(57)【要約】【課題】同期通信におけるバッファオーバーフローおよびバッファアンダーフローの発生頻度を低減する。【解決手段】網同期クロックに同期して通信データの送受信を行う網内装置１１は、通信データの送受信を行う送受信インタフェース部１０１と、送受信インタフェース部１０１が受信したデータを受信バッファ１０３に書き込んで格納させる書き込み部１０２と、送受信インタフェース部１０１で受信したデータを格納する受信バッファ１０３と、受信バッファ１０３に格納したデータを、網同期クロックに同期して読み出す読み出し部１０４と、受信バッファ１０３への格納または読み出しで発生したエラーを検出するエラー検出部１０９と、エラー検出部１０９の検出したエラーの種類に基づいて、受信バッファ１０３のデータを読み出すまでの遅延時間を調整する遅延時間調整部１１０を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
網同期クロックに同期して通信データの送受信を行う網内装置であって、
前記通信データの送受信を行う送受信インタフェース部と、
前記送受信インタフェース部で受信したデータを格納する受信バッファと、
前記受信バッファに格納したデータを、前記網同期クロックに同期して読み出す読み出し部と、
前記受信バッファへの格納または読み出しで発生したエラーを検出するエラー検出部と、
前記エラー検出部の検出したエラーの種類に基づいて、前記網同期クロックから前記受信バッファのデータ読み出しまでの遅延時間を調整する遅延時間調整部と、を備えること、
を特徴とする網内装置。
【請求項２】
前記遅延時間調整部は、
前記エラー検出部がバッファオーバーフローを検出した場合、前記遅延時間を、バッファオーバーフロー検出前に設定していた時間より短く、かつ、データ受信のジッタより長くなるよう調整すること、
を特徴とする請求項１に記載の網内装置。
【請求項３】
前記遅延時間調整部は、
前記エラー検出部がバッファアンダーフローを検出した場合、前記遅延時間を、バッファアンダーフロー検出前に設定していた時間より長く、かつ、前記受信バッファの深度分のデータ送信時間より短くなるよう調整すること、
を特徴とする請求項１に記載の網内装置。
【請求項４】
前記エラー検出部がエラーを検出した場合に、受信バッファの深度を調整するバッファ深度調整部を備えること、
を特徴とする請求項１に記載の網内装置。
【請求項５】
網同期クロックに同期して通信データの送受信を行う、通信回線の同期制御方法であって、
前記通信データを受信したデータを受信バッファに格納する格納ステップと、
前記格納ステップ中に発生したエラーを検出する格納エラー検出ステップと
前記受信バッファに格納されたデータを、前記網同期クロックに同期して読み出す読み出しステップと、
前記読み出しステップ中に発生したエラーを検出する読み出しエラー検出ステップと、
前記格納エラー検出ステップまたは前記読み出しエラー検出ステップ中に検出されたエラーの種類に基づいて、前記網同期クロックから前記受信バッファのデータ読み出しまでの遅延時間を調整する遅延時間調整ステップと、を備えること、
を特徴とする通信回線の同期制御方法。
【請求項６】
前記遅延時間調整ステップにおいて、
前記格納エラー検出ステップ中にバッファオーバーフローを検出した場合、前記遅延時間を、バッファオーバーフロー検出前に設定していた時間より短く、かつ、データ受信のジッタより長くなるよう調整すること、
を特徴とする請求項５に記載の通信回線の同期制御方法。
【請求項７】
前記遅延時間調整ステップにおいて、
前記読み出しエラー検出ステップ中にバッファアンダーフローが検出された場合、前記遅延時間を、前記バッファアンダーフローの検出前に設定していた時間より長く、かつ、前記受信バッファの深度分のデータ送信時間より短くなるよう調整すること
を特徴とする請求項５に記載の通信回線の同期制御方法。
【請求項８】
前記格納エラー検出ステップまたは前記読み出しエラー検出ステップ中にエラーが検出された場合に、受信バッファの深度を調整するバッファ深度調整ステップを備えること、
を特徴とする請求項５に記載の通信回線の同期制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、網内装置、および、通信回線の同期制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
固定電話等の音声機器や、Ｖ．２４、Ｘ．２１等に関するデータ通信を行う機器を収容する伝送装置や交換器等の網内装置は、網同期クロック（以下、クロックという。）に同期して通信データの送受信を行う同期通信網（以下、同期網という。）を構成している。網内装置は、ＳＤＨ（Synchronous Digital Hierarchy）のような高速デジタルインタフェースをサポートする。
【０００３】
同期網における、伝搬遅延や処理遅延による送信時刻と受信時刻とのズレに対応するため、同期網用の網内装置は、受信バッファが設けられている。網内装置において受信データは、受信データから抽出された送信側のクロックの定める周期ごとに、受信バッファに格納される。受信バッファに格納された受信データは、受信側のクロックの定める周期ごとに受信バッファから読み出され、上位メモリに格納される。これにより、送信側と受信側で同期したデータ処理が可能となる。
【０００４】
図８の比較例１に同期網のネットワーク構成例を示す。
端末４１ａ，４１ｂは、固定電話等のレガシー機器である。以降、端末４１ａ，４１ｂを単に端末４１と記載することもある。
網内装置１２ａは、端末４１を収容する伝送装置等である。網内装置１２ａは他の網内装置（図示せず）と共に、クロックに同期して通信データの送受信を行う同期網２２ａを構成している。
ＤＣＳ（Digital Clock Supply）３１ｃは、同期網２２ａを構成する全ての網内装置にクロックを供給するディジタルクロック供給装置である。
【０００５】
図９の比較例２に同期網と非同期網を含むネットワーク構成例を示す。
