(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信データの送信処理または受信処理を第一の信号処理と第二の信号処理に分け、第一の信号処理を実行する１次信号処理部と第二の信号処理を実行する２次信号処理部とを備え、前記２次信号処理部が前記１次信号処理部から転送されたデータに対して第２の信号処理を施した後に前記１次信号処理部に転送する通信装置であって、
前記１次信号処理部は、前記データに要求される要求遅延時間に基づいて、前記通信データのうち前記２次信号処理部に転送せず自身で第２の信号処理を施す通信データを決定する判定作業を行う判定部を有することを特徴とする通信装置。
【請求項２】
前記判定部は、データのデータ種別ごとに要求される要求遅延時間に基づいて、前記判定作業を行うことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】
通信データの送信処理または受信処理を第一の信号処理と第二の信号処理に分け、第一の信号処理を実行する１次信号処理部と第二の信号処理を実行する２次信号処理部とを備える通信装置で、
前記２次信号処理部が前記１次信号処理部から転送されたデータに対して第２の信号処理を施した後に前記１次信号処理部に転送する通信方法であって、
前記１次信号処理部が、前記データに要求される要求遅延時間に基づいて、前記通信データのうち前記２次信号処理部に転送せず自身で第２の信号処理を施す通信データを決定する判定手順を行うことを特徴とする通信方法。
【請求項４】
通信データの送信処理または受信処理を第一の信号処理と第二の信号処理に分け、第一の信号処理を実行する１次信号処理部と第二の信号処理を実行する２次信号処理部とを備え、前記２次信号処理部が前記１次信号処理部から転送されたデータに対して第２の信号処理を施した後に前記１次信号処理部に転送する通信装置のうち、前記１次信号処理部をコンピュータに実現させるプログラムであって、
前記コンピュータに、前記データに要求される要求遅延時間に基づいて、前記通信データのうち前記２次信号処理部に転送せず自身で第２の信号処理を施す通信データを決定させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信システムにおいて送信処理又は受信処理を行う通信装置、通信方法、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
光アクセスネットワークでは、光通信端末間で光信号をやり取りすることで通信が行われる。送信側の光通信端末は、送りたいデータに対して各種信号処理を施した後、光信号へ変換して信号を送信し、受信側の光通信端末は、受信した光信号を電気信号へ変換し、各種信号処理を施すことで信号を取り出す。例えば光アクセスネットワークでは図１に示すＰＯＮシステムが広く採用されている。ＰＯＮシステムでは、誤り訂正符号化・復号化、暗号化・復号化、フレーム化・デフレーム化等がＯＬＴやＯＮＵの信号処理に該当する。
【０００３】
光通信における信号処理をコンピュータのＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）やＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）で処理させる事が検討されている（例えば、非特許文献１を参照。）。例えばＧＥ−ＰＯＮ及び１０Ｇ−ＥＰＯＮでは、受信感度改善のため、リードソロモン符号と呼ばれる誤り訂正符号が用いられる。１０Ｇ−ＥＰＯＮでは、２２３ｂｙｔｅのデータに対して誤り訂正符号化を施し、２５５ｂｙｔｅの誤り訂正符号化されたデータを出力する。誤り訂正符号化処理をＣＰＵまたはＧＰＵで行う場合、複数の２２３ｂｙｔｅのデータをバッファリングし、これら２２３ｂｙｔｅのデータを各コアへ入力し、各コアで並列処理を行うことで、高速処理を実現する。
【０００４】
一般的に、逐次処理性能はＧＰＵと比べＣＰＵの方が高いが、並列演算性能はＧＰＵの方が高い等、得意不得意がある。このため、ＣＰＵとＧＰＵの二つを信号処理に用いることが検討されており、ＧＰＵはＣＰＵより転送されたデータに対して一部の信号処理を行い演算結果をＣＰＵへ返す。この時、ＣＰＵ−ＧＰＵ間の通信は、ＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓ等のＩＯバス、または両者で共有された記憶装置を介して行われる。
【０００５】
以下では、送信したいデータ系列（入力データ系列）に対して信号処理を行う１次信号処理部と、該１次信号処理部から転送されたデータに対して信号処理を行い演算結果を１次信号処理部へ伝送する２次信号処理部を有する、通信装置の送受信方法を、基本技術とよぶ。図２は、基本技術の装置である光通信端末の構成例を説明する図である。
