添付図面を参照して、本発明の実施形態による多重伝送システムを以下に説明する。
(第1実施形態)
まず、本発明の第1実施形態による多重伝送システムの説明を行う。
[構成の説明]
はじめに、本実施形態における多重伝送システムの構成の説明を行う。
1.システム構成
まず、本実施形態における多重伝送システムのシステム構成について説明を行う。図8は、本実施形態における多重伝送システムの構成を示す機能ブロック図である。本実施形態の多重伝送システムは、多重装置1301と、多重分離装置1302とを備える。多重装置1301と、多重分離装置1302とは、伝送路1304により接続されている。なお、本実施形態において、伝送路1304は、有線伝送路による接続を想定している。しかし、伝送路1304は、無線伝送路であってもよい。この場合、多重装置1301と、多重分離装置1304とは、無線通信を行うための構成を備えることになるが、伝送路が有線か無線であるかは発明の本質ではなく従来技術によるため、詳細な説明は省略する。
多重装置1301と多重分離装置1302とは、チャネル(以下、chと表記する場合がある。)1〜Nを備える。多重装置1301は、入力信号として、各チャネルから可変長フレーム(以下、情報信号)1305−1〜Nを入力する。多重装置1301は、各チャネルから入力した情報信号1305−1〜Nを固定長のデータに分割する。多重装置1301は、予め定められた多重比率に基づいて、固定長のデータを多重してデータストリーム(多重信号)を生成する。このとき、多重装置1301は、固定長のデータがいずれのチャネルに対応するデータであるかを示す情報を付与する。多重装置1301は、生成したデータストリームを伝送路1304へ送信する。ここで、本実施形態における情報信号1305−1〜Nは、イーサネット(登録商標)のMACフレームとして説明を行う。つまり、情報信号1305−1〜Nは、有限長の可変長フレームである。多重分離装置1302は、伝送路1304からデータストリームを入力する。多重分離装置1302は、データストリームから固定長のデータを分離して、対応するチャネルから情報信号1306-1〜Nを、出力信号として出力する。
なお、図8では図示を省略しているが、多重装置1301と、多重分離装置1302のチャネル1〜Nの先には、MAC(Media Access Control)部、PCS(Physical Coding Sublayer)部、送受信部が接続される。さらに送受信部は、有線あるいは無線の伝送路を介して、ルータやネットワークスイッチ等のネットワーク機器や、サーバや、パーソナルコンピュータ等が接続される。多重装置1301は、情報信号1305−1〜Nを、これらの装置から入力する。また、多重分離装置1302は、情報信号1306−1〜Nを、これらの装置へ出力する。なお、これらの構成は、本発明の本質ではなく従来の技術であるため、詳細な説明は省略する。
以上が、本実施形態における多重伝送システムのシステム構成の説明である。
2.フレーム構成
次に、本実施形態の多重伝送システムで伝送されるデータストリームにおけるフレーム構成の説明を行う。図9は、本実施形態における多重伝送システムの伝送するデータストリームのフレーム構成を示す図である。
まず、データストリームは、フレーム21−1〜k(kは、1以上の整数)を備える。なお、以下の説明において、フレーム21−1〜kのうちの任意のフレームを指す場合は、フレーム21と表記する。図9には示していないが、隣接するフレーム21とフレーム21の間は、所定の間隔(IFG:Inter Frame Gap)を備える場合がある。各フレーム21は、多重分離装置1302において、フレーム同期がとられる。
次に、フレームは、ヘッダ221と、トレーラ222と、ペイロードデータ223とを備える。ヘッダは、フレームの宛先情報や、ペイロードデータ223の識別情報が設定される。トレーラ222は、誤り検出符号や、誤り訂正符号が設定される。ペイロードデータ223は、情報信号のデータが格納される。なお、フレーム21−1〜kは、全て同じ構成である。
次に、ペイロードデータ223は、ブロック23−1〜q(qは、1以上の整数)を備える。なお、以下の説明において、ブロック23−1〜qのうちの任意のブロックを示す場合は、ブロック23と表記する。
次に、ブロック23は、割当情報241、あるいは割当情報242と、情報データ243とを備える。割当情報241と、割当情報242との違いは、後に述べる。
次に、情報データ243は、スロット25−1〜pを備える。なお、以下の説明において、スロット25−1〜pのうちの任意のスロットを指す場合は、スロット25と表記する。スロット25−1〜pは、多重装置1301のチャネル1〜Nに入力された情報信号1305−1〜Nを分割した、固定長のデータを格納する。
ここで、情報信号1305−1〜Nから固定長のデータへの分割について説明を行う。図10A及び図10Bは、本実施形態における多重装置1301による情報信号1305−1〜Nから固定長のデータへの分割を示す図である。なお、本説明では、情報信号1305−1〜3までを例として説明を行う。図10Aは、多重装置1301が、各チャネルから入力した情報信号1305−1〜3を示している。前述のとおり、情報信号1305−1〜3は、可変長フレームであり、それぞれフレーム長が異なる。図10Bは、多重装置1301が、情報信号1305-1〜3から生成する固定長のデータを示している。
多重装置1301は、ch1に入力した情報信号1305−1を固定長データ1601−1〜r(rは、r>0の整数)へ分割する。固定長データ1601−1〜rのデータサイズは、予め定められている。同様に、多重装置1301は、ch2に入力した情報信号1305−2を固定長データ1602−1〜rへ分割する。多重装置1301は、ch3に入力した情報信号1305−3を固定長データ1603−1〜rへ分割する。なお、以下、説明を省略するが、情報信号1305−4〜Nまでも同様に固定長データへ分割される。また、以下の説明において、任意に固定長データを指す場合、固定長データ1600と表記する。このようにして生成された固定長データ1600は、図9に示されたスロット25−1〜pに格納される。
次に、図9へ戻り、割当情報241は、識別情報261と、スロット割当263−1〜pとを備える。識別情報261は、ブロック23を識別するための情報を設定している。スロット割当263−1〜pは、スロット25−1〜pに格納されている固定長データ1600が、いずれのチャネルから入力されたデータであるかを示している。これにより、多重分離装置1302は、スロット25−1〜pに格納された固定長データ1600がいずれのチャネルに対応するのかを判別することができる。一方、割当情報242は、識別情報261のみを備える。つまり、割当情報242は、スロット割当263−1〜pを備えない。割当情報241と、割当情報242の違いは、スロット割当263−1〜pを備えるか否かである。
割当情報241は、情報データ243のスロット25−1〜pへのチャネルの割当に変更がある場合に情報データ243に付与される。多重分離装置1302は、スロット25−1〜pへのチャネルの割当に変更がある場合、スロット割当263−1〜pを参照しなければ、スロット25−1〜pに含まれる固定長のデータに対応する適切なチャネルを判別することができないためである。
一方、割当情報242は、情報データ243のスロット25−1〜pへのチャネルの割当に変更が無い場合に情報データ243に付与される。多重分離装置1302は、情報データ243のスロット25−1〜pへのチャネルの割当に変更が無い場合、直前のブロック23におけるスロット25−1〜pへのチャネルの割当に基づいて処理を行えばよいからである。
このような構成により、割当情報241と割当情報242とは、それぞれに含まれるデータ量が異なる。つまり、割当情報241を含むブロック23と割当情報242を含むブロック23とは、ブロックのデータ長が異なる。
以上が、本実施形態の多重伝送システムで伝送されるデータストリームにおけるフレーム構成の説明である。
3.多重装置1301の構成
次に、図8に戻り、本実施形態における多重装置1301の構成を説明する。本実施形態の多重装置1301は、分割部111−1〜Nと、蓄積部112−1〜Nと、割当制御部113と、多重部114と、割当情報付与部115と、フレーム生成部116と、を備える。
まず、分割部111−1〜Nは、図示されない前段の処理部と、蓄積部112−1〜Nとそれぞれ接続される。分割部111−1〜Nは、チャネル1〜Nにそれぞれ対応しており、それぞれ、対応するチャネルの前段の処理部から情報信号1305−1〜Nを入力する。分割部111−1〜Nは、8B/10B変換符号、あるいは64B/66B変換符号を用いた符号化により情報信号1305−1〜Nを分割して固定長データ1600を生成する。分割部111−1〜Nは、それぞれ蓄積部112−1〜Nに対応して接続される。分割部111−1〜Nは、固定長データ1600を、蓄積部112−1〜Nへ出力する。
次に、蓄積部112−1〜Nは、分割部111−1〜Nと、割当制御部113と、多重部114とそれぞれ接続される。蓄積部112−1〜Nは、それぞれ対応する分割部111−1〜Nから固定長データ1600を入力して、固定長データ1600を蓄積する。蓄積部112−1〜Nは、それぞれ、蓄積している固定長データの数量(以下、有効データ数)を、割当制御部113へ出力する。また、蓄積部112−1〜Nは、多重部114からの読出し命令を入力すると、読出し命令に基づいて固定長データ1600を多重部114へ出力する。