網内装置１２ｂは、端末４１ａを収容する伝送装置等であり、図８の網内装置１２ａと同様な機能を有している。網内装置１２ｂは、他の網内装置（図示せず）と共に、ＤＣＳ３１ｄが供給するクロックに同期して通信データの送受信を行う同期網２２ｂを構成している。
網内装置１２ｃは、端末４１ｂを収容する伝送装置等であり、図８の網内装置１２ａと同様な機能を有している。網内装置１２ｃは、他の網内装置（図示せず）と共に、ＤＣＳ３１ｄが供給するクロックに同期して通信データの送受信を行う同期網２２ｃを構成している。
ＤＣＳ３１ｄは、同期網２２ｂ，２２ｃを構成する全ての網内装置にクロックを供給するディジタルクロック供給装置である。以下、ＤＣＳ３１ｃ，３１ｄなどを特に区別しないときには、単にＤＣＳ３１と記載する。
非同期網２３は、例えば、ＩＰ（Internet Protocol）パケットによるＩＰ網である。非同期網２３内では、ＩＰパケットが非同期に転送されている。同期網２２ｂ，２２ｃは、ＩＰ変換装置（不図示）を介して非同期網２３に接続される。同期網２２ｂに流れる通信データは、ＩＰ変換装置によってＩＰパケットに変換されて、非同期網２３内を転送される。このＩＰパケットは、ＩＰ変換装置によって再び通信データに変換され、同期網２２ｃに転送される。
【０００６】
比較例１，２共に、クロックを供給するＤＣＳ３１は１つである。同期網２２ａ内の網内装置１２ａや、同期網２２ｂ内の網内装置１２ｂと同期網２２ｃ内の網内装置１２ｃにおいて、データ送受信やメモリ格納のためのバッファ読み出し時の動作クロック，すなわち送信側よりデータを送出する間隔と、受信側がデータを受信して処理する間隔には差分が無い。なお、網内装置１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、同様に構成されているため、これらを単に網内装置１２と記載することもある。
【０００７】
次に、比較例１，２の網内装置１２について説明する。
図１０は、比較例１，２の網内装置１２の構成例を示す機能ブロック図である。
【０００８】
網内装置１２は、ＳＤＨのような高速デジタルインタフェースを終端し、データの送受信を行う送受信インタフェース部１０１を備える。
網内装置１２は更に、書き込み部１０２と、受信バッファ１０３と、読み出し部１０４と、メモリ部１０５とを備え、更に書き込み部１０６と、送信バッファ１０７と、読み出し部１０８とを備える。
書き込み部１０２は、受信バッファ１０３に、送受信インタフェース部１０１が受信したデータを書き込んで格納させる。受信バッファ１０３は、送受信インタフェース部１０１が受信したデータを格納するものであり、このデータは書き込み部１０２によって書き込まれる。受信バッファ１０３の深度は、１回の送受信周期のデータを格納する深度である。読み出し部１０４は、受信バッファ１０３に格納された受信データを読み出してメモリ部１０５に書き込む。
【０００９】
更に、書き込み部１０６は、メモリ部１０５に格納された送信データを送信バッファ１０７に書き込む。送信バッファ１０７は、書き込み部１０６によって送信データが書き込まれることにより、この送信データを格納する。読み出し部１０８は、送信バッファ１０７から送信データを読み出して、送受信インタフェース部１０１を介して外部に送信する。
【００１０】
図１１は、比較例２の網内装置１２ｂ，１２ｃにおいて、受信タイミングとバッファ読み出しタイミングとが同期した正常系の動作を示した図である。横軸は時刻を表す。縦の破線で示した時刻Ｔ２１〜Ｔ２５は、ＤＣＳ３１ｄから供給されるクロックのタイミングを示している。
【００１１】
図１１の１段目は、送信側の同期網２２ｂ中の網内装置１２ｂがデータを送信するタイミングを示す。
２段目は、受信側の同期網２２ｃ中の網内装置１２ｃが、図１０の送受信インタフェース部１０１によって受信したデータを、図１０の書き込み部１０２によって受信バッファ１０３に書き込む（格納する）タイミングを示す。
３段目は、網内装置１２ｃが、図１０の読み出し部１０４によってメモリ部１０５へ受信データを格納するため、受信バッファ１０３から読み出すタイミングを示す。
送信側の網内装置１２ｂにおける送信周期はｔ秒であり、受信側の網内装置１２ｃにおける受信バッファ読み出し周期もｔ秒であり、両者は同期している。
送信時刻と受信時刻のズレについては、受信バッファを備える網内装置であれば処理可能であるため、以降存在しないものとして扱う。
【００１２】
この送受信処理の具体例として、例えば、８ｂｉｔの音声データを６４ｋｂｐｓのパルス符号変調（ＰＣＭ）方式で符号化した場合を考える。この場合、周期ｔ秒は１２５μｓとなる。このとき、網内装置１２ｂ，１２ｃがＳＤＨのＶＣ−３をサポートしているのであれば、伝送速度は４４．７３６Ｍｂｐｓであり、６９９ＣＨ分の音声データが多重化されている。このような網内装置１２ｂ，１２ｃでは、一送信周期あたり６９９ＣＨ分の音声データが受信バッファ１０３に書き込まれる。
【００１３】
図１１の時刻Ｔ２１において、ＤＣＳ３１ｄが供給するクロックにより、送信側の網内装置１２ｂが第１回のデータの送信を開始する。受信側の網内装置１２ｃは、このデータの受信を開始する。なお、このときＤＣＳ３１ｄが供給するクロックもこのタイミングである。時刻Ｔ２１からｄ秒だけ経過すると、網内装置１１ｂは、受信バッファ１０３の読み出しを開始する。受信タイミングからバッファ読み出しタイミングまでの間には、ｄ秒の遅延時間が設定されている。
時刻Ｔ２２，Ｔ２４，Ｔ２５における動作も、時刻Ｔ２１における各部の動作と同様である。
時刻Ｔ２３において、ＤＣＳ３１ｄが供給するクロックにより、送信側の網内装置１２ｂが第３回のデータの送信を開始するが、一時的な送信開始のズレ（ジッタ）が発生して、送信タイミングがｚ秒だけ遅延している。受信側の網内装置１２ｃは、時刻Ｔ２３からｚ秒だけ遅れて、このデータの受信を開始するため、同様に一時的な受信開始のズレ（ジッタ）が発生する。なお、このときＤＣＳ３１ｄが供給するクロックもこのタイミングである。時刻Ｔ２３からｄ秒だけ経過すると、網内装置１１ｂは、受信バッファ１０３の読み出しを開始する。ジッタのｚ秒は遅延時間ｄ秒よりも短いため、網内装置１２ｃは、エラーを発生させることなく受信バッファ１０３の読み出しを開始する。このように、遅延時間ｄは、ジッタを吸収する役割を持つ。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２０１２−１２９６７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
