for example, the first block BK1 is assigned to each of the terminals 21x and 21y. The first blocks BK1 to BK6 divided in this way can be considered as time slots (transmission path or transmission band) obtained by dividing the transmission band 6.312 [Mbps] of one frame F, respectively.
[0092]
In FIG. 7, the first block BK1 to the sixth block BK6 are assigned to the terminals 21x (21y) to 26x (26y) from the setting input unit 84 of the band allocation process to the band allocation control devices 80x and 80y, respectively. The bandwidth allocation setting value AL is set in the memory write control circuit 114 and the control information insertion circuit 116. The memory write control circuit 114 and the control information insertion circuit 116 construct a data array of 1 frame F shown in FIG. 8 according to the band allocation setting value AL.
[0093]
Control information data such as voice transmission signaling information and overflow information of the first block BK1 to the sixth block BK6 is inserted into the 97th and 98th time slots TS by the control information insertion circuit 116. At the end of the frame F, synchronization information EF including a game alert and CRC check information is coupled.
[0094]
Further, one time slot TS of the frame F in FIG. 5E schematically drawn corresponds to 16 time slots TS for one block BK in the frame F shown in FIG.
[0095]
The structure of the frame F is not limited to the order of the data time slot TS → control information time slot TS → synchronization information EF shown in FIG. 8, but the synchronization information EF → control information time slot TS → data Arbitrary frame configurations such as the order of time slots TS can be adopted.
[0096]
When a service channel (another channel) remains in the spatial transmission path 100 between the radio units 12x and 12y, the time slot TS for control information is omitted in the frame F (that is, the control information is not stored). It is also possible to change the control information to be transmitted between the wireless devices 12x and 12y using the service channel (without being inserted into the multiplexed data MD). In this way, the transmission band for the data of the multiplexed data MD of the frame F can be widened accordingly.
[0097]
As described above, according to the example of FIG. 7 described above, a plurality of terminals 21x to 26x having a 100BASE-TX interface having a first transmission rate, for example, 100 [Mbps], and transmission from the plurality of terminals 21x to 26x. A transmission line 100 having a second transmission rate lower than the first transmission rate for transmitting multiplexed data MD, which is data to be transmitted, for example, 6.3 [Mbps], and a plurality of terminals 21x and the transmission line 100 And a bandwidth allocation control device 80x provided therebetween.
[0098]
When the bandwidth allocation control device 80x transmits data transmitted from the plurality of terminals 21x to 26x to the counterpart terminals 21y to 26y of the plurality of terminals 21x to 26x via the transmission line 100, the bandwidth allocation control device 80x One frame F having a fixed period (125 [μs]) corresponding to a transmission rate of 2 is at least the same number of time slots TS as the number of terminals {6 in the example of FIG. 3 (FIG. 5), FIG. 7 (FIG. 8]. ) In the example, the block is divided into eight blocks}, and the allocation / order for each of the plurality of terminals 21x to 26x in the divided time slot TS is determined and transmitted.
[0099]
In this case, since the bandwidth allocation control device 80x fetches the link signals LK1 to LK6 from the LAN interfaces 71 to 76, the on state (the terminals 21x to 26x are connected to the LAN interface 71 in the link signals LK1 to LK6). The number of terminals in the transmission band is divided into the same number of time slots TS as the number of detected terminals 21x to 26x, and one frame F is connected to the number of connected terminals. Can be automatically divided into the same number of time slots TS. In this process, that is, one frame F is automatically divided in accordance with the number of on-states (for example, M) of the link signals LK1 to LK6, and is connected to the spatial transmission line 100. The process of assigning 1 / M band of the bandwidth of the spatial transmission path 100 to each of the terminals 21x to 26x is a default process (band assignment process by the band assignment control device 80x when there is no setting input from the setting input unit 84). It is also possible.
[0100]
In this way, even if the transmission line 100 is one system (one channel), for example, an equivalent transmission band {64 [kbps] for one time slot TS) for each of the plurality of terminals 21x to 26x. In the case of 16 time slots (1 block), 1.024 (8 bits × 16/125 [μs]) [Mbps]} can be allocated. That is, the band 64 [kbps] or the band 1.024 {≈6.312 / M (M = 6)} [Mbps] is guaranteed for each of the plurality of terminals 21x to 26x. Note that the 64 [kbps] transmission band is sufficient as a VoIP transmission band.
[0101]
In this case, as shown in the example of FIG. 7, transmission of data that is not allowed to be delayed such as the VoIP terminal 23x and transmission of data that is allowed to be delayed such as the data terminals 21x, 22x, and 24x to 26x are shared. However, it is possible to minimize the delay amount and the fluctuation of the delay with respect to the transmission of data in which no delay is allowed.
[0102]
That is, when the data whose delay is not allowed is the data of the VoIP terminal 23x (23y), it is possible to reduce the possibility of voice loss and disconnection as much as possible.
