(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線インタフェースを有する通信網に使用される装置であって、
音声情報を表す符号データを収容するパケットを伝送するためのトランスポート網、
該符号データを受信すべく該トランスポート網に接続され、無線インタフェースを介して該符号データを含む無線信号を送受信し、該無線信号に係る無線信号タイミングパラメータを示す情報を該トランスポート網に出力するための構造を有する第１のノードであって、該無線信号が該符号データを含み、該無線信号タイミングパラメータ情報をパケットとしてトランスポート網上に伝送できる第１のノード、及び
該トランスポート網に接続され、それぞれが第１のデータ形式と該符号データに対応する第２のデータ形式間で変換を行うように選択的に設定可能である複数のトランスコーダと、トランスポート網を介して伝送される無線信号タイミングパラメータ情報を受信し、該情報に応じて少なくとも１つの所望の符号データタイミングパラメータを求め、該複数のトランスコーダから、呼に応対すべく該第１のデータ形式と該第２のデータ形式間で変換を行うための選定トランスコーダを選択し、該選定トランスコーダを、該選定トランスコーダの該所望の符号タイミングパラメータにほぼ合致する符号データを供給できる可能性に基づいて選択するための構造を有する制御装置とを含む第２のノードを具備することを特徴とする装置。
【請求項２】
前記複数のトランスコーダが、それぞれ、前記制御装置に対して、トランスコーダが呼に応対することができる可能性を示す現状情報を出力するための構造を更に有する請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１のノードと第２のノードが、呼に対して、所望の符号データタイミングパラメータを求めるための初期時間合せを行うために協力することができる請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記複数のトランスコーダが、それぞれ、同時発生した複数の呼を、所定の処理周期の群から選択された少なくとも１つの所定処理周期に割当てることで処理するための構造を更に有する請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記制御装置が、無線インタフェースを介する通信を行うべく、符号データを、無線信号タイミングパラメータにほぼ合致するように第１のノードに到着させることができる所定処理周期の使用可能性に基づいて選定トランスコーダを選択する請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記第１のノードが送受信基地局を含む請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記第２のノードが基地局制御局又は移動交換局を含む請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記第１のノードと第２のノードがＧＳＭ方式の通信網の一部である請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記第１のノードと第２のノードがフルレートのＧＳＭ方式の呼に対応した構造を有する請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
無線インタフェースを介して第１のノードに接続されたＧＳＭ対応の移動局を更に有し、前記呼が、前記移動局と、少なくとも１つのＧＳＭ非対応の通信端末との間で発生したものであり、符号データが呼に係る音声データを含む請求項８に記載の装置。
【請求項１１】
音声情報を表す符号データを収容するパケットを伝送するための構造を有するトランスポート網と、移動局と、符号データを受信し、無線インタフェース上に送信すべくトランスポート網に接続された基地局との間の無線インタフェースを少なくとも１つ有する通信網に適用され、該基地局が、無線インタフェースに係る無線信号タイミングパラメータを求め、トランスポート網に出力するための構造を有し、トランスポート網に接続可能な装置であって、