図１に、送信側と受信側の網内装置でクロックが同期しない場合のネットワーク構成例を示す。
網内装置１１ａは、端末４１ａを収容する伝送装置等である。網内装置１１ａは他の網内装置（図示せず）と共に、クロックに同期して通信データの送受信を行う同期網２１ａを構成している。ＤＣＳ３１ａは、同期網２１ａを構成する全ての網内装置にクロックを供給するディジタルクロック供給装置である。同期網２１ａ、および、ＤＣＳ３１ａはＡ国に設置されている。
【００１６】
網内装置１１ｂは、端末４１ｂを収容する伝送装置等である。網内装置１１ｂは他の網内装置（図示せず）と共に、クロックに同期して通信データの送受信を行う同期網２１ｂを構成している。ＤＣＳ３１ｂは、同期網２１ｂを構成する全ての網内装置にクロックを供給するディジタルクロック供給装置である。同期網２１ｂ、および、ＤＣＳ３１ｂはＢ国に設置されている。
網内装置１１ａ，１１ｂは、図１０に示した網内装置１２と同様に、送受信インタフェース部１０１、書き込み部１０２、受信バッファ１０３、読み出し部１０４、メモリ部１０５などを備えている。なお、網内装置１１ａ，１１ｂの構成は、後記する図６で詳細に説明する。
【００１７】
ここで、Ａ国のＤＣＳ３１ａとＢ国のＤＣＳ３１ｂが完全にクロック同期していない場合、受信側の受信タイミングと、受信側のバッファ読み出しタイミングとが同期しない。以下、図１２により、このネットワーク構成でバッファオーバーフローが発生した例を説明する。更に図１３により、このネットワーク構成でバッファアンダーフローが発生した例を説明する。
【００１８】
図１２は、図１に示したネットワーク構成において、網内装置１１ｂにおけるデータの受信タイミングとバッファ読み出しタイミングとが同期せず、バッファオーバーフロー（以下、オーバーフローという。）が発生する場合を示した図である。図の横軸は時刻を示す。
図１２の１段目は、図１に示した送信側の同期網２１ａ中の網内装置１１ａがデータを送信するタイミング（送信タイミング）を示す。
２段目は、図１に示した受信側の同期網２１ｂ中の網内装置１１ｂがデータを受信し、受信バッファ１０３に書き込むタイミング（受信タイミング）を示す。
３段目は、図１に示した同期網２１ｂ中の網内装置１１ｂが、受信バッファ１０３から受信データを読み出すタイミング（バッファ読み出しタイミング）を示す。
ＤＣＳ３１ａが供給するクロックの定めるところにより、送信側の同期網２１ａ中の網内装置１１ａの送信周期は（ｔ−ｙ）秒である。ＤＣＳ３１ｂが供給するクロックの定めるところにより、受信側の同期網２１ｂ中の網内装置１１ｂのバッファ読み出し周期はｔ秒である。受信バッファ読み出し周期ｔ秒が送信周期（ｔ−ｙ）秒よりもｙ秒だけ長いため、バッファ読み出しタイミングは、受信タイミングに対して、１周期ごとにｙ秒ずつズレて遅れていく。
【００１９】
このズレにより、時刻Ｔ３３に、バッファ読み出しタイミングから十分な時間が経過していないにも関わらず、次の周期の送信が開始されてしまう。時刻Ｔ３３において受信バッファ１０３は満杯であり、そこにデータを格納しようとすれば、オーバーフローが発生する。
【００２０】
図１２の時刻Ｔ３１において、ＤＣＳ３１ａが供給するクロックにより網内装置１１ａが第１回のデータの送信を開始する。網内装置１１ｂは、このデータの受信と受信バッファ１０３への格納を開始する。なお、このときＤＣＳ３１ｂが供給するクロックもこのタイミングである。時刻Ｔ３１からｄ秒だけ経過すると、網内装置１１ｂは、受信バッファ１０３の読み出しを開始し、所定時間の経過後に修了する。
時刻Ｔ３２において、ＤＣＳ３１ａが供給するクロックにより網内装置１１ａが第２回のデータの送信を開始する。網内装置１１ｂは、このデータの受信を開始して受信バッファ１０３への格納を開始する。
【００２１】
時刻Ｔ３２からｙ秒が経過した時刻Ｔ３２ａにおいて、網内装置１１ｂは、ＤＣＳ３１ｂが供給するクロックのエッジを検知する。時刻Ｔ３２ａから更にｄ秒が経過すると、網内装置１１ｂは、受信バッファ１０３の読み出しを開始する。メモリへの格納タイミングが遅くれてゆくため、徐々に受信バッファ１０３へのデータの滞留が増大してゆく。そのため、この読み出し中に、受信バッファ１０３は満杯の状態となる。
【００２２】
時刻Ｔ３３において、ＤＣＳ３１ａが供給するクロックにより網内装置１１ａが第３回のデータの送信を開始する。網内装置１１ｂは、このデータの受信と受信バッファ１０３への格納を開始する。しかし、網内装置１１ｂは、第２回のデータで満杯の受信バッファ１０３の読み出し完了前に、次の第３回のデータを受信するので、バッファオーバーフローが発生する。これにより、第３回のデータは処理されなくなる。
【００２３】
時刻Ｔ３４において、ＤＣＳ３１ａが供給するクロックにより網内装置１１ａが第４回のデータの送信を開始する。網内装置１１ｂは、このデータの受信と受信バッファ１０３への格納を開始し、このタイミングで再同期する。時刻Ｔ３４から更にｄ秒が経過すると、網内装置１１ｂは、受信バッファ１０３の読み出しを開始する。
時刻Ｔ３５において、ＤＣＳ３１ａが供給するクロックにより網内装置１１ａが第５回のデータの送信を開始する。網内装置１１ｂは、このデータの受信を開始して受信バッファ１０３への格納を開始する。
【００２４】
時刻Ｔ３５からｙ秒が経過した時刻Ｔ３５ａにおいて、網内装置１１ｂは、ＤＣＳ３１ｂが供給するクロックのエッジを検知する。時刻Ｔ３５ａから更にｄ秒が経過すると、網内装置１１ｂは、受信バッファ１０３の読み出しを開始する。
【００２５】
時刻Ｔ３３のオーバーフロー発生時から、時刻Ｔ３４の再同期までデータの受信バッファ１０３への格納は中止され、この間に受信したデータを処理できず、オーバーフロー発生時から再同期まで通信は中断される。このように、オーバーフローは通信品質の低下を招く。