次に、割当制御部113は、蓄積部112−1〜Nと、多重部114と、割当情報付与部115とそれぞれ接続される。割当制御部113は、蓄積部112−1〜Nから有効データ数を入力する。割当制御部113は、データストリームにおける各フレーム21のスロット25へ格納する固定長データ1600のチャネルの割当を決定する。割当制御部113は、各チャネルの有効データ数と、予め設定されたチャネル毎の多重比率(以下、チャネル多重比率数)とに基づいて、チャネルの割当を決定する。割当制御部113は、チャネルの割当を決定すると、割当命令を多重部114へ出力する。また、割当制御部113は、同時に、スロット割当情報を割当情報付与部115へ出力する。スロット割当情報は、スロット割当263−1〜pを含む。
ここで、チャネル多重比率数は、チャネル1〜Nの多重比率を決定する値である。例えば、チャネル数が3(N=3)であるとして、各チャネルの多重比率を均等(ch1:ch2:ch3=1:1:1)にしたい場合、ch1=1、ch2=1、ch3=1のように設定する。なお、チャネル多重比率数は、予め管理者によって多重装置1301へ設定されていても良いし、図示されない外部の制御端末からのコマンド投入等によって設定されても良いし、各チャネルへ入力されるトラヒック量等に基づいて動的に設定されても良い。
次に、多重部114は、蓄積部112−1〜Nと、割当制御部113と、割当情報付与部115と、それぞれ接続される。多重部114は、割当制御部113から割当命令を入力する。多重部114は、割当命令に基づいて、蓄積部112−1〜Nへ読み出し命令を出力して固定長データ1600を取得する。多重部114は、蓄積部112−1〜Nから取得した固定長データ1600を結合して、情報データ243を生成する。多重部114は、生成した情報データ243を、割当情報付与部115へ出力する。
次に、割当情報付与部115は、割当制御部113と、多重部114と、フレーム生成部116とそれぞれ接続される。割当情報付与部115は、多重部114から情報データ243を入力する。また、割当情報付与部115は、割当制御部113からスロット割当情報を入力する。割当情報付与部115は、スロット割当情報241、またはスロット割当情報242を情報データ243へ付与してブロック23を生成する。割当情報付与部115は、ブロック23をフレーム生成部116へ出力する。
割当情報付与部115は、スロット割当情報に記録されたスロット割当263−1〜pのチャネル配列が直前に生成された情報データ243に付与したスロット割当263−1〜pのチャネル配列と一致するか否かにより、異なるブロック23を生成する。割当情報付与部115は、チャネル配列が一致する場合、直前のチャネル配列と同様であることを示す識別信号261のみを含む割当情報242を情報データ243へ付与する。一方、割当情報付与部115は、チャネル配列が一致しない場合、直前のチャネル配列と異なっていることを示す識別信号261とスロット割当261−1〜pとを含む割当情報241を情報データ243へ付与する。
割当情報付与部115は、チャネル配列が一致する場合、スロット割当261−1〜pを情報データ243へ付与しない。これは、本実施形態の多重分離装置1302は、チャネル配列に変化が無い場合、直前に受信したスロット割当情報に基づいて処理を行うためである。これにより、全ての情報データ243にスロット割当情報を付与する必要がなくなるため、伝送帯域の無駄な消費を防ぐことができる。
次に、フレーム生成部116は、割当情報付与部115と、伝送路1304とそれぞれ接続される。フレーム生成部116は、割当情報付与部115からブロック23を入力する。フレーム生成部116は、複数のブロック23を結合してペイロードデータ223を生成する。フレーム生成部116は、ペイロードデータ223の先頭にヘッダ221を、最後尾にトレーラ222をそれぞれ付与する。フレーム生成部116は、フレームをデータストリームとして、伝送路1304へ出力する。
以上が、本実施形態における多重装置1301の構成を説明である。
4.割当制御部113の構成
次に、本実施形態における割当制御部113の構成の説明を行う。図11は、本実施形態における割当制御部113の構成と多重装置1302における信号の流れを示す図である。本実施形態における割当制御部113は、割当計算部331と、巡回出力ch決定部332とを備える。
まず、巡回出力ch決定部332は、蓄積部112−1〜Nと、割当計算部331とそれぞれ接続される。巡回出力ch決定部332は、固定長データ1600を次に読み出し可能なチャネルを決定する。巡回出力ch決定部332は、蓄積部112−1〜Nからの有効データ数EMP[1]〜[N]を入力する。また、巡回出力ch決定部332は、割当計算部331から次出力ch決定指示ENを入力する。巡回出力ch決定部332は、有効データ数EMP[1]〜[N]と、次出力ch決定指示ENとに基づいて固定長データが読み出し可能であるchを決定する。ここで、巡回出力ch決定部332は、固定長データ1600の蓄積が無く、固定長データ1600の読み出しが可能でないchは選択しない。巡回出力ch決定部332は、決定したチャネルを、ch番号iとして割当計算部331へ出力する。また、巡回出力ch決定部332は、蓄積部112−1〜Nに固定長データの蓄積が無い場合、固定長データ1660を読み出し可能なチャネルが無いことを示す全ch有効データ無信号AEMPを生成して、全ch有効データ無信号AEMPを割当計算部331へ出力する。
次に、割当計算部331は、巡回出力ch決定部332と、多重部114と、割当情報付与部115とそれぞれ接続される。割当計算部331は、チャネル多重比率数を保持する。チャネル多重比率数は、情報データ243に割り当てることが可能なスロット数を示す割当可能スロット数と、各チャネルに一度に割当てるスロット数とを示す。割当計算部331は、巡回出力ch決定部332からch番号iを入力すると、割当可能スロット数とチャネル多重比率数に基づいて、情報データ243内のスロット25の割当を計算する。このとき、割当計算部331がch番号iに対して割り当てるスロット25の数は、チャネル多重比率数に基づいて決定される。チャネル多重比率数は、各チャネルに対して設定されている。
割当計算部331は、ch番号iに対するスロット25の割当て数を決定すると、割り当てたスロット数を割当可能スロット数から減算する。割当計算部331は、割当可能スロット数が「0」になるまで、巡回出力ch決定部332から入力するch番号iに対するスロット割り当て処理を繰り返す。割当計算部331は、割当可能スロット数が「0」になると、1つの情報データ243に対するチャネルの割り当てを完了する。割当計算部331は、1つの情報データ243に対するチャネルの割当て結果を、スロット割当oa、スロット番号SN、ブロック番号BNとして、多重部114と割当て情報付与部115へ出力する。また、割当計算部331は、割当て結果と同時に、割当命令REを多重部114へ出力する。
このような構成の割当制御部113に係る多重装置1302内の信号の流れは概ね以下の通りである。割当制御部113は、多重部114と割当情報付与部115へ、割当命令REと、スロット割当oaと、スロット番号SNと、ブロック番号BNを出力する。多重部114は、割当命令REと、スロット割当oaと、スロット番号SNと、ブロック番号BNに基づいて、読出し信号re[1]〜[N]を蓄積部112−1〜Nへ出力する。蓄積部112−1〜Nは、それぞれ読出し信号re[1]〜[N]に基づいて、固定長データd[1]〜[N]を多重部114へ出力する。多重部114は、固定長データd[1]〜[N]に基づいて、情報データODATを生成して、割当て情報付与部115へ出力する。割当情報付与部115は、スロット割当oaと、スロット番号SNと、ブロック番号BNに基づいて、情報データODATに割当情報241、242を付与する。
以上が、本実施形態における割当制御部113の構成の説明である。
5.多重分離装置1302の構成
次に、図8に戻り、本実施形態における多重分離装置1302の構成の説明を行う。本実施形態の多重分離装置1302は、結合部121−1〜Nと、分配部122と、分配制御部123と、割当情報検出部124と、フレーム終端部125と、を備える。
まず、フレーム終端部125は、伝送路1304と、割当情報検出部124とそれぞれ接続される。フレーム終端部125は、伝送路1304からデータストリームを受信する。フレーム終端部125は、データストリームにおいてフレーム同期をとり、フレーム21を検出する。フレーム終端部125は、フレーム21に対して終端処理を行って、フレーム125に格納されたペイロードデータ223を取得する。フレーム終端部125は、ペイロードデータ223を、割当情報検出部124へ出力する。
次に、割当情報検出部124は、フレーム終端部125と、分配制御部123と、分配部122とそれぞれ接続される。割当情報検出部124は、ペイロードデータ223から割当情報241(または、割当情報242)を検出する。割当情報検出部124は、割当情報241(242)に基づいて、ブロック23−1〜qの区切りを識別する。割当情報検出部124は、割当情報241(242)を、分配制御部123へ出力する。また、割当情報検出部124は、各ブロックから割当情報241(242)を分離した情報データ243を、分配器122へ出力する。