それぞれが、第１のデータ形式と、該符号データに対応する第２のデータ形式との間で変換を行うように選択的に設定可能である複数のトランスコーダ、及び
該トランスポート網から無線信号タイミングパラメータを示す情報を受信し、該情報に従って所望の符号データタイミングパラメータを求め、該複数のトランスコーダから呼に応対すべく該第１のデータ形式と該第２のデータ形式間で変換を行うための選定トランスコーダを選択し、該選定トランスコーダを、該選定トランスコーダの該所望の符号タイミングパラメータにほぼ合致する符号データを供給できる可能性に基づいて選択するための構造を有する制御装置を具備し、
該複数のトランスコーダが、それぞれ、該制御装置に対して、トランスコーダが呼に応対することができる可能性を示す現状情報を出力するための構造を更に有することを特徴とする装置。
【請求項１２】
前記複数のトランスコーダが、それぞれ、同時発生した複数の呼を、所定の処理周期の群から選択された少なくとも１つの所定処理周期に割当てることで処理するための構造を更に有する請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
制御装置が、無線インタフェースを介する通信を行うべく、符号データを、無線信号タイミングパラメータにほぼ合致する状態で第１のノードに到着させることができる所定処理周期の使用可能性に基づいて選定トランスコーダを選択する請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記複数のトランスコーダが、ＧＳＭ方式の通信網に対応した構造を有する請求項１１に記載の装置。
【請求項１５】
各トランスコーダがフルレートのＧＳＭ方式の呼に対応した構造を有する請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記フルレートのＧＳＭ方式の呼が前記移動局と少なくとも１つのＧＳＭ非対応の通信端末との間で発生したものであり、符号データが呼に係る音声データを含む請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
無線インタフェースを有する通信網に使用される方法であって、
トランスポート網を介して第１のノードと第２のノード間で音声情報を表す符号データを含むパケットを伝送し、
該第１のノードによって無線インタフェースを介して符号データを含む無線信号を送受信し、
無線信号に係る無線信号タイミングパラメータを求め、
無線信号タイミングパラメータを示す情報を受信し、該情報に応じて所望の符号データタイミングパラメータを求め、複数のトランスコーダから、第１のデータ形式と、符号データに対応する第２のデータ形式との間の変換を行うための選定トランスコーダを選択する過程を有し、該選択の過程が、該選定トランスコーダを、該選定トランスコーダの該所望の符号タイミングパラメータにほぼ合致する符号データを供給できる可能性に基づいて選択することを含む方法。
【請求項１８】
前記複数のトランスコーダが、それぞれ、前記制御装置に対して、トランスコーダが呼に応対することができる可能性を示す現状情報を出力する請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記複数のトランスコーダが、それぞれ、同時発生した複数の呼を、各呼を、所定の処理周期の群から選択された少なくとも１つの所定処理周期に割当てることで処理する請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記選択の過程が、無線インタフェースを介する通信を行うべく、符号データを、無線信号タイミングパラメータにほぼ合致する状態で第１のノードに到着させることができる所定処理周期の使用可能性に基づいて選定トランスコーダを選択することを含む請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記呼が、無線インタフェースを介して第１のノードに接続されたＧＳＭ対応の移動局と、少なくとも１つのＧＳＭ非対応の通信端末との間で発生し、符号データが呼に係る音声データを含む請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】