オーバーフロー発生後、網内装置１１ｂは、次の送信周期の開始時である時刻Ｔ３４に受信バッファ読み出し周期を開始するので再同期する。しかし、送信タイミングとバッファの読み出しタイミングは、再同期後も、１周期ごとにｙ秒ずつズレていく。このため、再同期後もオーバーフローが周期的に発生する。
【００２６】
図１３は、図１に示したネットワーク構成において、網内装置１１ｂにおけるデータの受信タイミングとバッファ読み出しタイミングとが同期せず、バッファアンダーフロー（以下、アンダーフローという。）が発生する場合を示した図である。図の横軸は時刻を示す。図１３の１段目から３段目までの意味は、図１２の意味と同様である。
ＤＣＳ３１ａが供給するクロックの定めるところにより、送信側の同期網２１ａ中の網内装置１１ａの送信周期は（ｔ＋ｘ）秒である。ＤＣＳ３２ｂが供給するクロックの定めるところにより、受信側の同期網２２ｂ中の網内装置１１ｂによる受信バッファ読み出し周期はｔ秒である。バッファ読み出し周期ｔ秒が送信周期（ｔ＋ｘ）秒よりもｘ秒だけ短いため、バッファ読み出しタイミングは、送信タイミングに対して、１周期ごとにｘ秒ずつズレて進んでいく。
【００２７】
図１３の時刻Ｔ４１において、ＤＣＳ３１ａが供給するクロックにより網内装置１１ａが第１回のデータの送信を開始する。網内装置１１ｂは、このデータの受信と受信バッファ１０３への格納を開始する。なお、このときＤＣＳ３１ｂが供給するクロックもこのタイミングである。時刻Ｔ４１からｄ秒だけ経過すると、網内装置１１ｂは、受信バッファ１０３の読み出しを開始し、所定時間の経過後に修了する。
【００２８】
時刻Ｔ４１からｔ秒が経過した時刻Ｔ４２ａにおいて、網内装置１１ｂは、ＤＣＳ３１ｂが供給するクロックのエッジを検知する。時刻Ｔ４１から（ｔ＋ｘ）秒が経過した時刻Ｔ４２において、ＤＣＳ３１ａが供給するクロックにより、網内装置１１ａが第２回のデータの送信を開始する。網内装置１１ｂは、このデータの受信を開始して受信バッファ１０３への格納を開始する。
【００２９】
時刻Ｔ４２ａからｄ秒が経過すると、網内装置１１ｂは、受信バッファ１０３の読み出しを開始する。ｘ秒よりも遅延時間ｄ秒の方が長いので、受信バッファ１０３には第２回のデータが格納されている。
時刻Ｔ４２ａからｔ秒が経過した時刻Ｔ４３ａにおいて、網内装置１１ｂは、ＤＣＳ３１ｂが供給するクロックのエッジを検知する。時刻Ｔ４２ａからｄ秒が経過した時刻ｔ４２ｂにおいて、網内装置１１ｂは、受信バッファ１０３の読み出しを開始する。このとき、未だ受信バッファ１０３には第３回のデータが格納されておらず枯渇しているので、アンダーフローが発生して、受信バッファ１０３の読み出しを中止する。
【００３０】
時刻ｔ４２から（ｔ＋ｘ）秒が経過した時刻Ｔ４３において、ＤＣＳ３１ａが供給するクロックにより、網内装置１１ａが第３回のデータの送信を開始する。網内装置１１ｂは、このデータの受信を開始して受信バッファ１０３への格納を開始する。しかし、網内装置１１ｂは、アンダーフローが発生しているので、受信バッファ１０３のデータは破棄される。
【００３１】
時刻Ｔ４３から（ｔ＋ｘ）秒が経過した時刻Ｔ４４において、ＤＣＳ３１ａが供給するクロックにより網内装置１１ａが第４回のデータの送信を開始する。網内装置１１ｂは、このデータの受信と受信バッファ１０３への格納を開始すると共に、再同期を行う。時刻Ｔ４４からｄ秒だけ経過すると、網内装置１１ｂは、受信バッファ１０３の読み出しを開始し、所定時間の経過後に修了する。
【００３２】
時刻Ｔ４４からｔ秒が経過した時刻Ｔ４５ａにおいて、網内装置１１ｂは、ＤＣＳ３１ｂが供給するクロックのエッジを検知する。更にｘ秒が経過した時刻Ｔ４５において、ＤＣＳ３１ａが供給するクロックにより、網内装置１１ａが第５回のデータの送信を開始する。網内装置１１ｂは、このデータの受信を開始して受信バッファ１０３への格納を開始する。
時刻Ｔ４５ａからｄ秒が経過すると、網内装置１１ｂは、受信バッファ１０３の読み出しを開始する。ｘ秒よりも遅延時間ｄ秒の方が長いので、受信バッファ１０３には第５回のデータが格納されている。
【００３３】
このように、受信タイミングからバッファ読み出しタイミングまでの間には、ｄ秒の遅延時間が設定されている。しかし、受信タイミングに対するバッファ読み出しタイミングのズレは、１周期ごとにｘ秒ずつ大きくなっていくため、ジッタのみを考慮した遅延時間ｄ秒では吸収しきれない。送信周期（ｔ＋ｘ）秒よりも短い周期ｔ秒で受信バッファ１０３が読み出されていった結果、徐々に受信バッファ１０３に格納されたデータは減っていき、時刻Ｔ４３ｂに枯渇する。このとき、読み出し対象のデータが受信バッファ１０３に存在しないため、アンダーフローが発生する。網内装置１１ｂは、アンダーフロー発生時から再同期まで、受信バッファ１０３の読み出しを中止する。この間に受信したデータは処理されず、アンダーフロー発生時から再同期まで通信は中断される。このように、アンダーフローは通信品質の低下を招く。
アンダーフロー発生後、次の受信タイミングにバッファ読み出しを開始することで再同期がなされるが、受信タイミングとバッファ読み出しタイミングは、再同期後も１周期ごとにズレていく。このため、アンダーフローは、再同期後も周期的に発生し得る。
【００３４】
オーバーフロー、および、アンダーフローの発生回数を低減させる方法として、クロックを調整する方法がある（特許文献１参照）。この方法では、バッファに格納される受信データの数分ごとの格納容量の平均を評価し、受信データの処理タイミングを決定するクロックを調整する。
しかし、同期網におけるクロックの変更とは、クロックを提供するＤＣＳの設定変更を意味する。よって、ある網内装置の受信状況にあわせてクロックを変更すれば、当該網内装置の属する同期網内全ての網内装置のクロックが変更されてしまう。よって、クロックを調整して前記エラーの発生回数を低減させる方法は、同期網には適用できない。
【００３５】
本発明はこのような点を鑑みてなされたものであり、同期通信におけるバッファオーバーフローおよびバッファアンダーフローの発生間隔を拡げることで通信品質を向上させる網内装置、および、通信回線の同期制御方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００３６】