次に、分配制御部123は、割当情報検出部124と、分配部122とそれぞれ接続される。分配制御部123は、割当情報検出部124から割当情報241(242)を入力する。分配制御部123は、割当情報241(242)に基づいて、分配情報を生成する。分配情報は、情報データ243からスロット25−1〜pを分離して、各チャネル1〜Nへ分配するための情報である。分配制御部123は、割当情報242を入力した場合、直前のブロックと同様の分配情報を生成する。割当情報242は、現在入力したブロック23の情報データ243に格納されたスロット25−1〜pのスロット割当と、直前のブロックにおけるスロット割当とが一致している場合に付与されるからである。一方、分配制御部123は、割当情報241を入力した場合、割当情報241に含まれるスロット割当263−1〜Nに基づいて、分配情報を生成する。割当情報241は、現在入力したブロック23の情報データ243に格納されたスロット25−1〜pのスロット割当と、直前のブロックにおけるスロット割当とが不一致の場合に付与されるからである。分配制御部123は、分配情報を、分配部122へ出力する。
次に、分配部122は、割当情報検出部124と、分配制御部123と、結合部121−1〜Nと接続される。分配部122は、割当情報検出部124から情報データ243を入力する。また、分配部122は、分配制御部123から分配情報を入力する。分配部122は、情報データ243のスロット25−1〜pに格納された固定長データ1600を分離する。分配部122は、分配情報に基づいて、スロット25−1〜pから取得した固定長データ1600を、分配情報で指定されたチャネル1〜Nに対応する結合部121−1〜Nへ出力する。
次に、結合部121−1〜Nは、分配部122と、図8に示されない後段の処理部とそれぞれ接続される。結合部121−1〜Nは、それぞれ、対応する分配部122から固定長データ1600を入力する。結合部121−1〜Nは、固定長データ1600に対して、8B/10B変換符号、64B/66B変換符号を用いた復号化を行って、情報信号1306−1〜Nを復元する。結合部121−1〜Nは、情報信号1306−1〜Nを、出力信号として後段の処理部へ出力する。なお、結合部121−1〜Nは、情報信号1306−1〜Nを出力するときに、入力時の情報信号1305−1〜Nにおける可変長フレームの区切りを検出して、入力時の可変長フレーム単位で出力する、つまり、結合部121−1Nは、固定長データ1600に分割されていた情報フレーム1305−1〜Nを復元した出力信号として、情報信号1306−1〜Nを出力する。
ここで、図12を参照して、本実施形態の多重分離装置1302における信号の流れを説明する。図12は、本実施形態の多重分離装置1302における信号の流れを示す図である。
フレーム終端部125は、ペイロードデータirpdと、当該ペイロードが有効であるかことを示すirpeとを割当情報検出部124へ出力する。割当情報検出部124は、割当情報aiと、当該割当情報aiが有効であることを示す割当情報有効aieを分配制御部123へ出力する。また、割当情報検出部124は、情報データiradと、情報データ内のブロック区切りを示すブロックフラグbfを分配部122へ出力する。分配制御部123は、分配情報ide[1]〜[N]を分配部122へ出力する。分配部122は、結合部121−1〜Nへ分配する分配出力ord[1]〜[N]と、分配出力ord[1]〜[N]の各々が有効であることを示すデータ有効信号ieとを、結合部121−1〜Nへ出力する。
以上が、本実施形態における多重分離装置1302の構成の説明である。なお、ここまでが、本実施形態における多重伝送システムの構成の説明である。
[動作の説明]
次に、本実施形態における多重伝送システムの動作の説明を行う。
6.多重装置1301の動作
はじめに、本実施形態における多重装置1301の動作を説明する。図13は、本実施形態における多重装置1301の動作を示すタイミングチャートである。なお、図13のタイミングチャートは、多重装置1301のチャネル数N=3、情報データ243内のスロットの数p=3、各チャネルのチャネル多重比率数m1〜m3=1とした場合を示している。ただし、チャネル数=N、情報データ243内のスロット数=p、各チャネルのチャネル多重比率数m1〜mnが任意の場合にも、適用可能である。まず、図13の項目の説明を行う。
時間は、タイムスロットを示している。有効データ数EMPは、蓄積部112−1〜Nと巡回出力ch決定部332との間の信号である。EMPは、蓄積部112−1からNがそれぞれ蓄積している固定長データ1600の個数である。全ch有効データ無信号AEMPと、次出力ch決定指示ENと、ch番号iと、決定したチャネルの有効データ数SEMPは、巡回出力ch決定部332と割当計算部331との間の信号である。AEMPは、ハイレベルで全チャネルに有効な固定長データ1600が無いことを示し、ロウレベルでいずれかのチャネルに有効な固定長データ1600があることを示す。ENは、ハイレベルで次出力チャネルを決定し、ロウレベルで前出力チャネルを保持する。iの示す数値は、巡回出力ch決定部332により決定されたチャネル番号である。SEMPは、iで指定されたチャネルに対応する蓄積部112−1〜Nの蓄積する固定長データ1600の個数(EMP(i))である。
ブロック番号BN、スロット番号SN、スロット割当oaは、割当計算部331と多重部114、及び割当情報付与部115との間の信号である。ブロック番号BNは、当該タイムスロットにおける各信号の属するブロックを示している。スロット番号SNは、当該タイムスロットにおけるスロット番号を示している。oaは、当該タイムスロットにおけるブロック番号BNのスロット番号SNに割り当てられたch番号iである。割当指示REは、割当計算部331と多重部114との間の信号である。REは、当該タイムスロットにおけるブロック番号BNのスロット番号SNへ、固定長データ1600を割り当てるか否かを示している。REは、ハイレベルで固定長データ1600の割り当てることを示す。一方、REは、ロウレベルで固定長データ1600を割り当てないことを示す。つまり、多重部114は、REがハイレベルである間、固定長データ1600を多重した情報データ243を割当情報付与部115へ出力する。
re[1]〜[N]は、蓄積部112−1〜Nと多重部114との間の信号である。re[1]〜[N]は、各チャネルに対応する蓄積部112−1〜Nに蓄積された固定長データ1600の読み出し信号である。re[1]〜[N]は、ハイレベルで対応する蓄積部112−1〜Nから固定長データ1600を読み出す指示となる。一方、re[1]〜[N]は、ロウレベルでは固定長データ1600を読み出さない指示となる。なお、本説明において、チャネル数N=3であるので、re[1]〜[3]である。d[1]〜[N]は、re[1]〜[N]に応じて蓄積部112−1〜Nにより読み出された固定長データ1600である。なお、説明の簡易のために、d[*]−[#]であるとして、[*]は、ch番号を示し、[#]は、入力した順番を示すものとする。つまり、d1−1は、ch番号=1の最初の固定長データ1600という意味である。情報データODATは、多重部114と割当情報付与部115との間の信号である。ODATは、多重部114によって多重化されたデータである。なお、記載されている文字と数字は、d[1]〜[N]と同様である。以下、図8〜図13を参照して、多重装置1301の動作を説明する。
まず、分割部111−1〜3は、それぞれ情報信号1305−1〜3を入力する。分割部111−1〜3は、8B/10B変換符号や、64B/66B変換符号等の符号を用いた符号化により、情報信号1305−1〜3から固定長データ1600を生成する。分割部111−1〜3は、これにより情報信号の区切りを識別可能とする。分割部111−1〜3は、それぞれ対応する蓄積部112−1〜3へ固定長データ1600を出力する。
続いて、蓄積部112−1〜3は、それぞれ分割部111−1〜3から固定長データを入力する。蓄積部112−1〜3は、固定長データを蓄積する。蓄積部112−1〜3は、蓄積している固定長データの数を、有効データ数EMP[1]〜[3]として巡回出力ch決定部332へ出力する。
続いて、巡回出力ch決定部332は、蓄積部112−1〜3から有効データ数EMP[1]〜[3]を入力する。巡回出力ch決定部332は、EMPに基づいて全ch有効データ無信号AEMPを生成して、割当計算部331へ出力する。巡回出力ch決定部332は、EMP[1]〜[3]のいずれかが「0」でなくなると、AEMPをロウレベルに設定して、割当計算部331へ出力する。一方、巡回出力ch決定部332は、EMP[1]〜[3]の全てが「0」となると、AEMPをハイレベルに設定して、割当計算部331へ出力する。
続いて、割当計算部331は、巡回出力ch決定部332から全ch有効データ無信号AEMPを入力する。割当計算部331は、AEMPに基づいて、次出力ch決定指示ENを、巡回出力ch決定部331へ出力する。割当計算部331は、AEMPがロウレベルとなると、ENをハイレベルで出力する。割当計算部331は、AEMPがハイレベルとなると、ENをロウレベルで出力する。