発明の技術分野
本発明は、通信システムに関するものであり、特にタイムクリティカル性の無線インタフェース通信ノードを有する通信網にパケット交換技術を導入した方法及び装置に関するものである。
【０００２】
関連技術の説明
従来の回線交換技術は、専用のネットワークリソースを必要とするものであった。それに対して、パケット交換技術では、ネットワークノード間の通信リンク等の、貴重なネットワークリソースを共有することが可能であるため、通信網にパケット交換通信技術を採用することで、特定のネットワークリソースの使用を最適化し、その効率を改善することができる。そのため、通信業界では、ネットワークの利用者又は加入者に提供される品質条件にさほど影響を与えずに既存の通信網にパケット交換技術を導入しようとする動向がある。しかし、移動通信網において、例えば設計又は規模設定が杜撰なパケット交換網を使用することで、従来の回線交換網よりも却って遅延をひどくしてしまう可能性もある。
【０００３】
よって、既存の通信網において、加入者に提供される品質条件にさほど影響を与えずに、パケット交換技術により改善可能な個所を把握する必要がある。
【０００４】
本発明のある側面に従ってパケット交換技術を導入することで最適化することができる通信網の個所を特定した。例えばタイムクリティカルな無線インタフェースノードと、交換ノード及び／又は関門ノードとの間に設けてあるトランスポート網等がこれに含まれる。従来、トランスポート網ではノード間に専用の通信リソースを提供するために、回線交換技術が採用されたが、このような専用通信リソースは、伝送されるデータに概ね予測可能且つ測定可能な遅延を与えてしまうので、タイムクリティカル性を有する無線インタフェースノードは、通常、処理の最適化及び／又は通信による遅延の短縮を目的に、交換ノードに無線インタフェースのタイミングデータを送るような方式を採用している。
【０００５】
回線交換技術の更なる利点は、符号変換データを、符号変換処理が未だ完全に終了していない状態でも、非常に小さな単位（即ち、符号変換データを数ビットずつ）で、交換ノードから無線インタフェースノードに送り始めることができることである。しかし、この種の回線交換トランスポート網とそれに係る装置において、専用リソースをピーク使用時を推定して配備することを必要とする。
【０００６】
より経済的なパケット交換技術を導入することで通信リソースの条件を大幅に削減できる反面、パケット交換技術では遅延の予測が困難であり、交換ノード又は関門ノードにおいて一度により大きなデータパケットを処理しなくてはならない。そのため、回線交換トランスポート網とそれに係る装置において、加入者が要求する品質条件を維持したままでパケット交換技術を導入するためには、まず現在採用されている最適化手段を変更することが必要である。
【０００７】
【発明の概要】
本発明は、通信網にパケット交換技術を導入し、通信網における２つ以上のノード間でタイムクリティカルなデータを伝送することを目的にパケット交換技術の利用を最適化するための方法及び装置を提供するものである。
【０００８】
本発明のある実施形態によると、上記の要求等は、少なくとも１つの無線インタフェースを有する通信網に適用される構成によって満たされる。この構成は、符号データを収容したパケットを伝送するための構造を有するトランスポート網を含む。トランスポート網には第１のノードが接続されている。第１ノードは、無線インタフェースを介して無線信号を送受信するための構造を有する。また、第１ノードは無線信号に係る無線信号タイミングパラメータを出力する。
【０００９】