前記した課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、
網同期クロックに同期して通信データの送受信を行う網内装置であって、
前記通信データの送受信を行う送受信インタフェース部と、
前記送受信インタフェース部で受信したデータを格納する受信バッファと、
前記受信バッファに格納したデータを、前記網同期クロックに同期して読み出す読み出し部と、
前記受信バッファへの格納または読み出しで発生したエラーを検出するエラー検出部と、
前記エラー検出部の検出したエラーの種類に基づいて、前記網同期クロックから前記受信バッファのデータ読み出しまでの遅延時間を調整する遅延時間調整部と、を備えること、
を特徴とする網内装置とした。
【００３７】
前記した課題を解決するため、請求項５に記載の発明は、
網同期クロックに同期して通信データの送受信を行う、通信回線の同期制御方法であって、
前記通信データを受信したデータを受信バッファに格納する格納ステップと、
前記格納ステップ中に発生したエラーを検出する格納エラー検出ステップと
前記受信バッファに格納されたデータを、前記網同期クロックに同期して読み出す読み出しステップと、
前記読み出しステップ中に発生したエラーを検出する読み出しエラー検出ステップと、
前記格納エラー検出ステップまたは前記読み出しエラー検出ステップ中に検出されたエラーの種類に基づいて、前記網同期クロックから前記受信バッファのデータ読み出しまでの遅延時間を調整する遅延時間調整ステップと、を備えること、
を特徴とする通信回線の同期制御方法とした。
【００３８】
このようにすることで、同期通信におけるバッファオーバーフローおよびバッファアンダーフローの発生間隔を拡げることで通信品質を向上させることができる。
【００３９】
前記した課題を解決するため、請求項２に記載の発明は、
前記遅延時間調整部は、
前記エラー検出部がバッファオーバーフローを検出した場合、前記遅延時間を、バッファオーバーフロー検出前に設定していた時間より短く、かつ、データ受信のジッタより長くなるよう調整すること、
を特徴とする請求項１に記載の網内装置とした。
【００４０】
前記した課題を解決するため、請求項６に記載の発明は、
前記遅延時間調整ステップにおいて、
前記格納エラー検出ステップ中にバッファオーバーフローを検出した場合、前記遅延時間を、バッファオーバーフロー検出前に設定していた時間より短く、かつ、データ受信のジッタより長くなるよう調整すること、
を特徴とする請求項５に記載の通信回線の同期制御方法とした。
【００４１】
このようにすることで、オーバーフローの発生回数を低減させ、通信品質を向上することを可能とする。
【００４２】
前記した課題を解決するため、請求項３に記載の発明は、
前記遅延時間調整部は、
前記エラー検出部がバッファアンダーフローを検出した場合、前記遅延時間を、バッファアンダーフロー検出前に設定していた時間より長く、かつ、前記受信バッファの深度分のデータ送信時間より短くなるよう調整すること、
を特徴とする請求項１に記載の網内装置とした。
【００４３】
前記した課題を解決するため、請求項７に記載の発明は、
前記遅延時間調整ステップにおいて、
前記読み出しエラー検出ステップ中にバッファアンダーフローが検出された場合、前記遅延時間を、前記バッファアンダーフローの検出前に設定していた時間より長く、かつ、前記受信バッファの深度分のデータ送信時間より短くなるよう調整すること
を特徴とする請求項５に記載の通信回線の同期制御方法。
とした。
【００４４】
このようにすることで、アンダーフローの発生回数を低減させ、通信品質を向上することを可能とする。
【００４５】
前記した課題を解決するため、請求項４に記載の発明は、
前記エラー検出部がエラーを検出した場合に、受信バッファの深度を調整するバッファ深度調整部を備えること、
を特徴とする請求項１に記載の網内装置とした。
【００４６】
前記した課題を解決するため、請求項８に記載の発明は、
前記格納エラー検出ステップまたは前記読み出しエラー検出ステップ中にエラーが検出された場合に、受信バッファの深度を調整するバッファ深度調整ステップを備えること、
を特徴とする請求項５に記載の通信回線の同期制御方法とした。
【００４７】
このようにすることで、エラー発生時、必要に応じて受信バッファを適切な深度に調整できる。これにより、エラーの発生回数を低減させ、通信品質を向上することを可能とする。
【発明の効果】
【００４８】
本発明によれば、同期通信におけるバッファオーバーフローおよびバッファアンダーフローの発生回数を低減させ、通信品質を向上させる網内装置、および、通信回線の同期制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】送信側と受信側の網内装置でクロックが同期しない場合のネットワーク構成例を示す図である。
【図２】第１の実施形態に係る網内装置の構成例を示す機能ブロック図である。
【図３】第１の実施形態に係る、データの受信タイミングとバッファ読み出しタイミングとが同期せずオーバーフローが発生する場合を示した図である。
【図４】第１の実施形態に係る、データの受信タイミングとバッファ読み出しタイミングとが同期せずアンダーフローが発生する場合を示した図である。
【図５】第１の実施形態に係る通信回線の同期制御方法のフローチャートである。
【図６】第２の実施形態に係る網内装置の構成例を示す機能ブロック図である。
【図７】第２の実施形態に係る通信回線の同期制御方法のフローチャートである。
【図８】比較例１に係る同期網のネットワーク構成例を示す図である。
【図９】比較例２に係る同期網と非同期網を含むネットワーク構成例を示す図である。
【図１０】比較例１，２に係る網内装置の構成例を示す機能ブロック図である。
【図１１】比較例１，２に係る、データの受信タイミングとバッファ読み出しタイミングとが同期した正常系を示した図である。
【図１２】従来の網内装置における、データの受信タイミングとバッファ読み出しタイミングとが同期せずオーバーフローが発生する場合を示した図である。