【０００６】
光通信端末は、データが入力された際、該データに対して送信処理を施す１次信号処理部１１と、１次信号処理部から受信したデータに対して信号処理を施す２次信号処理部１２と、１次信号処理部の出力するデジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換部１３と、Ｄ／Ａ変換部の出力するアナログ電気信号を光信号へ変換するＥ／Ｏ変換部１４とを有する。
【０００７】
また光通信端末は、光信号を受信した際、光信号を電気信号へ変換するＯ／Ｅ変換部２４と、Ｏ／Ｅ変換部の出力するアナログ信号をデジタル信号へ変換するＡ／Ｄ変換部２３と、Ａ／Ｄ変換部の出力するデジタル信号に対して信号処理を施す１次信号処理部２１と、１次信号処理部から受信したデータに対して信号処理を施す２次信号処理部２２とを有する。
【０００８】
例えば、１次信号処理部（１１、２１）はＣＰＵ、２次信号処理部（１２、２２）はＧＰＵである。また、ＰＯＮシステムの場合、光通信端末は、ＯＬＴまたはＯＮＵである。
【０００９】
図３は、基本技術の１次信号処理部（１１、２１）及び２次信号処理部（１２、２２）の構成を説明する図である。
【００１０】
１次信号処理部（１１、２１）は、入力データ系列に対して信号処理を行う信号処理部（＃１）３１と、信号処理部＃１の出力を貯めるバッファ部３２と、バッファ部より所定のサイズのデータを取り出して２次信号処理部へ転送し、また２次信号処理部より演算結果を受信する送受信部３３と、２次信号処理部より受信した演算結果に対して信号処理を施す信号処理部（＃３）３４と、を有する。
【００１１】
２次信号処理部（１２、２２）は、１次信号処理部より転送されたデータに対して信号処理を施す信号処理部（＃２）３６と、信号処理部＃２の出力を貯めるバッファ部３７と、１次信号処理部より転送されたデータを受信し、またバッファ部より所定のサイズの演算結果を取り出して１次信号処理部へ伝送する送受信部３５と、を有する。
【００１２】
信号処理部＃１、＃２、＃３は、それぞれ別の信号処理を行う。送信または受信に必要な信号処理のうち、最初から第一の途中までを１次信号処理部が行い、前記第一の途中から前記第二の途中までを２次信号処理部が行い、前記第二の途中から最後までを１次信号処理部が行う場合、図３の通り信号処理部＃１〜＃３が必要である。また、送信または受信に必要な信号処理のうち、最初から途中までを１次信号処理部が行い、前記途中から最後までを２次信号処理部が行う場合、信号処理部＃３は不要である。一方、送信または受信に必要な信号処理のうち、最初から途中までを２次信号処理部が行い、前記途中から最後までを１次信号処理部が行う場合、信号処理部＃１は不要である。例えば送信に必要な信号処理がフレーム化・符号化の二つであった場合、フレーム化を１次信号処理部、符号化を２次信号処理部で行えば、信号処理部＃３は不要であるし、フレーム化を２次信号処理部、符号化を１次信号処理部で行えば、信号処理部＃１は不要である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】山田義朗、他、“エラスティック光ネットワークに向けた可変冗長度ＦＥＣの提案とＧＰＵによる実装・評価”、ＩＥＩＣＥ  ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  ｒｅｐｏｒｔ  ＣＳ２０１２−１３５，  ｐｐ．１９３−１９８，  Ｍａｒ．  ２０１３．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
図４は、１次信号処理部から２次信号処理部へのデータ転送サイズとスループットの関係を説明する図である。スループットは、データ転送サイズを、１次信号処理部より転送されたデータが信号処理を施されて１次信号処理部へ戻ってくるまでの時間（２次信号処理部遅延時間）で割った値である。
【００１５】
１次信号処理部から２次信号処理部へのデータ転送サイズが増大するほど、転送に伴うオーバーヘッドが相対的に小さくなるためスループットは向上するが、バッファリングに伴い遅延時間が増大する。つまり、基本技術には、スループット向上のためにデータ転送サイズの増加を図ると、ＶｏＩＰ等の要求遅延時間が小さいデータについても遅延時間が増大して要求遅延時間を満足することが困難になるという課題があった。
【００１６】
そこで、本発明は、上記課題を解決するために、複数の信号処理部で信号処理を行う際に要求遅延時間が小さいデータの要求遅延時間を満足しつつ全体のスループットを向上させることができる通信装置、通信方法、及びプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明に係る通信装置及び通信方法は、上記目的を達成するために、要求遅延時間の厳しいデータを２次信号処理部へ送らず、１次信号処理部で処理することにより、データ転送に伴う遅延時間を低減し、低遅延での通信を実現することとした。