続いて、巡回出力ch決定部332は、割当計算部331から、次出力ch決定指示ENを入力する。巡回出力ch決定部332は、ENに基づいて、巡回処理を行って、出力するチャネルのch番号iを決定する。巡回出力ch決定部332は、ENがハイレベルである間、チャネル1〜3を巡回的に選択してch番号iを決定する。つまり、EMP[1]〜[3]のいずれかが「0」でない場合、巡回出力ch決定部332は、チャネル1〜3を巡回的に選択してch番号iの決定を行う。一方、巡回出力ch決定部332は、ENがロウレベルである間、ch番号iの決定を行わない。つまり、EMP[1]〜[3]のいずれも「0」の場合、巡回出力ch決定部332は、ch番号iの決定を行わない。巡回出力ch決定部332は、決定されたch番号iと、ch番号iに対応する蓄積部112−1〜3の有効データ数EMPとを、決定したchの有効データ数SEMPとして割当計算部331へ出力する。
続いて、割当計算部331は、巡回出力ch決定部332から、ch番号iと決定したchの有効データ数SEMPとを入力する。割当計算部331は、ch番号iと、SEMPと、チャネル多重比率数mと、割当可能数wとに基づいてスロット割当処理を行って、ブロック番号BN、スロット番号SN、スロット割当oaを決定する。割当計算部331は、BN、SN、oaを、多重部114と、割当情報付与部115とへ出力する。また、割当計算部331は、割当指示REを、多重部114へ出力する。
続いて、多重部114は、ブロック番号BN、スロット番号SN、スロット割当oa、及び割当指示REを入力する。多重部114は、割当指示REを受けて、スロット割当oaで示されたch番号iに対応する蓄積部112−1〜Nに対して、読み出し信号re[i]をハイレベルに設定して蓄積部112−1へ出力する。
続いて、蓄積部112−1〜3は、読み出し信号re[i]を入力する。蓄積部112−1〜3は、読み出し信号re[i]を受けて、蓄積されている固定長データd[i]を多重部114へ出力する。
続いて、多重部114は、蓄積部112−1〜3から固定長データd[i]を入力する。多重部114は、タイムスロット毎に入力される固定長データd[1]〜[3]を用いて情報データODATを生成する。多重部114は、情報データODATを割当情報付与部115へ出力する。
続いて、割当情報付与部115は、割当計算部331から、ブロック番号BNと、スロット番号SNと、スロット割当oaとを入力する。また、割当情報付与部115は、多重部114から、情報データODATを入力する。割当情報付与部115は、現在処理を行うべきブロックのoaと、1つ前に処理を行ったブロックのoaとを比較する。割当情報付与部115は、比較結果に基づいて、割当情報aiを生成する。割当情報部115は、割当情報aiと、情報データODAT’と、ブロック番号BN’と、をフレーム生成部116へ出力する。
続いて、フレーム生成部116は、ブロック番号BN’と、情報データODAT’と、割当情報aiを、割当情報付与部115から入力する。フレーム生成部116は、ブロック番号BN’に基づいて、割当情報aiと情報データODAT’をペイロードデータ223へ設定する。フレーム生成部116は、ペイロードデータ223にヘッダ221とトレーラ222とを付与してフレーム21を生成する。フレーム生成部116は、フレーム21をデータストリームとして、伝送1304へ出力する。
以下、例えば、図13を参照して説明をすると、タイムスロットT1において、巡回出力ch決定部332は、蓄積部112−1〜3から有効データ数EMP[1]〜[3]を入力して、ロウレベルの全ch有効データ無信号AEMPを割当計算部331へ出力する。割当計算部331は、ロウレベルのAEMPを受けて、タイムスロットT2において、ハイレベルの次出力ch決定指示ENを巡回出力ch決定部332へ出力する。巡回出力ch決定部332は、ハイレベルの次出力ch決定指示ENを受けて、巡回処理によりch番号i(=1)を決定する。巡回出力ch決定部332は、ch番号i(=1)とchの有効データ数SEMP(=EMP[1]=7)とを、割当計算部331へ出力する。
割当計算部331は、ch番号i(=1)とSEMP(=7)とを入力する。割当計算部331は、ch番号i(=1)と、SEMP(=7)と、チャネル多重比率数m(=ch1:ch2:ch3=1:1:1)と、割当可能数w(=2)に基づいて、スロット割当処理を行う。割当計算部331は、スロット割当処理により、ブロック番号BN(=1)、スロット番号SN(=1)、スロット割当oa(=ch1)を決定する。割当計算部331は、ブロック番号BN(=1)、スロット番号SN(=1)、スロット割当oa(=ch1)を、多重部114と割当情報付与部115とへ出力する。また、このとき、割当計算部331は、ハイレベルのREを、多重部114へ出力する。
多重部114は、ブロック番号BN(=1)、スロット番号SN(=1)、スロット割当oa(=ch1)、及びハイレベルのREを入力する。多重部114は、ハイレベルのREを受けて、スロット割当oa(=ch1)に基づいてch1に対応する蓄積部112−1を選択する。多重部114は、読み出し信号re[1]をハイレベルに設定して、蓄積部112−1へ出力する。蓄積部112−1は、ハイレベルのre[1]を入力すると、固定長データd[1](=d1−1)を多重部114へ出力する。多重部114は、蓄積部112−2から固定長データd[1](=d1−1)を入力する。
この後、上記と同様の動作が行われて、多重部114は、タイムスロットT3において、蓄積部112−2から固定長データd[2](=d2−1)をさらに入力する。多重部114は、タイムスロットT4において、蓄積部112−3から固定長データd[3](=d3−1)をさらに入力する。多重部114は、タイムスロットT4において、割当可能数w(=0)となるため、固定長データd[1]〜[3](=d1−1、d2−1、d3−1)を情報データODATとして、割当情報付与部115へ出力する。このような動作により、多重部114は、タイムスロットT4、T7、T10、T13、T16、T19において、同様に、情報データODATを割当情報付与部115へ出力する。
ここで、蓄積部112−1〜3は、タイムスロットT2〜T10において、いずれも固定長データ1600を蓄積している。チャネル多重比率数mは、前述より、ch1:ch2:ch3=1:1:1である。情報データODATを参照すると、固定長データ1600の多重比率は、タイムスロットT2〜T10においてチャネル多重比率数ch1:ch2:ch3=1:1:1と一致していることを確認できる。
また、蓄積部112−2は、タイムスロットT11〜T17において、固定長データ1600を蓄積していない。そのため、多重部114は、蓄積部112−1、3から固定長データ1600を読み出す。この場合でも、情報データODATを参照すると、固定長データ1600の多重比率は、タイムスロットT11〜T17においてチャネル多重比率数ch1:ch3=1:1と一致していることを確認できる。
以上が、本実施形態における多重装置1301の動作の説明である。
7.割当制御部113のスロット割当動作
次に、図14A、図14Bを用いて、本実施形態における割当制御部113のスロット割当処理の動作の説明を行う。図14A、及び図14Bは、本実施形態における割当制御部113のスロット割当処理の動作を示すフローチャートである。
はじめに、割当計算部331は、処理で使用する変数の初期化を行う(ステップS10)。初期化後、割当計算部331は、巡回出力ch決定部332から全チャネル有効データ無信号AEMPを入力する。割当計算部331は、全ての蓄積部112−1〜Nに読み出し可能な固定長データ1600が蓄積されていないかを、AEMPに基づいて判定する(ステップS20)。割当計算部331は、AEMPがハイレベルである場合、すなわち、全ての蓄積部112−1〜Nに読み出し可能な固定長データ1600が蓄積されていない場合(ステップS20のYes)、次出力ch決定指示ENをロウレベルに設定して巡回出力ch決定部332へ出力する。巡回出力ch決定部332は、ロウレベルのENを受けて停止する(ステップS30)。この場合、ステップS20へ戻り、割当計算部331は、AEMPがロウレベルとなるまで上記判定を繰り返す。
一方、割当計算部331は、AEMPがロウレベルであり、蓄積部112−1〜Nのいずれかに読み出し可能な固定長データ1600が蓄積されている場合(ステップS20のNo)、ENをハイレベルに設定して巡回出力ch決定部332へ出力する。巡回出力ch決定部332は、ハイレベルのENを受けて、固定長データ1600読み出すch番号iと、決定したchの有効データ数SEMPと割当計算部331へ出力する。割当計算部331は、巡回出力ch決定部332からch番号iと決定したchの有効データ数SEMPとを入力する(ステップS40)。
割当計算部331は、ch番号iに基づいて、ch毎に設定してあるチャネル多重比率数m(i)を、チャネル多重比率数残数yに設定する(ステップS50)。なお、チャネル多重比率数m(i)は、ch番号iに設定されるチャネル多重比率数mを示している。また、チャネル多重比率数残数yは、一度に割り当てることが可能なスロット数の残数を示している。割当計算部331は、スロット割当を行う毎に、チャネル多重比率数残数yを減算して、チャネル多重比率数残数yが「0」になると、次のチャネルへ割当処理を移行する。