【図１３】従来の網内装置における、データの受信タイミングとバッファ読み出しタイミングとが同期せずアンダーフローが発生する場合を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
次に、本発明を実施するための形態（以下、「本実施形態」と称する。）における、網内装置１１ａ等について説明する。
図２は、第１の実施形態に係る網内装置１１ａの構成例を示す機能ブロック図である。なお、網内装置１１ｂの構成例も同様である。以降、網内装置１１ａ，１１ｂを単に網内装置１１と記載することもある。
【００５１】
網内装置１１は、ＳＤＨのような高速デジタルインタフェースを終端し、データの送受信を行う送受信インタフェース部１０１を備える。
網内装置１１は、書き込み部１０２と、受信バッファ１０３と、読み出し部１０４と、エラー検出部１０９と、遅延時間調整部１１０と、メモリ部１０５とを備える。網内装置１１は、書き込み部１０６と、送信バッファ１０７と、読み出し部１０８とを備える。
書き込み部１０２は、受信バッファ１０３に、送受信インタフェース部１０１が受信したデータを書き込む。受信バッファ１０３は、送受信インタフェース部１０１が受信したデータを格納するものであり、このデータは書き込み部１０２によって書き込まれる。読み出し部１０４は、受信バッファ１０３に格納された受信データを読み出してメモリ部１０５に書き込む。
エラー検出部１０９は、受信バッファ１０３への書き込みと読み出しで発生したエラーを検出する。遅延時間調整部１１０は、エラー検出部１０９が検出したエラーの種類に基づいて、ＤＣＳ３１のクロックから受信バッファ１０３のデータ読み出しまでの遅延時間を調整する。
更に、書き込み部１０６は、メモリ部１０５に格納された送信データを送信バッファ１０７に書き込む。送信バッファ１０７は、書き込み部１０６によって送信データが書き込まれることにより、この送信データを格納する。読み出し部１０８は、送信バッファ１０７から送信データを読み出して、送受信インタフェース部１０１を介して外部に送信する。
【００５２】
図３は、第１の実施形態に係る、受信タイミングとバッファ読み出しタイミングとが同期せずオーバーフローが発生する場合を示した図である。図３のＴ１〜Ｔ３ａまでの動作は、図１２のＴ３１〜Ｔ３３ａの動作と同様であり、時刻Ｔ３において、オーバーフローが発生する。これにより、第３回のデータは処理されなくなる。
時刻Ｔ４において、ＤＣＳ３１ａが供給するクロックにより網内装置１１ａが第４回のデータの送信を開始する。網内装置１１ｂは、このデータの受信と受信バッファ１０３への格納を開始し、このタイミングで再同期する。時刻Ｔ４から更にＤ１秒が経過すると、網内装置１１ｂは、受信バッファ１０３の読み出しを開始する。
時刻Ｔ５において、ＤＣＳ３１ａが供給するクロックにより網内装置１１ａが第５回のデータの送信を開始する。網内装置１１ｂは、このデータの受信を開始して受信バッファ１０３への格納を開始する。
時刻Ｔ５からｙ秒が経過した時刻Ｔ５ａにおいて、網内装置１１ｂは、ＤＣＳ３１ｂが供給するクロックのエッジを検知する。時刻Ｔ５ａから更にＤ１秒が経過すると、網内装置１１ｂは、受信バッファ１０３の読み出しを開始する。
【００５３】
オーバーフローは、バッファ読み出しタイミングが送信タイミングに対して遅すぎることにより生じている。そこで、第１の実施形態では、エラー検出部１０９によりオーバーフローが検出された場合、遅延時間調整部１１０によって、バッファ読み出し遅延時間を、元の遅延時間ｄ秒より短いＤ１秒に調整する。これにより、受信バッファ１０３の読み出しタイミングが送信タイミングに対して遅れていくことを補償できる。そして、オーバーフローの発生周期を拡げることで発生回数を低減させ、通信品質を向上させることができる。
【００５４】
このように、遅延時間の短縮によってオーバーフローの発生回数を低減できる。しかし、遅延時間にはジッタの吸収という役割があるため、遅延時間を除くことはできない。
よって、遅延時間Ｄ１秒はジッタより長く、かつｄ秒より短い範囲で調整するとよい。ジッタの値については、同期網の構成から理論的に導出しておくか、または経験則から予め導出しておくとよい。
遅延時間Ｄ１秒の値としては、ジッタを吸収可能な最小値を設定すると、最もオーバーフローの発生回数を低減させる効果が高くなる。
【００５５】
図４は、第１の実施形態に係る、データの受信タイミングとバッファ読み出しタイミングとが同期せずアンダーフローが発生する場合を示した図である。図４の構成は図１３と同様であり、時刻Ｔ１３ｂにおいて、アンダーフローが発生する。
【００５６】
時刻Ｔ１２から（ｔ＋ｘ）秒が経過した時刻Ｔ１３において、ＤＣＳ３１ａが供給するクロックにより、網内装置１１ａが第３回のデータの送信を開始する。網内装置１１ｂは、このデータの受信を開始して受信バッファ１０３への格納を開始する。しかし、網内装置１１ｂは、アンダーフローが発生しているので、受信バッファ１０３のデータは破棄される。
【００５７】
時刻Ｔ１３から（ｔ＋ｘ）秒が経過した時刻Ｔ１４において、ＤＣＳ３１ａが供給するクロックにより網内装置１１ａが第４回のデータの送信を開始する。網内装置１１ｂは、このデータの受信と受信バッファ１０３への格納を開始すると共に、再同期を行う。時刻Ｔ１４からＤ２秒だけ経過すると、網内装置１１ｂは、受信バッファ１０３の読み出しを開始し、所定時間の経過後に修了する。
【００５８】
時刻Ｔ１４からｔ秒が経過した時刻Ｔ１５ａにおいて、網内装置１１ｂは、ＤＣＳ３１ｂが供給するクロックのエッジを検知する。更にｘ秒が経過した時刻Ｔ１５において、ＤＣＳ３１ａが供給するクロックにより、網内装置１１ａが第５回のデータの送信を開始する。網内装置１１ｂは、このデータの受信を開始して受信バッファ１０３への格納を開始する。
時刻Ｔ１５ａからＤ２秒が経過すると、網内装置１１ｂは、受信バッファ１０３の読み出しを開始する。ｘ秒よりも遅延時間Ｄ２秒の方が長いので、受信バッファ１０３には第５回のデータが格納されている。
【００５９】