[0103]
Note that the VoIP terminal 23x (23y) that transmits / receives data that is not allowed to be delayed and the data terminal 21x (21y) that transmits / receives data that is allowed to be delayed are not limited to the 100BASE-TX interface, For example, it can be configured by a terminal having an interface of 10BASE-T or 1000BASE-TX.
[0104]
In practice, the bandwidth allocation control device 80x preferably allocates at least one time slot TS among the plurality of time slots TS constituting one frame F to each of the plurality of terminals 21x to 26x. By allocating in this way, a transmission band corresponding to “data capacity of one time slot / time of one frame” can be allocated to one terminal 21x to 26x. Such allocation setting can be set in the bandwidth allocation control device 80x (80y) from the setting input unit 84.
[0105]
Note that the bandwidth allocation control device 80x sets the upper and lower limit values of the bandwidth guarantee in addition to completely and permanently allocating the bandwidth to the LAN interfaces 71 to 76 of the terminals 21x to 26x (21y to 26y). The load state of the LAN interfaces 71 to 76, the so-called overflow state, is detected from the difference between the write address WR-ADR and the read address RD-ADR of the transmission buffers 91 to 96, and a plurality of time slots TS constituting one frame F are empty. When it is detected that a channel exists, terminals 21x to 26x are used by allocating empty channels according to a predetermined priority order of users (terminals 21x to 26x) for each of the plurality of terminals 21x to 26x. The priority order can be set for the user who wants to. This setting can also be performed using the setting input unit 84.
[0106]
Further, when the bandwidth allocation control device 80x detects that there is an empty channel in the time slot TS in the frame F, a plurality of terminals 21x to 26x (in order to reduce the data delay of the data transmission system 50 as a whole. 21y to 26y), it is possible to effectively utilize the transmission band resources of the data transmission system 50, in this case, 6.312 [Mbps]. That is, the rate ratio can be controlled so that the delay is reduced as a whole by adaptively changing the rate temporarily when there is a temporarily available transmission line. It should be noted that when the data starts to pass through the empty channel, the default ratio is restored.
[0107]
According to the above-described embodiment, the spatial transmission line 100 or the metallic cable transmission line 100M having a speed of 6.312 [Mbps] or 1.544 [Mbps] is set to a plurality of lower speeds, for example, 64 [kbps]. Band-guaranteed transmission apparatuses 70x and 70y that time-divide the time slots (transmission paths) and convert the separated time slots (transmission paths) to 10 / 100BASE-TX, respectively. For this reason, it is possible to separate media that allow delay and media that do not allow delay into different time slots (transmission paths) and transmit them at a stable low speed without delay fluctuation with guaranteed bandwidth. The transmission path is obtained.
[0108]
Further, the ratio of the number of divisions and the speed of the transmission path that is less than 1.544 [Mbps] is set to, for example, 64 [kbps] × n, 64 [kbps] × m (n and m are determined by the bandwidth allocation control devices 80x and 80y, respectively. (Natural number) can be arbitrarily set, and it is possible to flexibly cope with a difference in the number of media that does not allow a delay and a difference in the speed of the media.
[0109]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, even if the transmission path is one system (one channel), a delay in which a certain transmission band is guaranteed for a terminal that can be connected to the transmission path. A transmission path without fluctuations can be constructed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a data transmission system as a premise of the present invention.
FIG. 2 is an operation explanatory diagram of the example of FIG. 1 in which the delay time Ta is relatively large.
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a data transmission system according to the embodiment of the present invention.
4 is a block diagram showing a configuration of a data transmission system in which the space transmission path is replaced with a metallic cable in the example of FIG. 3;
5 is an operation explanatory diagram of the example of FIG. 3 in which the delay time Tb is relatively small.
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a data transmission system when there are a plurality of wireless relay devices.
7 is a block diagram showing a detailed configuration of the data transmission system in the example of FIG. 3; FIG.
FIG. 8 is a schematic diagram illustrating a configuration example of a frame.
[Explanation of symbols]
10, 50, 50M, 60 ... data transmission system
12x, 12y ... wireless devices 21x-26x, 21y-26y ... terminals
23x, 23y ... VoIP terminal
27x, 27y ... Layer 3 switch (L3SW)
70x, 70y ... band guaranteed transmission device 71-76 ... LAN interface
80, 80x, 80y ... band allocation control device
86: Frame timing generator 91-96: Transmission buffer
100: Spatial transmission line 100M: Metallic cable transmission line
101 to 106: Receive buffer 112 ... Memory read control circuit
114: Memory write control circuit 116: Control information insertion circuit
118: Control information separation circuit 120 ... Frame synchronization circuit