トランスポート網には少なくとも第２のノードも接続されている。第２ノードは複数のトランスコーダと共の少なくとも１つの制御装置を有する。複数のトランスコーダは、それぞれ、第１のデータ形式と第２のデータ形式との間で変換を行うために選択的に設定可能であり、第２のデータ形式は、例えば圧縮音声データ等の符号データであっても良い。
【００１０】
制御装置は、トランスポート網を介して伝送される無線信号タイミングパラメータを受信するための構造を有する。制御装置は、受信された無線信号タイミングパラメータに基づいて少なくとも１つの所望の符号データタイミングパラメータを求め、呼に応対して第１のデータ形式と第２のデータ形式との間で変換を行うためのトランスコーダを少なくとも１つ選択する。
【００１１】
トランスコーダは、望ましくは、符号データを、所望の符号データタイミングパラメータにほぼ合致するようにして第１ノードに供給できる可能性に基づいて選択される。
【００１２】
更に、他の実施形態において、各トランスコーダは、トランスコーダの、呼に応対できる可能性を示す現状情報を出力するための構造を有する。
【００１３】
更なる実施形態によると、トランスコーダは、同時に発生した複数の呼を、それぞれ、所定の処理周期の群から選択された少なくとも１つの所定処理周期に割当てることで再帰的に処理するための構造を有する。よって、これらのトランスコーダの現状情報から、空状態の処理周期を求めることができる。
【００１４】
本発明の更なる実施形態によると、上記構成の中の第１及び第２のノードは
ＧＳＭシステムの一部であり、第１ノードは送受信基地局を含み、第２ノードは基地局制御局及び／又は移動交換局及び／又は移動関門交換局を含む構造を有する。このような構造は、例えば移動局と少なくとも１つの非ＧＳＭ方式の通信端末との間のフルレートＧＳＭ方式の通話に使用することができる。
【００１５】
本発明の他の実施形態によると、上記の要求等は、符号データを収容したパケットを伝送するための構造を有するトランスポート網を含む通信網に適用される構成によって満たされる。ここで、この構成はトランスポート網に接続可能であり、複数のトランスコーダとそれに接続された少なくとも１つの制御装置を含むものである。各トランスコーダは、第１データ形式と第２データ形式との間で選択的に設定可能であり、第２のデータ形式は符号データを含む。制御装置は、無線信号タイミングパラメータを受信し、少なくとも１つの所望の符号データタイミングパラメータを求め、トランスコーダの、符号データを所望の符号データタイミングパラメータにほぼ合致する状態で供給できる可能性によって第１のデータ形式と第２のデータ形式との間で変換を行うためのトランスコーダを、複数のトランスコーダの内少なくとも１つ、選択するための構造を有する。この選択処理を補助するために、複数のトランスコーダは、それぞれ、制御装置に現状情報を出力するための構造を有し、現状情報はトランスコーダの、呼に応対できる可能性を示すものである。
【００１６】
本発明の特定の実施形態によると、少なくとも１つの無線インタフェースを有する通信網で使用される方法を提供する。この方法は、トランスポート網を、第１ノードと第２ノード間で符号データを収容したパケットを伝送するための構造とし、無線インタフェースを介して無線信号を送受信するために第１ノードを使用し、無線信号に係る無線信号タイミングパラメータを求める過程を含むものである。この方法は、更に、それぞれが第１データ形式と、符号データを含む第２データ形式との間で変換を行うために選択的に設定可能な複数のトランスコーダを設け、無線信号タイミングパラメータを受信し、対応する所望符号データタイミングパラメータを少なくとも１つ求め、所望の符号データタイミングパラメータにほぼ合致するようにして符号データを供給できる可能性によって、呼に応対して第１のデータ形式と第２のデータ形式との間で変換を行う、少なくとも１つのトランスコーダを選択するために少なくとも１つの制御装置を使用する過程を含むものである。特定の実施形態において、この方法は、各トランスコーダに、制御装置に現状情報を出力させる過程を含み、現状情報はトランスコーダの呼に応対できる可能性を示すものである。
【００１７】