アンダーフローは、受信バッファ読み出し開始が送信開始時に対して早すぎることにより生じている。そこで、第１の実施形態では、エラー検出部１０９によりアンダーフローが検出された場合、遅延時間調整部１１０によって、バッファ読み出しタイミングの遅延時間を、元の遅延時間ｄ秒より長いＤ２秒に調整する。これにより、バッファ読み出しタイミングが受信タイミングに対して早まっていくことを補償し、アンダーフローの発生間隔を拡げることで発生回数を低減させ、通信品質を向上させることができる。
【００６０】
このように、アンダーフローの発生回数は遅延時間の延長によって低減できる。しかし、遅延時間Ｄ２が、受信バッファ１０３の深度分のデータの送信時間を超えた場合、書き込み部１０２は、満杯の受信バッファ１０３に受信データを書き込むことになり、オーバーフローの原因となる。
第１の実施形態において、受信バッファ１０３の深度分のデータの送信時間は、送信周期ｔ秒と等しい。よって、遅延時間Ｄ２秒は、ｄ秒より長く、かつ、送信周期ｔ秒より短くなるように調整するとよい。
Ｄ２の値として受信バッファ１０３の深度分のデータの送信時間を設定した場合が、最もアンダーフローの発生回数低減効果が高い。
【００６１】
図５は、第１の実施形態に係る通信回線の同期制御方法のフローチャートである。
まず、エラー検出部１０９は、受信バッファ１０３における書き込み、読み出しの監視を開始する（ステップＳ５０１）。
送受信インタフェース部１０１が受信データを受信すると（ステップＳ５０２）、書き込み部１０２は、この受信データを受信バッファ１０３に書き込む（ステップＳ５０３）。
【００６２】
次いでエラー検出部１０９が、受信バッファ１０３への書き込みに伴うオーバーフロー発生を検知した場合を考える（ステップＳ５０４：Ｙｅｓ）。遅延時間調整部１１０は、バッファ読み出しタイミングの遅延時間を、オーバーフロー検出前に設定していた時間より短く、かつ、ジッタより長くなるよう調整する（ステップＳ５０５）。その後、書き込み部１０２と読み出し部１０４は、次のデータ受信のタイミングで再同期する（ステップＳ５０６）。
【００６３】
エラー検出部１０９がオーバーフロー発生を検出しなかった場合（ステップＳ５０４：Ｎｏ）、読み出し部１０４は、受信バッファ１０３からデータを読み出してメモリ部１０５に格納する（ステップＳ５０７）。
【００６４】
エラー検出部１０９が受信バッファ１０３の読み出しに伴うアンダーフロー発生を検知した場合を考える（ステップＳ５０８：Ｙｅｓ）。このとき読み出し部１０４は、遅延時間を、アンダーフロー検出前に設定していた時間より長く、かつ、受信バッファ１０３の深度分のデータの送信時間より短くなるよう調整する（ステップＳ５０９）。
【００６５】
エラー検出部１０９がアンダーフロー発生を検知しなかった場合を考える（ステップＳ５０８：Ｎｏ）。このとき読み出し部１０４は、読み出した受信データをメモリ部１０５に書き込んだ後（ステップＳ５１０）、再び次の周期のデータの受信を開始する。
【００６６】
このようにすることで、送信周期がバッファ読み出し周期よりも長かった場合は、遅延時間の延長により、バッファ読み出しタイミングが受信タイミングに対して早まっていくことを補償し、アンダーフローの発生回数を低減させ、通信品質を向上させることができる。
送信周期がバッファ読み出し周期よりも短かった場合は、遅延時間の短縮により、バッファ読み出しタイミングが受信タイミングに対して遅れていくことを補償し、オーバーフローの発生回数を低減させ、通信品質を向上させることができる。
【００６７】
図６は、第２の実施形態に係る網内装置１１Ａの構成例を示す機能ブロック図である。
第２の実施形態において、網内装置１１Ａは、第１の実施形態における網内装置１１と同様な構成に加えて、バッファ深度調整部１１１を備える。バッファ深度調整部１１１は、エラー検出部１０９がエラーを検出した場合に、受信バッファ１０３の深度を調整する。
【００６８】
受信バッファ１０３の深度が大きければ、受信バッファ１０３が満杯になるまでの時間も伸びる。受信バッファ１０３の深度は、網内装置１１Ａが１送信周期内に受信する受信データを保存可能な深度以上とすることができる。例えば、網内装置１１Ａが１回の送受信周期内に受信する受信データを保存可能な深度のｎ倍とすることもできる。このように予め設定しておけば、オーバーフロー発生周期はｎ倍となる。受信バッファ読み出し開始の遅延時間を最小化せずとも、最小化したときと同様のオーバーフローの発生回数の低減効果が期待でき、突発的に長いジッタが発生した場合等に対応できる。
ただし一般的に受信バッファ１０３の深度を増せば、データの遅延が大きくなるという問題も生じる。よって、受信バッファ１０３の適切な深度は、同期網の構成から理論的に導出しておくか、または経験則から予め導出しておくとよい。
【００６９】
受信バッファ１０３の深度が大きければ、受信バッファ１０３が枯渇するまでの時間も伸びる。受信バッファ１０３の深度は、網内装置１１Ａが１送信周期内に受信する受信データを保存可能な深度とすることができる。
例えば、受信バッファ１０３の深度は、網内装置１１Ａが１回の送受信周期内に受信する受信データを保存可能な深度のｎ倍とすることもできる。このように予め設定しておけば、前記遅延時間Ｄ２秒は、ｄ秒より長く、かつ、ｔ×ｎ秒より短く調整することができる。長時間のバッファ読み出しタイミングの遅延時間の設定を可能にすることで、アンダーフローの発生間隔を更に広げることができる。
ただし一般的に受信バッファ１０３の深度を増せば、データの遅延が大きくなるという問題も生じる。よって、受信バッファ１０３の適切な深度は、同期網の構成から理論的に導出しておくか、または経験則から予め導出しておくとよい。
【００７０】
受信バッファ１０３の深度が大きければ、受信バッファ１０３が満杯になるまでの時間も伸びる。よって、オーバーフロー発生時、バッファ深度調整部１１１で受信バッファ１０３の深度を調整することで、オーバーフロー発生回数を低減することができる。バッファ読み出しタイミングの遅延時間を最短化せずとも、最短化したときと同様のオーバーフローの発生回数低減効果が期待でき、突発的に長いジッタが発生した場合等に対応できる。