【００１８】
具体的には、本発明に係る通信装置は、通信データの送信処理または受信処理を第一の信号処理と第二の信号処理に分け、第一の信号処理を実行する１次信号処理部と第二の信号処理を実行する２次信号処理部とを備え、前記２次信号処理部が前記１次信号処理部から転送されたデータに対して第２の信号処理を施した後に前記１次信号処理部に転送する通信装置であって、
前記１次信号処理部は、前記データに要求される要求遅延時間に基づいて、前記通信データのうち前記２次信号処理部に転送せず自身で第２の信号処理を施す通信データを決定する判定作業を行う判定部を有することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明に係る通信方法は、通信データの送信処理または受信処理を第一の信号処理と第二の信号処理に分け、第一の信号処理を実行する１次信号処理部と第二の信号処理を実行する２次信号処理部とを備える通信装置で、
前記２次信号処理部が前記１次信号処理部から転送されたデータに対して第２の信号処理を施した後に前記１次信号処理部に転送する通信方法であって、
前記１次信号処理部が、前記データに要求される要求遅延時間に基づいて、前記通信データのうち前記２次信号処理部に転送せず自身で第２の信号処理を施す通信データを決定する判定手順を行うことを特徴とする。
【００２０】
本発明では、遅延時間に対する要求の厳しいデータを２次信号処理部へ転送せず１次信号処理部で処理するため、遅延時間を転送時間分短縮できる。このため、本発明は、遅延時間に対する要求の厳しいデータについて要求遅延時間を満たす低遅延な信号処理ができる。一方、本発明は、遅延時間に対する要求の緩いデータを１次信号処理部と２次信号処理部とで処理を分担するため、スループットが向上する。このため、本発明は、遅延時間に対する要求の緩いデータについて高いスループットの信号処理を実現することができる。
【００２１】
従って、本発明は、複数の信号処理部で信号処理を行う際に要求遅延時間が小さいデータの要求遅延時間を満足しつつ全体のスループットを向上させることができる通信装置及び通信方法を提供することができる。
【００２２】
本発明に係る通信装置の前記判定部は、データのデータ種別ごとに要求される要求遅延時間に基づいて、前記判定作業を行うとしてもよい。
【００２３】
本発明に係る通信装置の前記判定部は、前記判定作業を所定時に行い、バッファに蓄積された第１の信号処理を施した通信データの中に、任意値より小さい要求遅延時間の通信データが含まれる場合、前記バッファに含まれる全ての通信データを前記１次信号処理部で第２の信号処理を施すことを決定するとしてもよい。
【００２４】
本発明に係る通信装置の１次信号処理部および２次信号処理部は、それぞれＣＰＵまたはＧＰＵとプログラムによっても実現でき、プログラムを記録媒体に記録することも、ネットワークを通して提供することも可能である。
ＣＰＵを１次信号処理部として機能させるプログラムは、通信データの送信処理または受信処理を第一の信号処理と第二の信号処理に分け、第一の信号処理を実行する１次信号処理部と第二の信号処理を実行する２次信号処理部とを備え、前記２次信号処理部が前記１次信号処理部から転送されたデータに対して第２の信号処理を施した後に前記１次信号処理部に転送する通信装置のうち、前記１次信号処理部をコンピュータに実現させるプログラムであって、
前記コンピュータに、前記データに要求される要求遅延時間に基づいて、前記通信データのうち前記２次信号処理部に転送せず自身で第２の信号処理を施す通信データを決定させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明は、複数の信号処理部で信号処理を行う際に要求遅延時間が小さいデータの要求遅延時間を満足しつつ全体のスループットを向上させることができる通信装置、通信方法、及びプログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】ＰＯＮシステムの構成を説明する図である。
【図２】基本技術の光通信端末の構成を説明する図である。
【図３】基本技術の１次信号処理部及び２次信号処理部の構成を説明する図である。
【図４】１次信号処理部から２次信号処理部へのデータ転送サイズとスループットの関係を説明する図である。
【図５】本発明に係る通信装置の構成を説明する図である。
【図６】本発明に係る通信装置の構成を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。  
【００２８】
（実施形態１）