本発明を実施することにより、例えばＧＳＭ（Global System for Mobile communications）方式の通信システム等の移動通信網における一部が、従来の回線交換技術に代わり、より効率的なパケット交換技術を導入することで大幅に改善可能であることが判明した。特に、無線基地局と、１つ又は複数のシステム内交換ノード又は蓄積転送ノードとの間の通信を行うトランスポート網は、本発明の特定の実施形態により、パケット交換技術によって改善できる可能性がある。
【００１８】
本発明による各実施形態に期待される主な効果（及びその他の特徴）の理解を助けるべく、トランスポート網に従来の回線交換技術を採用したＧＳＭ通信網の代表的な例を以下に説明する。そして、それにパケット交換技術を導入した改良の例を、本発明による様々な方法や装置の実施例を用いて説明する。
【００１９】
当業者であれば、ここで説明する本発明の実施例が、遅延を短縮し、特定のタイミングや行列条件を満たし、加入者にある程度の品質条件を提供することが望まれる、複数のノード間でデータを伝送する構造のネットワークであれば様々なものに適用することができることは自明であろう。
【００２０】
それを考慮した上で、図１は、例えばＧＳＭ通信システム等の従来の移動通信システム１０を示すブロック図である。移動通信システム１０は、無線インタフェース１４を介して上り無線信号を送信し、下り無線信号を受信するための構造を有する移動局（ＭＳ）１２を有する。ＭＳ１２は、通常、無線インタフェース１４を介して音声データを送受信するための構造を有する無線送受信機及びアンテナ（何れも図１に図示せず）を具備する。又、音声データは（例えば圧縮等により）符号化されたデータを含むことが多い。
【００２１】
無線インタフェース１４の他端には、同様にして無線インタフェース１４を介してＭＳ１２に対して上り信号を受信し、下り信号を送信するための構造を有する送受信基地局（ＢＴＳ）１６が、少なくとも１つ設けてある。通常、ＢＴＳ１６のようなＢＴＳが複数、トランスポート網１８又は同様の通信リンクやリソースによって、基地局制御局（ＢＳＣ）２０に接続される。
【００２２】
上り及び下り信号に付随する音声データ（符号データ）等のデータは、ＢＳＣ２０と１つ又は複数の交換ノード及び／又は蓄積転送ノードとの間で伝送される。例えば、図１に示す如く、ＢＳＣ２０に移動交換局／ビジター位置レジスタ（ＭＳＣ／ＶＬＲ）２２が接続された構造であっても良い。
【００２３】
但し、ここで云うトランスポート網１８とは、遠離しているノード間を結ぶためのあらゆる通信リンク、リソース、ノード、その他を含み得ることに留意されたい。
【００２４】
ＭＳＣ／ＶＬＲ２２は、ＭＳ１２を所有する加入者に、着信及び発信に係る通信サービスを提供するものである。それを実現するため、一般的にＭＳＣ／ＶＬＲ２２は更にＭＳＣ／ＶＬＲ２２によるサービスに加入している加入者に提供すべきサービスを認識するホーム位置レジスタ（ＨＬＲ）２４に接続されている。更に、ＭＳＣ／ＶＬＲ２２は、ＭＳ１２に係る呼に付随する音声等のデータを選択的に交換するために、１つ又は複数の交換ノードにも接続されている。
【００２５】
よって、図１に示すように、ＭＳＣ／ＶＬＲ２２は移動関門交換局（ＧＭＳＣ）２６に接続される。ＧＭＳＣ２６は、移動通信システム１０を公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）等の他のネットワーク２８とインタフェースさせるためのものである。ネットワーク２８は、例えば遠在する通信端末（ＴＴ）３０に対するＭＳ１２の発呼や着呼を取り扱うために必要な通信機能を提供する。
【００２６】
この分野において周知であるように、発呼及び／又は着呼は、トランスポート網１８によって（例えば、ＢＴＳ１６とＢＳＣ２０間、ＢＴＳ１６とＭＳＣ／ＶＬＲ２２間及び／又はＢＴＳ１６とＧＭＳＣ２６間で）伝送されるデータを、加入者の要求する品質条件（ＱｏＳ）を維持すべく、管理する必要がある。トランスポート網１８により伝送される音声データストリームの伝播遅延が過大であれば、品質条件が大きく低下してしまうことがある。