割当計算部331は、SEMPを有効データ残数zへ設定する(ステップS60)。割当計算部331は、スロット割当oaにch番号iを設定する(ステップS70)。割当計算部331は、スロット番号SNに更新スロット番号ssを設定する(ステップS80)。割当計算部331は、ブロック番号BNに更新ブロック番号bbを設定する(ステップS90)。さらに割当計算部331は、割当指示REをハイレベルに設定して、多重部114にスロット25への固定長データ1600割当を指示する(ステップS100)。ここで、有効データ数zは、巡回出力ch決定部332により決定したch番号iに対応する蓄積部112−1〜Nの有効データ数の残数を示す。割当計算部331は、スロット割当処理を行う毎に有効データ残数zの減算を行って、有効データ残数zが「0」になると次のチャネルへスロット割当処理を移行する。なお、bbは、更新後のブロック番号を示す。ssは、更新後のスロット番号を示す。また、ステップS60からステップS100の実行順序は問わない。ステップS60からステップS100は、同時に実行されても良い。
割当計算部331は、割当可能数wが「w>0」であるか否かを判定する(ステップS110)。すなわち、割当計算部331は、割当可能数wの残数があるか否かを判定する。割当計算部331は、割当可能数wが「w>0」である場合(ステップS110のYes)、割当可能数wから「1」を減算する(ステップS120)。すなわち、割当計算部331は、「w=w−1」を算出する。さらに、割当計算部331は、更新スロット番号ssに「1」を加算する(ステップS130)。すなわち、割当計算部331は、「ss=ss+1」を算出する。このようにして、割当計算部331は、割当可能数wと更新スロット番号ssの値を更新する。なお、ステップS120とステップS130の実行順序は問わない。ステップS120とステップS130は、同時に実行されても良い。
一方、割当計算部331は、割当可能数wが「w≦0」である場合(ステップS110のNo)、割当可能数wに1ブロックあたりのスロット数pを「p−1」と減算した値を設定する(ステップS140)。割当計算部331は、更新ブロック番号bbに「1」を加算する(ステップS150)。すなわち、割当計算部331は、「bb=bb+1」を算出する。割当計算部331は、更新スロット番号ssに「1」を設定する(ステップS160)。すなわち、割当計算部331は、「ss=1」と設定する。このようにして、割当計算部331は、割当可能数wと、更新ブロック番号bbと、更新スロット番号ssの値を更新する。ここで、割当可能数wが「w≦0」であるとは、1ブロックにおける全スロットへchの割当が完了したことを意味する。なお、ステップS140からステップS160の実行順序は問わない。ステップS140からステップS160は、同時に実行されても良い。
割当計算部331は、チャネル多重比率数残数yと有効データ残数zとが共に「0」より大きいかを判定する。すなわち、割当計算部331は、「y>0かつz>0」であるか否かを判定する(ステップS170)。割当計算部331は、チャネル多重比率数残数yと有効データ残数zが、共に「0」より大きい場合(ステップS170のYes)、すなわち、「y>0かつz>0」である場合、チャネル多重比率数残数yから「1」を減算する(ステップS180)。つまり、割当計算部331は、「y=y−1」を算出する。また、割当計算部331は、有効データ残数zから「1」を減算する(ステップS190)。つまり、割当計算部331は、「z=z−1」を算出する。このようにして、割当計算部331は、チャネル多重比率数残数yと有効データ残数zとを更新する。なお、ステップS180とステップS190の実行順序は問わない。ステップS180とステップS190は、同時に実行されても良い。この後、ステップS80へ戻る。
一方、割当計算部331は、チャネル多重比率数残数yまたは有効データ残数zのいずれかが「0」以下である場合、すなわち、「y>0かつz>0」でない場合、現在のch番号iへのスロット割当処理を完了する。この場合、ステップS20へ戻る。チャネル多重比率数残数yが「0」以下であるとは、1度に割り当てられるスロット数の残数が無いことを意味する。また、有効データ残数が「0」以下であることは、当該ch番号iに対応する蓄積部112−1〜Nに読み出し可能な固定長データ1600が蓄積されていないことを意味する。
以上が、本実施形態における割当制御部113のスロット割当処理の動作の説明である。
8.割当情報付与部115の動作
次に、図15及び図16を用いて、本実施形態における割当情報付与部115の動作の説明を行う。図15は、本実施形態における割当情報付与部115の動作を示すタイミングチャートである。また、図16は、本実施形態における割当情報付与部115の動作を示すフローチャートである。なお、図15のタイミングチャートは、図13と同様に、チャネル数N=3、情報データ243内のスロット数p=3、各チャネルのチャネル多重比率数mをch1:ch2;ch3=1:1:1とした場合を示している。ただし、チャネル数=N、情報データ243内のスロット数=p、各チャネルのチャネル多重比率数m1〜mnが任意の場合にも、適用可能である。まず、図15の項目の説明を行う。
時間は、タイムスロットを示している。ブロック番号BNと、スロット番号SNと、スロット割当oaとは、割当計算部331と割当情報付与部115との間の信号である。情報データODATは、多重部114と割当情報付与部115との間の信号である。ブロック番号BN’と、情報データODAT’と、割当情報aiとは、割当情報付与部115とフレーム生成部116との間の信号である。なお、ブロック番号BN’は、ブロック番号BNの遅延信号である。情報データODAT’は、情報データODATの遅延信号である。また、割当情報aiは、割当情報付与部115で生成される信号である。割当情報ai’1(割当情報6−1)、割当情報ai’4(割当情報6−4)は、図9で説明を行った割当情報241と同様である。すなわち、割当情報ai’1(割当情報6−1)、割当情報ai’4(割当情報6−4)は、識別信号261と、スロット割当263−1〜pを含んでいる。一方、割当情報ai’2(割当情報6−2)、割当情報ai’3(割当情報6−3)は、図9で説明を行った割当情報242と同様である。すなわち、割当情報ai’2(割当情報6−2)、割当情報ai’3(割当情報6−3)は、識別信号261のみを含んでおり、スロット割当263−1〜pを含まない。
図15のタイミングチャートによれば、まず、割当情報付与部115は、割当計算部331から、ブロック番号BNと、スロット番号SNと、スロット割当oaとを入力する。また、割当情報付与部115は、多重部114から、情報データODATを入力する。割当情報付与部115は、現在処理を行うべきブロックのoaと、1つ前に処理を行ったブロックのoaとを比較する。割当情報付与部115は、比較結果に基づいて、割当情報aiを生成する。割当情報部115は、割当情報aiと、割当情報aiに同期する情報データODAT’と、ブロック番号BN’と、をフレーム生成部116へ出力する。
次に、図16を参照して、割当情報付与部115の具体的な動作について説明する。まず、割当情報付与部115は、ブロック番号BNと、スロット番号SNと、スロット割当oaとを、割当計算部331から入力し、また、情報データODATを、多重部114から入力する(ステップS200)。割当情報付与部115は、現在のブロックのスロット割当oaと、1つ前に入力された前ブロックのスロット割当oaとを比較して、差異が有るかを判定する(ステップS210)。割当情報付与部115は、スロット割当oaに差異がある場合(ステップS210のYes)、スロット割当oaに差異があることを示す識別情報261を生成して、割当情報aiへ設定する(ステップS220)。また、割当情報付与部115は、現在のブロックのスロット割当oaを割当情報aiへ設定する(ステップS230)。そして、割当情報付与部115は、割当情報aiと、情報データODATとを、フレーム生成部116へ出力する(ステップS250)。この後、ステップS200へ戻り、次のブロックの処理へ移る。
一方、割当情報付与部115は、スロット割当oaに差異が無い場合(ステップS210のNo)、スロット割当oaに差が無いことを示す識別情報261を生成して、割当情報aiへ設定する(ステップS240)。この場合、割当情報付与部115は、現在のブロックのスロット割当oaを、割当情報aiへは設定しない。このように、割当情報付与部115は、入力したスロット割当oaに、一つ前のブロックのスロット割当oaと差が無い場合、割当情報aiへのスロット割当oaの設定を行わないことで、データストリームの帯域消費を抑えている。割当情報付与部115は、割当情報aiと、情報データODATとを、フレーム生成部116へ出力する(ステップS250)。この後、ステップS200へ戻り、次のブロックの処理へ移る。この後、ステップS1005へ進む。