本実施形態の通信装置は、通信データの送信処理または受信処理を第一の信号処理と第二の信号処理に分け、第一の信号処理を実行する１次信号処理部と第二の信号処理を実行する２次信号処理部とを備え、前記２次信号処理部が前記１次信号処理部から転送されたデータに対して第２の信号処理を施した後に前記１次信号処理部に転送する通信装置であって、
前記１次信号処理部は、前記データに要求される要求遅延時間に基づいて、前記通信データのうち前記２次信号処理部に転送せず自身で第２の信号処理を施す通信データを決定する判定作業を行う判定部を有することを特徴とする。
特に、前記判定部は、データのデータ種別ごとに要求される要求遅延時間に基づいて、前記判定作業を行うことを特徴とする。
【００２９】
具体的には、本通信装置は、データ系列の種類に応じて振分けを行い、遅延時間に対する要求の緩いデータ（データ＃１）は２次信号処理部へ転送し、遅延時間に対する要求の厳しいデータ（データ＃２）は２次信号処理部へ転送せずに１次信号処理部で処理を行う。
【００３０】
図５は、本実施形態の通信装置１０１の構成を説明する図である。通信装置１０１は、１次信号処理部４１と２次信号処理部４２を備える。２次信号処理部４２は、図２及び図３で説明した２次信号処理部（１２、２２）と同じである。
【００３１】
１次信号処理部４１は、図３で説明した１次信号処理部（１１、１２）の構成に、データ系列の種類に応じてデータの出力先を切換えるデータ振分け部６１と、データ＃２に対して信号処理を行う信号処理部（＃２）６４を有する。データ振分部６１が前記判定部に相当する。信号処理部（＃２）６４は、２次信号処理部４２が有する信号処理部（＃２）と同じ機能を有する。つまり、信号処理部（＃２）６４は、図２及び図３で説明した信号処理部（＃２）と同じ機能である。
【００３２】
通信装置１０１がＯＬＴまたはＯＮＵであると想定する。この時データ振分け部６１は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）フレームに格納されているＣｏＳ（Ｃｌａｓｓ  ｏｆ  Ｓｅｒｖｉｃｅ）値や、ＩＰヘッダに格納されているＴｏＳ（Ｔｙｐｅ  ｏｆ  Ｓｅｒｖｉｃｅ）値でデータ種別を識別する。データ種別が判別できれば予め設定された対応表などで当該データが要求する要求遅延時間が判別できる。例えば、データ振分け部６１は、ＴｏＳ値またはＣｏＳ値とアプリケーション（要求遅延時間を含む）の対応表を基に、ＶｏＩＰ等のアプリケーションと判定されたデータをデータ＃２とし、それ以外のデータをデータ＃１と判断する。そして、データ振分け部６１は、データ＃１と判断したデータをバッファ部５２へ出力し、データ＃２と判断したデータを信号処理部（＃２）６４へ出力する。いずれのアプリケーションのデータをデータ＃２と判断するかについては、予め設定しておく、あるいは基準遅延時間を設定しておき要求遅延時間との比較で判断するとしてもよい。
【００３３】
バッファ部５２に出力されたデータ＃１は要求遅延時間が緩いので、通信装置１０１は、基本技術で説明したように１次信号処理部４１と２次信号処理部４２で信号処理を分担し、スループットを向上させる。一方、データ＃２は要求遅延時間が厳しいので、通信装置１０１は、１次信号処理部４１と２次信号処理部４２との間の転送時間を削減するため２次信号処理部４２へ転送せず、１次信号処理部４１で全ての信号処理を行い、遅延時間の短縮を図る。
【００３４】
（実施形態２）
本実施形態の通信装置は、実施形態１の通信装置１０１と次の点で異なる。前記判定部は、前記判定作業を所定時に行い、バッファに蓄積された第１の信号処理を施した通信データの中に、任意値より小さい要求遅延時間の通信データが含まれる場合、前記バッファに含まれる全ての通信データを前記１次信号処理部で第２の信号処理を施すことを決定することを特徴とする。
【００３５】
具体的には、本通信装置は、次に２次信号処理部へ転送する予定のデータの中に、遅延時間に対する要求の厳しいデータ（データ＃２）が含まれていない場合、前記データを２次信号処理部へ転送し、データ＃２が含まれている場合、前記データを２次信号処理部へは転送せず１次信号処理部内で信号処理を施す。
【００３６】
図６は、本実施形態の通信装置１０２の構成を説明する図である。通信装置１０２は、図５の通信装置１０１のデータ振分部６１の代替として出力先決定部６５を備える。出力先決定部６５が前記判定部に相当する。以下では、通信装置１０１と相違する部分を説明する。
【００３７】
出力先決定部６５は、周期的又は所定のタイミングでバッファ部５２が保管する１以上のデータのデータ種別を観測する。そして、出力先決定部６５は、観測結果に基づきバッファ部５２が保管する全データの出力先を送受信部５３とするか信号処理部（＃２）６４とするかを切換える。
【００３８】