【００２７】
通常のＧＳＭ通信システムにおける下り信号に関連するデータ処理は、ＢＴＳ１６内の（データ）フレームのバッファ遅延の拡張を回避するため、交換ノード又は蓄積転送ノード（以下、総じて交換ノードと称す）内のトランスコーダ部（図２参照）が無線インタフェース１４と正確に位相整合されていることが必要である。例えば、従来のＧＳＭ通信システムでは、加入者に提供される品質条件を維持するために、交換ノードのトランスコーダ部は受け付けた呼の無線インタフェース１４に整合される。そのため、交換ノードは、トランスポート網１８を介して無線インタフェース１４よりダウンリンクされるデータ信号の正しい（所望の）タイミング／位相を求めるための初期時間合わせ（ＩＴＡ）又は同様の処理を行う。受信データのタイミングが合っていれば遅延を短縮することができるためである。
【００２８】
図２は、図１の移動通信システム１０の一部を詳細に示したブロック図である。図示のとおり、ＢＴＳ１６はチャネル符号化ユニット（ＣＣＵ）３６を有する送受信機（ＴＲＸ）３４を有する。ＣＣＵ３６は、トランスポート網１８を介して交換ノードに接続される。トランスコーダレートアダプタ（ＴＲＡ）ノード３２としての交換ノードは、少なくとも１つのトランスコーダ３９とそれに付随する初期時間合わせ（ＩＴＡ）４０機能とを有するトランスコーダレートアダプタユニット（ＴＲＡＵ）３８を含む。
【００２９】
従来の回線交換トランスポート網構造においては、ＣＣＵ３６は無線インタフェース１４に関するタイミング条件／パラメータを求めるためのの処理を行っていた。例えば、ある構造では、ＣＣＵ３６は下り信号における音声フレームを、無線インタフェース１４を介してＭＳ１２に送信すべきタイミングを特定する情報を、高い精度で求めるのである。
【００３０】
この実施例では、ＴＲＡＵ３８は、例えばディジタル信号処理装置（ＤＳＰ）のようなデータ処理装置を含むトランスコーダ３９を使用してＧＳＭ用の圧縮音声形式とＰＳＴＮ用の非圧縮（ＰＣＭ）形式との間の符号変換又はトランスコーディングを行う。ＴＲＡＵ３８は、通常、サービス提供側のＢＳＣ２０又はＭＳＣ／ＶＬＲ２２内に設けてある。ＣＣＵ３６とＴＲＡＵ３８とは、トランスポート網１８内において、データや信号サブチャネルを含む論理チャネルによって結ばれる。信号サブチャネルはＣＣＵ３６及びＴＲＡＵ３８の同期化に関する信号情報を伝送するためのものである。
【００３１】
図３には、（データ）フレーム４７ａ〜ｂを含む複数の論理データサブチャネル４６を有する物理チャネル４４の一例を示し、通常はＣＣＵ３６とＴＲＡＵ３８間に設けてある６４ｋｂｐｓのリンクである。図３に示す６４ｋｂｐｓチャネル４４において、論理サブチャネル４６はそれぞれ１２５μ秒毎に２ビット伝送することができるので、ビットレートは１６ｋｂｐｓである。圧縮された形式の音声（即ち符号データ）が、ＣＣＵ３６とＴＲＡＵ３８によって、それぞれ上り方向と下り方向のＴＲＡＵフレーム４７に収容される。通常の処理において、フレーム４７は連続するものである。そのため、各論理サブチャネル４６は通話中絶えず割り当てられており、他の論理サブチャネルのトラヒックと実質的に独立して動作するので、例えば送信フレーム４７ａ及び４７ｂの位相を個別に設定することができる。
【００３２】
トランスポート網１８における遅延は、殆どデータが通過する回線交換要素の信号伝播遅延によって決定し、従来の回線交換構成では、経時的にほぼ一定の比較的短い遅延時間として発生した。これは、無線インタフェース１４やその他のネットワークリソースによっては相当長くなってしまい、しかも現実的に短縮不可能の遅延が発生するため、殆どのＧＳＭ通信システムにおいて重要な品質条件である。よって、これに関連する遅延制限の満たし具合はミリ秒単位まで測定されることが多い。
【００３３】
下り信号において、（データ）フレームは無線インタフェースタイミングパラメータによって決定されるタイミングでＴＲＸ３４から送出されるので、異なるセル間では無線インタフェースタイミングも異なる。しかし、フレームの、トランスポート網１８から無線通信に至るまでのＣＣＵ３６における遅延を、最小限に抑えることが望ましい。ＣＣＵ３６はフレームのバッファリングを行うためのものである。この更なる遅延は、下り信号の総合遅延に付加される。