例えば、図15において、まず、割当情報付与部115は、ブロック番号BN=1を入力する。割当情報付与部115は、事前のブロックが存在しないため、スロット割当oaが1つまえのブロックのスロット割当oaと差異があると判定する。そのため、ブロック番号BN=1に付与される割当情報aiは、識別信号261と、現在のブロックのスロット割当oaとを含む(割当情報ai’1(割当情報6−1))。続いて、割当情報付与部115は、ブロック番号BN=1とブロック番号BN=2、及び、ブロック番号BN=2とブロック番号BN=3のスロット割当oaの比較において差異が無いと判定する。そのため、割当情報付与部115は、識別信号261のみを含む割当情報aiをブロック番号BN=2、3へ付与する(割当情報ai’2(割当情報6−2)、割当情報ai’3(割当情報6−3))。さらに、割当情報付与部115は、ブロック番号BN=3とブロック番号BN=4との比較においてスロット割当oaに差異があると判定する。そのため、ブロック番号BN=4に付与される割当情報aiは、識別信号261と、スロット割当oaとを含む(割当情報ai’1(割当情報6−1))。このようにして、割当情報付与部115は、割当情報aiを付与する。
次に、本実施形態における割当情報aiのフォーマットの説明を行う。図17は、本実施形態における割当情報aiのフォーマットを示す図である。なお、図17は、チャネル数N=3、情報データ243内のスロット数p=3、各チャネルのチャネル多重比率数mを、ch1:ch2:ch3=1:1:1とした場合の例である。
直前のブロックのスロット割当oaと現在のブロックのスロット割当oaとが一致しない場合(差異有)の割当情報aiは、識別情報261とスロット割当oaとを含むフォーマットである。本説明では、スロット数p=3であるので、スロット割当oaは、スロット1〜3までの3チャネル分存在する。各スロット割当oaは、2ビットを備え、ビットの割当によって、チャネル番号を識別することができる。また、識別信号261は、1ビットを備え、スロット割当oaに差異有りの場合に、ビット「0」を設定する。なお、割当情報aiの備える各スロット割当oaの数と、スロット割当oa各々のビットの数は、多重装置1301の入力するチャネル数に応じて変化することになる。
一方、直前のブロックのスロット割当oaと現在のブロックのスロット割当oaとが一致する場合(差異無)の割当情報aiは、識別信号261のみを含むフォーマットである。識別信号261は、(イ)と同様に1ビットを備え、スロット割当oaに差異無しの場合に、ビット「1」を設定する。
例えば、図15に示したブロック1に付与される割当情報ai’1(割当情報6−1)は、スロット割当oaに差異有を示すため、識別情報261とスロット割当oaとを含む。割当情報ai’1(割当情報6−1)は、識別情報261に、スロット割当oaに差異有り、を示すビット「0」を設定している。また、割当情報ai’1(割当情報6−1)は、スロット割当oaに基づく、ビットを格納している。割当情報ai’1(割当情報6−1)は、スロット割当oaがch1、ch2、ch3であるため、スロット割当oaに各チャネルに対応するビット「011011」を設定している。これにより、割当情報ai’1(割当情報6−1)は、識別情報261とスロット割当oaを含めて、ビット列「0011011」を設定されることになる。
一方、図15に示したブロック2、ブロック3に付与される割当情報ai’2(割当情報6−2)は、スロット割当oaに差異無を示すため、識別情報261のみを含む。割当情報ai’2(割当情報6−2)は、識別情報261に、スロット割当oaに差異無し、を示すビット「1」を設定している。これにより、割当情報ai’2(割当情報6−2)は、ビット列「1」を設定されることになる。なお、割当情報ai’3(割当情報6−3)は、割当情報ai’2(割当情報6−2)と同様である。また、割当情報ai’4(割当情報6−4)は、識別情報261とスロット割当oaを含めて、ビット列「0011101」を設定されることになる。このように、例えば、本説明において、割当情報ai’1(割当情報6−1)と割当情報ai’2(割当情報6−2)では、5ビットの差がある。そのため、割当情報ai’2(割当情報6−2)のように、スロット割当oaに差異無し、の場合にはスロット割当oaを含まないフォーマットとすることで、データストリームの伝送帯域を効率的に使用することができる。
以上が、本実施形態における割当情報付与部115の動作の説明である。
9.多重分離装置1302の動作
次に、本実施形態における多重分離装置1302の動作の説明を行う。図18は、本実施形態における多重分離装置1303の動作を示すタイミングチャートである。なお、図18のタイミングチャートは、多重分離装置1302のチャネル数N=3、情報データ243内のスロットの数p=3、各チャネルのチャネル多重比率数m1〜m3=1とした場合を示している。ただし、チャネル数=N、情報データ243内のスロット数=p、各チャネルのチャネル多重比率数m1〜mnが任意の場合にも、適用可能である。まず、図18の項目の説明を行う。
時間は、タイムスロットを示す。受信ペイロードデータirpdとペイロードデータ有効irpeは、フレーム終端部125と割当情報検出部124との間の信号である。受信ペイロードデータirpdは、受信フレームのペイロードデータの割当情報ai’1〜ai’4(割当情報6−1〜6−4)と情報データODATに格納された固定長データ1600を示している。なお、説明の簡易のために、固定長データd[*]−[#]であるとして、[*]は、ch番号を示し、[#]は、入力した順番を示すものとする。つまり、d1−1は、ch番号=1の最初の固定長データ1600を示す。ペイロードデータ有効irpeは、受信ペイロードデータirpdが有効であるか否かを示している。フレーム終端部125は、受信ペイロードデータirpdが有効である場合、ペイロードデータ有効irpeをハイレベルで、割当情報検出部124へ出力する。一方、フレーム終端部125は、受信ペイロードデータirpdが無効である場合、ペイロードデータ有効irpeをロウレベルで、割当情報検出部124へ出力する。
割当情報aiと、割当情報有効aieは、割当情報検出部124と分配制御部123との間の信号である。割当情報aiは、割当情報検出部124により受信ペイロードデータirpdから取得された割当情報aiを示す。割当情報有効aieは、割当情報aiが有効であるか否かを示している。割当情報検出部124は、割当情報aiが有効である場合、割当情報有効aieをハイレベルで、分配制御部123へ出力する、一方、割当情報検出部124は、割当情報aiが無効である場合、割当情報有効aieをロウレベルで、分配制御部123へ出力する。
ブロックフラグbfと、受信情報データiradは、割当情報検出部124と分配部122との間の信号である。ブロックフラグbfは、受信ペイロードデータirpdにおけるブロック23の区切りを示している。割当情報検出部124は、受信ペイロードデータirpdにおいてブロック区切りを検出した場合、ブロックフラグbfをハイレベルで、分配部122へ出力する。一方、割当情報検出部124は、受信ペイロードデータirpdにおいてブロック区切りを検出しない場合、ブロックフラグbfをロウレベルで、分配部122へ出力する。受信情報データiradは、受信ペイロードデータirpdから割当情報aiを分離した固定長データ1600である。図18では、受信情報データirad内の各スロットに格納された固定長データ1600を示している。
分配情報ide[1]〜[3]は、分配制御部123と分配部122との間の信号である。分配制御部123は、受信情報データirad内の固定長データが有効である場合、対応する分配情報ide[1]〜[3]をハイレベルで出力する。一方、分配制御部123は、受信データirad内の固定長データが有効で無い場合、対応する分配情報ide[1]〜[3]をロウレベルで出力する。
データ有効ie[1]〜[3]と分配出力ord[1]〜[3]は、分配部122と結合部121−1〜121−3との間の信号である。分配出力ord[1]〜[3]は、受信情報データiradは、分配部122により結合部121−1〜121−3へ分配された固定長データ1600である。データ有効ie[1]〜[3]は、固定長データ1600が有効であるか否かを示す。分配部122は、固定長データ1600が有効である場合、データ有効ie[1]〜[3]をハイレベルで出力する。一方、分配部122は、固定長データ1600が無効である場合、データ有効ie[1]〜[3]をロウレベルで出力する。
以下、図12及び図18を参照して、多重分離装置1302の動作を説明する。まず、フレーム終端部125は、伝送路1304からデータストリームを入力する。フレーム終端部125は、データストリームから、フレーム21を検出する。フレーム終端部125は、受信ペイロード有効irpeをハイレベルで割当情報検出部124へ出力する。フレーム終端部125は、同時に、受信ペイロードデータirpdを割当情報検出部124へ出力する。なお、図18に示した割当情報6−1〜6−6は、割当情報aiを示している。