詳細には、出力先決定部６５は、次に２次信号処理部４２へ転送する予定のバッファ部５２内の全データについてデータ種別を観測する。そして、出力先決定部６５は、バッファ部５２内にデータ＃２が含まれていない場合、バッファ部５２に対して前記全データを送受信部５３を介して２次信号処理部４２へ転送させる。一方、出力先決定部６５は、バッファ部５２内にデータ＃２が含まれている場合、バッファ部５２に対して前記全データを１次信号処理部４１内の信号処理部（＃２）６４へ出力させる。つまり、出力先決定部６５は、データ＃２が含まれているデータを２次信号処理部４２へは転送しない。
【００３９】
なお、出力先決定部６５が観測する周期は、１次信号処理部から２次信号処理部へのデータ転送サイズを通信装置に入力されるデータ伝送速度で除算した値より長く、データ種別に設定された要求遅延時間より短い値に設定する必要がある。また、出力先決定部６５が所定のタイミングで観測する場合、前記データ転送サイズと等しいデータ量がバッファ部５２に蓄積された時点で観測するとしてもよい。
【００４０】
本明細書において、「要求遅延時間が長い」、「要求遅延時間が緩い」、あるいは「要求遅延時間が短い」、「要求遅延時間が厳しい」等は、通信システム上に設定された基準の遅延時間に対してアプリケーションに設定されている要求遅延時間が長い、あるいは要求遅延時間が短いことを意味する。
【００４１】
（実施形態３）
コンピュータに次のプログラムを読み込ませることで、当該コンピュータを通信装置１０１や通信装置１０２として機能させることができる。
（ａ）コンピュータのＣＰＵを１次信号処理部として機能させるプログラム
このプログラムは、通信データの送信処理または受信処理を第一の信号処理と第二の信号処理に分け、第一の信号処理を実行する１次信号処理部と第二の信号処理を実行する２次信号処理部とを備え、前記２次信号処理部が前記１次信号処理部から転送されたデータに対して第２の信号処理を施した後に前記１次信号処理部に転送する通信装置のうち、前記１次信号処理部をコンピュータに実現させるプログラムであって、
前記コンピュータに、前記データに要求される要求遅延時間に基づいて、前記通信データのうち前記２次信号処理部に転送せず自身で第２の信号処理を施す通信データを決定させることを特徴とする。
（ｂ）コンピュータのＧＰＵを２次信号処理部として機能させるプログラム
このプログラムは、基本技術と同じプログラムである。
【００４２】
これらのプログラムをコンピュータに読み込ませることでコンピュータのＣＰＵが１次信号処理部４１として機能し、ＧＰＵが２次信号処理部４２として機能するため、ＣＰＵとＧＰＵで通信処理の分担を実現できる。さらに、当該コンピュータは、信号処理の分担時に要求遅延時間が小さいデータの要求遅延時間を満足しつつ全体のスループットを向上させることができる。
［付記］
以下は、本実施形態の通信装置を説明したものである。
＜課題＞
スループット向上のためには、データ転送サイズの増加が必要だが、ＶｏＩＰ等の要求遅延時間が小さいデータが要求値を満たせない可能性がある。
＜解決手段＞
要求遅延時間の厳しいデータを２次信号処理部へ送らず、１次信号処理部で処理する。
【００４３】
（１）：光通信システムにおいて、送信または受信処理のいずれかを、１次信号処理部と、１次信号処理部より受信したデータに対して信号処理を行い演算結果を１次信号処理部へ返す２次信号処理部とで行う際、特定の場合に、要求遅延の小さい種別のデータを２次信号処理部へ送らず１次信号処理部で処理することを特徴とする光通信装置。
【００４４】
（２）：前記特定の場合とは、データの種別が要求遅延の小さい種別であると判定された場合、であることを特徴とする上記（１）に記載の装置。
【００４５】
（３）：前記特定の場合とは、次に２次信号処理部へ転送予定のデータの中に、要求遅延の小さい種別のデータが存在する場合、であることを特徴とする、上記（１）に記載の装置。
【００４６】
＜効果＞
本発明により、遅延時間に対する要求の厳しいデータに対しては、要求値を満たす低遅延な信号処理を施しながら、遅延時間に対する要求の緩いデータに対しては、高いスループットでの信号処理を実現できる。
【符号の説明】
【００４７】
１１、２１、４１：１次信号処理部
１２、２２、４２：２次信号処理部
１３：Ｄ／Ａ変換部
１４：Ｅ／Ｏ変換部
２３：Ａ／Ｄ変換部
２４：Ｏ／Ｅ変換部
３１、５１：信号処理部＃１
３２、５２：バッファ部
３３、５３：送受信部
３４、５４：信号処理部＃３
３５：送受信部
３６：信号処理部＃２
３７：バッファ部
６１：データ振分部
６４：信号処理部＃２
６５：出力先決定部
１０１、１０２：通信装置
【図１】
0006338152.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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