【００３４】
図４は、ＴＲＸ３４におけるフレームの到着タイミング５０と、無線インタフェース１４において送信される対応フレームの送出タイミング５２を示す時間線図４８である。時間間隔５４は、ＢＴＳ１６による遅延時間を示すものである。
【００３５】
過大な遅延や不要な遅延を回避するため、ＴＲＸ３４における音声フレームの到着タイミングは、無線インタフェースタイミングパラメータによって、ＢＴＳ１６内のバッファリング遅延を最小にした状態でフレームをＭＳ１２に送信できるタイミングに合わせる（時間調整する）ようにして音声フレームのＴＲＸ３４における到着タイミングを設定する。その結果、時間調整が最良の状態であれば、例えば符号変換の位相が適当でなかったためにフレームがＴＲＸ３４において長時間待たされることはない。従来の回線交換ＧＳＭ構成において、この時間調整はＩＴＡ４０によって管理された。
【００３６】
図１乃至３から理解できるように、トランスポート網１８による遅延が予測可能であり、通話中には実質的に一定であるため、ＴＲＸ３４におけるフレームの到着タイミングは、ＴＲＡＵ３８における処理の最終段階によってのみ決定する。よって、ＴＲＡＵ３８の処理位相を最適化調整するために、ＣＣＵ３６とＴＲＡＵ３８間で帯域内信号プロトコルを利用してＣＣＵ３６におけるフレーム４７の到着タイミングを最適化するための情報をＴＲＡＵ３８に帰還する。
【００３７】
例えば、呼が発生すると、ＴＲＡＵ３８はまず任意の位相でフレーム４７を送信し始める。ＣＣＵ３６は、フレームの到着タイミングに必要な時間差（即ち、処理位相に必要な位相ずれ）を決定し、これをＴＲＡＵ３８に、帰還情報として、通知する。この帰還情報を受信したＴＲＡＵ３８は、それに従ってチャネルの処理位相を変更する。論理サブチャネル４６の遅延は実質的に一定であるため、フレーム到着タイミングを、非常に精確に無線インタフェースタイミングに合わせることが可能である。
【００３８】
これにより、このような回線交換型のトランスポート網におけるトランスコーダ選択処理やそれに続く符号変換処理の簡略化が図れる。例えば、ＴＲＡノード３２における通常のトランスコーダ選択処理は、（１）任意の空トランスコーダチャネルを選択する過程と、（２）遅延を最小限に抑えるためのＩＴＡ処理を行う過程とを含むものである。
【００３９】
よって、割当又は制御ユニット／機能は、チャネルの割当前にはＴＲＡＵ３８におけるフレームの送出に必要な位相を把握できず、ＩＴＡ処理は割当てられたトランスコーダ３９で行うことになる。そのため、この一般的な方法では、ＴＲＡＵ３８がそのチャネルの符号変換の位相をＣＣＵ３６が決定したものに設定することができ、新しく開始されたチャネルが他のチャネルのタイミングを乱さないことが必要である。
【００４０】
フルレートＧＳＭ符号変換に対応するため、トランスコーダ３９には５ＭＩＰ以上の処理能力が必要である。この５ＭＩＰとは現行の殆どのＤＳＰの総合処理能力を大きく下回るので、各トランスコーダ３９が複数のチャネルを処理するような構成になっている。リソースの利用率の増加に連れ、各々のトランスコーダ３９でより多くのチャネルを処理することが可能になる。処理位相を個別に選択可能にするために、例えば図５に示すように、１つのＤＳＰのチャネルによる処理を、先行連続型の処理装置スケジューリングを取り入れ、準並行的に進めることができる。
【００４１】
図５は、それぞれ複数の処理スロット５８を有する複数のチャネル５６（チャネル１乃至チャネル８）を示す時間線であり、例えば、６０のタイミングで先頭ビットが送信可能となり、６２は処理過程を示し、６４のタイミングで処理が完了する。矢印６６が示すチャネル４は、空状態にある。矢印６８は、連続スケジューリング処理を示すものである。時間間隔７０は実質的なトランスコーダ遅延時間であり、時間間隔７２は総合処理時間である。
【００４２】