続いて、割当情報検出部124は、フレーム終端部125から、受信ペイロードデータ有効irpdと受信ペイロードデータirpdとを入力する。割当情報検出部124は、ハイレベルのirpeを受けて、受信ペイロードデータirpdから割当情報aiを検出する。割当情報検出部124は、割当情報有効aieをハイレベルに設定して、分配制御部123へ出力する。割当情報検出部124は、同時に、割当情報aiを分配制御部123へ出力する。また、割当情報検出部124は、割当情報aiを検出する毎に、ブロックの区切りを示すブロックフラグbfをハイレベルに設定して分配部122へ出力する。このとき、割当情報検出部124は、同時に、受信ペイロードデータirpdから割当情報aiを除いた受信情報データiradを、分配部122へ出力する。
続いて、分配制御部123は、割当情報検出部124から、割当情報aiと割当情報有効aieとを入力する。分配制御部123は、ハイレベルの割当情報有効信号aieを受けて、割当情報aiに基づいて分配情報ide[1]〜[3]を生成する。分配制御部123は、割当情報aiの示すチャネルに対応する分配情報ide[1]〜[3]を、ハイレベルに設定して出力する。ここで、分配制御部123は、割当情報aiの含む識別信号261がビット「1」である場合、すなわち、識別信号261がスロット割当oaに差異無を示す場合、直前のブロックと同一の分配情報[1]〜[3]を生成する。一方、分配制御部123は、割当情報aiの含む識別信号261がビット「0」である場合、すなわち、識別信号261がスロット割当oaに差異有りを示す場合、割当情報aiに含まれるスロット割当oaに基づいて、分配情報ide[1]〜[3]を生成する。分配制御部123は、分配情報ide[1]〜[3]を、分配部122へ出力する。
分配部122は、分配制御部123から、分配情報ide[1]〜[3]を入力する。また、分配部122は、割当情報検出部124から、ブロックフラグbfと受信情報データiradとを入力する。分配部122は、情報データiradから、分配情報ide[1]〜[3]がハイレベルであるチャネルに対応するスロット25の固定長データ1600を、分配出力ordとして対応するチャネルの結合部121−1〜3へ出力する。このとき、分配部122は、分配出力ord[1]〜[3]と共にデータ有効ie[1]〜[3]を、該当するチャネルに対応する結合部121−1〜3へ出力する。例えば、図18のT2において、分配部122は、分配制御部123からハイレベルの分配情報ide[1]を入力する。分配部122は、分配情報ide[1]に対応する受信情報データiradの固定長データ(d1−1)と、ハイレベルに設定したデータ有効ie[1]を、チャネル1に対応する結合部121−1へ出力する。
続いて、結合部121−1〜3は、分配部122から、分配出力ord[1]〜[3]と、データ有効ie[1]〜[3]とを入力する。結合部121−1〜3は、ハイレベルのデータ有効ieを受けて、分配出力ord[1]〜[3]である固定長データ1600を、8B/10B変換符号、あるいは64B/66B変換符号を用いた復号化を行う。結合部121−1〜3は、復号化後のデータをそれぞれ蓄積して、複合化後のデータ内において情報信号1306−1〜3の区切りを検出する毎に、情報信号1306−1〜3を各チャネルへ出力する。なお、結合部121−1〜3は、情報信号1306−1〜3を出力しない間は、IFG(Inter Frame Gap)を、各チャネルへ出力し続ける。
ここで、図18のT2〜T12の間における分配出力ord[1]〜[3]を確認すると、ch1:ch2:ch3=1:1:1となっており、チャネル多重比率数mのch1:ch2:ch3=1:1:1を満たしていることが確認できる。また、T14〜T20の間における分配出力ord[1]〜[3]を確認すると、ch1:ch3=1:1となっており、ch2の固定長データ1600がない状態であっても、チャネル多重比率数mを満たしていることが確認できる。
以上が、本実施形態における多重分離装置1302の動作の説明である。
このように、本実施形態において割当制御部113の巡回出力ch決定部332は、読み出し可能な固定長データ1600を蓄積した蓄積部112−1〜Nに対して巡回してチャネルを決定する。また、割当計算部331は、1つのブロックにおいて固定長データ1600を割当可能なスロット数とチャネル毎に割り当てるスロット数を示すチャネル多重比率数を保持している。割当計算部331は、各ブロックのスロットに対して、チャネル多重比率数のスロットを割り当てる。そのため、割当計算部331は、各チャネルをチャネル多重比率数に基づく任意の比率で多重することができる。
さらに、本実施形態において、割当情報aiは、ブロック内のスロットへのチャネル割り当て状況を、スロット割当oaとして格納している。また、割当情報aiは、スロット割当の同じブロックが続く場合に、スロット割当を省略することを示す識別信号261も含む。そのため、多重装置1301側でチャネル多重比率数が変更されたとしても、多重分離装置1302側では、スロット割当に基づいて、柔軟かつ適切に多重分離を行うことが可能である。また、多重比率が変更されない場合には、割当情報aiのスロット割当oaを省略することで、伝送路1304の伝送帯域を有効に利用することができる。
以上が、本実施形態における多重伝送システムの説明である。なお、本実施形態では、入力信号である情報信号1305−1〜Nを、可変長のMACフレームとして述べたが、IPv4(Internet Protocol version 4)や、IPv6(Internet Protocol Version 6)や、TCP(Transmission Control Protocol)や、UDP(User Datagram Protocol)等のプロトコルについても適用可能である。
また、本実施形態では、分割部111−1〜Nが情報信号1305−1〜Nを符号化して固定長データを生成し、結合部121−1〜Nが固定長データを復号化して情報信号1306−1〜Nを生成している。しかし、符号化、復号化処理は、分割部111−1〜Nや、結合部121−1〜Nによる実行に限定しない。多重装置1301は、予め前段の処理部にて符号化された固定長データを入力しても良い。多重分離装置1302は、後段の処理にて復号化が行われても良い。
さらに、本実施形態では、多重信号としてMACフレームを伝送する場合を用いて説明を行っているが、多重信号としては、MACフレーム以外のフレームでもよく、IFGを含まない通信ネットワークへも適用可能である。
また、本実施形態において、割当情報aiは、ブロック毎に付与するとして説明を行ったが、割当情報aiは、フレーム21に含まれるペイロードデータ223に格納されても良い。図19は、本実施形態のおける多重伝送システムの伝送するデータストリームの他のフレーム構成を示す図である。図19に示すように、ペイロードデータ223は、割当情報aiと、スロット25−1〜pを含む情報データ201−1〜qとを格納したフレーム構成としても良い。なお、この場合、情報データ201−1〜q内のスロット割当は、割当情報aiに基づくことになる。また、割当情報aiは、ヘッダ221に格納されても良い。
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態による多重伝送システムの説明を行う。
本実施形態では、複数の送信キューに入力された、イーサネット(登録商標)のMACフレームのような可変長フレームである情報信号を、厳密優先順位(以下、ストリクト・プライオリティ:Strict Priority)により高優先のキューに蓄積された情報信号から順に多重して伝送するネットワークスイッチを例に用いて説明を行う。
ここで、ストリクト・プライオリティは、優先キューの優先度の順番に応じて厳密な優先伝送を行う従来の方式である。ストリクト・プライオリティでは、優先度の高いキューに蓄積されたMACフレームを先に送信する。そして、ストリクト・プライオリティでは、高優先のキューが空にならない限り、低優先のキューに蓄積されたMACフレームは送信されない。
[構成の説明]
まず、本実施形態の多重伝送システムの構成の説明を行う。図20は、本実施形態における多重伝送システムの構成を示す機能ブロック図である。本実施形態の多重伝送システムは、ネットワークスイッチA内にエグレス(Egress)1101と、ネットワークスイッチB内にイングレス(Ingress)1102とを備える。本実施形態の多重伝送システムにおけるエグレス1101とイングレス1102は、第1実施形態における多重装置1301と、多重分離装置1302と、ほぼ同様である。そのため、以下の説明では、同様の部分の説明は省略して、違いのある部分を中心に説明を行う。また、同様の構成については、第1実施形態と同様の符号を付して説明を行う。
エグレス1101は、ネットワークスイッチAの出力側である。イングレス1102は、ネットワークスイッチBの入力側である。エグレス1101と、イングレス1102とは、伝送路1304で接続されている。エグレス1101は、優先キュー1〜Nの出力側と接続されており、優先キュー1〜NからMACフレームである情報信号1305−1〜Nを入力する。
イングレス1102は、優先キュー1〜Nの入力側と接続されており、情報信号1306−1〜Nを優先キュー1〜Nへ出力する。本実施形態において、優先キュー1が、最も高優先であり、優先キューNが、最も低優先であるとする。エグレス1101は、ストリクト・プライオリティ方式のキュー制御を行って、各キューから入力されるMACフレームを多重して、伝送路1304へ出力する。
エグレス1101は、分割部111−1〜Nと、蓄積部112−1〜Nと、割当制御部11013と、多重部114と、割当情報付与部115と、フレーム生成部116と、を備える。