Claims

第１の伝送速度を有する複数の端末と、
前記複数の端末から送信されるデータを伝送する前記第１の伝送速度よりも遅い第２の伝送速度を有する伝送路と、
前記複数の端末と前記伝送路との間に設けられる帯域割当制御装置とを備え、
前記帯域割当制御装置は、
前記複数の端末から送信されるデータを、前記伝送路を介して、前記複数の端末の相手先端末に送信するとき、前記伝送路の前記第２の伝送速度に対応する一定周期の１フレームを、少なくとも前記複数の端末の数と同数のタイムスロットに分割し、分割したタイムスロットの前記複数の端末のそれぞれに対する割当を決めて送信する
ことを特徴とするデータ伝送システム。A plurality of terminals having a first transmission rate;
A transmission line having a second transmission rate that is slower than the first transmission rate for transmitting data transmitted from the plurality of terminals;
A band allocation control device provided between the plurality of terminals and the transmission path,
The bandwidth allocation control device includes:
When data transmitted from the plurality of terminals is transmitted to the counterpart terminals of the plurality of terminals via the transmission path, one frame having a constant period corresponding to the second transmission rate of the transmission path is transmitted. A data transmission system, wherein the data transmission system is divided into at least the same number of time slots as the plurality of terminals, and the divided time slots are assigned to each of the plurality of terminals for transmission.

請求項１記載のデータ伝送システムにおいて、
前記帯域割当制御装置は、
前記複数の端末のそれぞれに対して、前記１フレームを構成する複数のタイムスロットのうち、少なくとも１つのタイムスロットを割り当てる
ことを特徴とするデータ伝送システム。The data transmission system according to claim 1, wherein
The bandwidth allocation control device includes:
A data transmission system, wherein at least one time slot among a plurality of time slots constituting the one frame is assigned to each of the plurality of terminals.

請求項１または２記載のデータ伝送システムにおいて、
前記帯域割当制御装置は、
前記１フレームを構成する複数のタイムスロットに空きチャンネルが存在することを検出した場合、前記複数の端末のそれぞれに対して予め定められた優先順序に従い、前記空きチャンネルを割り当てる
ことを特徴とするデータ伝送システム。The data transmission system according to claim 1 or 2,
The bandwidth allocation control device includes:
Data that allocates the vacant channel according to a predetermined priority order for each of the plurality of terminals when it is detected that vacant channels exist in a plurality of time slots constituting the one frame. Transmission system.

請求項１または２記載のデータ伝送システムにおいて、
前記帯域割当制御装置は、
前記フレーム内のタイムスロットに空きチャンネルが存在することを検出した場合、データ伝送システム全体としてのデータ遅延が少なくなるように、前記複数の端末のそれぞれに対して前記空きチャンネルを割り当てる
ことを特徴とするデータ伝送システム。The data transmission system according to claim 1 or 2,
The bandwidth allocation control device includes:
When it is detected that an empty channel exists in a time slot in the frame, the empty channel is allocated to each of the plurality of terminals so that the data delay of the entire data transmission system is reduced. Data transmission system.

請求項１記載のデータ伝送システムにおいて、
前記複数の端末が、前記伝送路に接続可能な状態にあるかどうかを検出する接続検出手段を更に備え、
前記帯域割当制御装置は、前記接続検出手段により検出された端末の数と同数のタイムスロットに前記１フレームを分割する
ことを特徴とするデータ伝送システム。The data transmission system according to claim 1, wherein
Connection detection means for detecting whether or not the plurality of terminals are in a state of being connectable to the transmission line;
The bandwidth allocation control device divides the one frame into the same number of time slots as the number of terminals detected by the connection detection means.

請求項１〜５のいずれか１項に記載のデータ伝送システムにおいて、
前記伝送路は、無線伝送路あるいはメタリックケーブル伝送路である
ことを特徴とするデータ伝送システム。In the data transmission system according to any one of claims 1 to 5,
The data transmission system, wherein the transmission line is a wireless transmission line or a metallic cable transmission line.