第２の実施形態によれば、受信バッファ１０３の深度を予め増やすのではなく、オーバーフローが発生したとき、必要に応じて受信バッファ１０３を適切な深度に調整できる。第２の実施形態では、受信バッファ１０３の深度の不要な増加によるデータの遅延の発生を回避しつつ、より効率的にオーバーフローの発生回数を低減できる。
【００７１】
受信バッファ１０３の深度が大きければ、受信バッファ１０３が枯渇するまでの時間も伸びる。よって、アンダーフロー発生時に、バッファ深度調整部１１１で受信バッファ１０３の深度を調整することで、バッファ読み出しタイミングの遅延時間の上限を伸ばすこともできる。
第２の実施形態によれば、受信バッファ１０３の深度を予め増やすのではなく、アンダーフローが発生したとき、必要に応じて受信バッファ１０３を適切な深度に調整できる。第２の実施形態では、受信バッファ１０３の深度の不要な増加によるデータの遅延の発生を回避しつつ、より効率的にアンダーフローの発生回数を低減できる。
【００７２】
図７は、第２の実施形態に係る通信回線の同期制御方法のフローチャートである。図５に示したフローチャートと同一の要素には同一の符号を付与している。
ステップＳ５０１〜Ｓ５０４の処理は、第１の実施形態と同様である。
エラー検出部１０９が受信バッファ１０３への書き込みに伴うオーバーフロー発生を検知した場合（ステップＳ５０４：Ｙｅｓ）、バッファ深度調整部１１１は、受信バッファ１０３の深度を増やす（ステップＳ５０５Ａ）。その後、遅延時間調整部１１０は、バッファ読み出しタイミングの遅延時間を、オーバーフロー検出前に設定していた時間より短く、かつ、ジッタより長くなるよう調整する（ステップＳ５０５Ｂ）。
【００７３】
エラー検出部１０９が受信バッファ１０３の読み出しに伴うアンダーフロー発生を検知した場合（ステップＳ５０８：Ｙｅｓ）、バッファ深度調整部１１１は、受信バッファ１０３の深度を増やす（ステップＳ５０９Ａ）。その後、読み出し部１０４は、遅延時間を、アンダーフロー検出前に設定していた時間より長く、かつ、受信バッファ１０３の深度分のデータの送信時間より短くなるよう調整する（ステップＳ５０９Ｂ）。受信バッファ１０３の深度を増やしているので、遅延時間を更に長くすることができる。
【００７４】
第２の実施形態によれば、受信バッファ１０３の深度を予め増やすのではなく、エラーが発生したとき、必要に応じて受信バッファ１０３を適切な深度に調整できる。受信バッファ１０３の深度の不要な増加によるデータの遅延の発生を回避しつつ、より効率的にオーバーフローおよびアンダーフローの発生回数を低減できる。
【００７５】
上記実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に記載したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されない。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
また、前記した機構や構成は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての機構や構成を示しているとは限らない。
【００７６】
以上説明したように、本実施形態に係る網内装置、または、通信回線の同期制御方法によれば、同期通信におけるバッファオーバーフローまたはバッファアンダーフローの発生回数を低減させ、通信品質を向上させることが可能となる。
【符号の説明】
【００７７】
１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ  網内装置
１０１                                  送受信インタフェース部
１０２                                  書き込み部（受信バッファ書き込み部）
１０３                                  受信バッファ
１０４                                  読み出し部（受信バッファ読み出し部）
１０５                                  メモリ部（上位メモリ部）
１０６                                  書き込み部（送信バッファ書き込み部）
１０７                                  送信バッファ
１０８                                  読み出し部（送信バッファ読み出し部）
１０９                                  エラー検出部
１１０                                  遅延時間調整部
１１１                                  バッファ深度調整部
２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ，２２ｃ  同期網
２３                                    非同期網
３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ          ＤＣＳ
４１ａ，４１ｂ                          端末
【図１】
2018207331.tif 000003
【図２】
2018207331.tif 000004
【図３】
2018207331.tif 000005
【図４】
2018207331.tif 000006
【図５】
2018207331.tif 000007
【図６】
2018207331.tif 000008
【図７】
2018207331.tif 000009
【図８】
2018207331.tif 000010
【図９】
2018207331.tif 000011
【図１０】
2018207331.tif 000012
【図１１】
2018207331.tif 000013
【図１２】
2018207331.tif 000014
【図１３】
2018207331.tif 000015