分割部111−1〜Nは、図示されない前段のキュー1〜Nと、蓄積部112−1〜nと接続される。蓄積部112−1〜Nは、分割部111−1〜Nと、割当制御部11013と接続される。割当制御部11013は、蓄積部112−1〜Nと、多重部114と、割当情報付与部115と接続される。多重部114は、蓄積部112−1〜Nと、割当制御部114と、割当情報付与部115と接続される。割当情報付与部115は、多重部114と、割当制御部11013と、フレーム生成部116と接続される。フレーム生成部116は、割当情報付与部115と、伝送路1304と接続される。
イングレス1102は、結合部121−1〜Nと、分配部122と、分配制御部123と、割当情報検出部124と、フレーム終端部125と、を備える。
フレーム終端部125は、伝送路1304と、割当情報検出部124と接続される。割当情報検出部124は、フレーム終端部125と、分配部123と接続される。分配制御部123は、割当情報検出部124と分配部122と接続される。分配部122は、割当情報検出部124と、分配制御部123と、結合部121−1〜Nと接続される。結合部121−1〜Nは、分配部122と優先キュー1〜Nの出力側である図示されない後段の処理部と接続される。
本実施形態において、第1実施形態と異なるのは、エグレス1101の割当制御部11013である。そのため、以下の説明では、割当制御部11013を中心に説明を行う。また、キュー1〜Nは、第1実施形態と同様にチャネルと表記して説明を行う。
図21は、本実施形態における割当制御部11013の構成と、エグレス1101における信号の流れを示す図である。本実施形態の割当制御部11013は、割当計算部12031と、優先出力ch決定部12031とを備える。
優先出力ch決定部12032は、蓄積部112−1〜Nと、割当計算部12031と接続されている。優先出力ch決定部12032は、蓄積部112−1〜Nから有効データ数EMP[1]〜[N]を入力する。優先出力ch決定部12032は、割当計算部12031から次出力ch決定指示ENを入力すると、次に固定長チャネルデータ1600を読み出し可能である次優先chを決定する。つまり、優先出力ch決定部12032は、固定長データ1600の蓄積が全く無く、固定長データ1600の読み出し可能でないチャネルを選択することはしない、また、優先出力ch決定部12032は、固定長データ1600を読み出し可能なチャネルであっても、そのチャネルより優先度の高い、高優先度のチャネルに対応する蓄積部112−1〜Nに読み出し可能な固定長データ1600が蓄積されている場合、当該チャネルを選択することはしない。優先出力ch決定部12032は、決定したチャネルをch番号iとして、割当計算部12031へ出力する。また、優先出力ch決定部12032は、蓄積部112−1〜Nのいずれにも固定長データ1600が全く蓄積されていない場合、固定長データ1600を読み出し可能なチャネルが存在しないことを示す全ch有効データ無信号AEMPを生成して、割当計算部12031へ出力する。
割当計算部12031は、第1実施形態と同様の構成であり、優先出力ch決定部12032と、多重部114と、割当情報付与部115と接続される。割当計算部12031は、複数のスロットを含む情報データ243に割り当てることが可能なスロット数を示す割当可能スロット数と、各チャネルに一度に割り当てることスロット数を示すチャネル多重比率数を保持する。割当計算部12031は、優先出力ch決定部12032から入力するch番号iへ、割当可能スロット数と、チャネル多重比率数とに基づいて、スロットを割り当てる。このとき、各チャネルへ割り当てられるスロット数は、チャネル毎に設定しているチャネル多重比率数となる。割当計算部12031は、チャネルの割当が終了すると、割り当てたスロット数を割当可能数wから減算する。割当計算部12031は、この処理を割当可能数wが「0」になるまで繰り返す。割当計算部12031は、割当可能数wが「0」になると、1つの情報データ243へのスロット割当を完了する。割当計算部12031は、スロット割当の結果を、スロット割当oaと、スロット番号SNと、ブロック番号BNとして、多重部114と割当情報付与部115へ出力する。また、割当計算部12031は、割当指示REを多重部114へ出力する。
以上が、本実施形態における多重伝送システムの構成の説明である。
[動作の説明]
次に、本実施形態における多重伝送システムの動作の説明を行う。なお、本実施形態の多重伝送システムは、割当制御部11013の動作が第1実施形態と異なる。そのため、以下の説明では、割当制御部11013の動作の説明を行い、その他の動作については説明を省略する。以下、図13を用いて割当制御部11013の動作を説明する。
優先出力ch決定部12032は、蓄積部112−1〜Nから有効データ数EMP[1]〜[3]を入力する。優先出力ch決定部12032は、全ch有効データ数無信号AEMPを生成して、割当計算部12031へ出力する。また、割当計算部12031は、優先出力ch決定部12032から入力する全ch有効データ数無信号AEMPがロウレベルになると、次出力ch決定指示ENをハイレベルに設定して、優先出力ch決定部12032へ出力する。優先出力ch決定部12032は、割当計算部12031から次出力ch決定指示ENをハイレベルで入力すると、固定長チャネル1600を出力可能な蓄積部112−1〜Nに対応するチャネルのうちで最も優先度の高いチャネルを決定し、決定したch番号iと、ch番号iの有効データ数EMPを決定したchの有効データ数SEMPとして割当計算部12031へ出力する。
つまり、優先出力ch決定部12032は、優先度の高いチャネルから順にチャネルを選択して、優先度が低い低優先のチャネルに出力可能な固定長データ1600が蓄積されていたとしても、高優先のチャネルの有効データ数EMPが「0」にならない限り、低優先のチャネルを選択しない。なお、割当計算部12031の動作は、図14A及び図14Bを用いて第1実施形態で説明済みであるため、繰り返しての説明を省略する。
以上が、本実施形態における多重伝送システムの動作の説明である。
ここまで、本実施形態における多重伝送システムの説明を行ってきた。このように、本実施形態では割当制御部11013の優先出力ch決定部12032が、1ブロックに割当可能なスロット数を保持して、各ブロックへスロットを割り当てるため、特定のchを優先的に多重することが可能となる。
また、スロット割当の途中で、特定のチャネルの有効データ数EMPが「0」になった場合でも、割当計算部12031は、直ぐに次に優先度の高いチャネルをスロットに割り当てることが可能であるため、伝送帯域を有効に活用することができる。
また、低優先のチャネルへのスロット割当の途中で、高優先のチャネルに出力可能な固定長データ1600が入力された場合でも、割当計算部12031において、処理中のチャネル多重比率数残数yが「0」になることで、直ぐに高優先チャネルの固定長データ1600をスロットに割り当てることが可能である。そのため、高優先チャネルのリアルタイム性を確保することができる。
以上が、本実施形態における多重伝送システムの説明である。
本発明の第1の効果は、ブロック内のスロット数と入力チャネル数が一致しない場合でも、任意の多重比率で各チャネルへ伝送帯域を割り当てることが可能なことである。これは、割当制御部113が、任意のチャネル多重比率数に基づいて、各チャネルに対応する固定長データ1600を巡回的に選択してスロットへ割り当てるためである。また、第2実施形態では、優先出力ch決定部12032が高優先のチャネルの固定長データ1600から順にスロットへ割り当てることで、伝送帯域における優先割当を行うことが可能となる。
第2の効果は、効率よく伝送帯域を使用することが可能となることである。これは、割当制御部113が、情報信号1305−1〜Nに無信号状態が発生しても、チャネル多重比率数に基づいて、入力信号の有る他のチャネルに対して任意の多重比率でスロット割当を行うことが可能であるためである。
第3の効果は、伝送帯域の消費を抑えることが可能となることである。割当情報付与部115は、直前のブロックと現在のブロックとのスロット割当oaが一致する場合、ブロック毎に付与される割当情報aiとして識別信号261のみを付与するためである。なお、割当情報aiを、フレーム毎に付与することでさらに伝送帯域の消費を抑えることも可能である。
第4の効果は、各チャネルから入力する情報信号1305−1〜Nのフレーム長による影響を排除することができることである。これは、多重部114が、分割部111−1〜Nにおいて分割された固定長データ1600単位で多重処理を行うためである。このため、優先度の高いトラヒックのリアルタイム性を確保しつつ、優先度の低いほかのチャネルの情報信号1305−1〜Nと多重することが可能となる。
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。また、第1実施形態と第2実施形態とを組み合わせて実現することも可能である。
この出願は、2009年3月26日に出願された日本出願特願2009−077717を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。