チャネルの処理とは基本的にフレームの連続処理を意味し、各フレームは音声の流れの１区間（例えば２０ｍｓ）を表すものであるため、フレームの処理を複数の等間隔の工程に分割することができる。よって、トランスコーダ３９は工程６２を段階的に処理するようにプログラミングされている。各チャネルの工程は連続方式６８によりスケジューリングされる。そして、トランスコーダ３９に続くものは蓄積転送型の装置ではなく、ビットパイプのようなチャネルが使用されるため、フレームの下り方向通信を、ＤＳＰにおけるフレームの処理が完全に終了していない時点からでも開始することが可能である。
【００４３】
このようなシステムにおいて、下り線で発生する実質的な符号変換遅延は次のように表現することができる。即ち、
【数１】
0004459497.tif 000002
【００４４】
上記の数式において、そしてこれ以降の数式においても同様に、次なる表記を使用する。即ち、αはフレームの先頭ビットが準備完了になるまでの処理時間の割合（例えば、５０％）を、ｔinterframeはフレーム繰返時間（例えば２０ｍｓ）を、ｄeffCSは回線交換システムにおける実質的トランスコーダ遅延（例えば１０ｍｓ）を、ｄeffPSはパケット交換システムにおける実質的トランスコーダ遅延を、ｄprocは総合処理遅延を、δは処理装置使用率を、ｎは単一の処理装置で処理されるチャネルの数をそれぞれ示す。
【００４５】
例えば、総合処理時間が４０％過ぎた時点で、下りフレームの先頭ビットが専用論理サブチャネル４６を経てＴＲＸ３４に送信される準備ができ、処理装置使用率が１００％であるとすると、トランスコーダ３９の実質的な遅延は２０ｍｓの４０％、即ち約８ｍｓとなる。
【００４６】
しかし、上記の例のような回線交換型トランスポート網構造（特にＩＴＡ４０やトランスコーダ３９）は殆ど予測可能且つ一定の遅延／処理パラメータに頼っているため、より経済的なパケット交換技術を導入したシステムに転換することは困難である。
【００４７】
よって、本発明のある側面によると、上記のような課題を解消し、既存の交換ノード及び／又は新型の交換ノードをパケット交換型トランスポート網構造に適用可能に改良できるようにすべく新規の方法及び装置を提供する。
【００４８】
上記の回線交換トランスポート網構造と同様に、パケット交換トランスポート網構造において、総合遅延を最小化することが重要な要求である。本発明のある実施形態によると、バッファ遅延を短縮するために、パケット交換技術を取り入れたトランスポート網の使用を最適化する目的で、最適な位相タイミングの決定やトランスコーダの選択を補助するためにＩＴＡのような処理が採用される。
【００４９】
パケット交換通信の導入により、トランスポート網とそれに属するリソースに様々な変化が生じる。例えば、（データ）フレームをパケットに収容し、１つの通信単位として伝送することになるので、フレームを符号変換用に短く（例えば２ビットに）区切って直接トランスポート網に送出することが不可能である。更に、フレームは、他の論理サブチャネルと並行に個別の論理サブチャネルで伝送されることはなく、パケット交換トランスポート網に相互接続された通信リソースは各チャネル（呼）によって共有される。
【００５０】
トランスコーダにおいては、パケット交換通信で、あるフレームがパケットに出力される前に、そのフレームのビットが全て処理され、準備が完了していなくてはならない。そのため、フレームの符号変換は、一括して行うことが好ましい。
【００５１】
パケット交換システムで従来のトランスコーダ処理が使用されたとすると、処理は準並行的となり、処理の総合時間は任意のチャネルの任意のフレームのフレーム間間隔とほぼ等しくなる（但し、処理装置の使用率が低い場合は、短くなるが、これは効率的ではない）。
【００５２】
この方法により、実質的なトランスコーダの遅延は次のように増加する。即ち、
【数２】
0004459497.tif 000003
【００５３】
例えば、使用率１００％の場合、同一の処理装置で１０チャネルを処理することができる。先頭の標本は、約４０％の時点、即ち８ｍｓ辺りで使用可能になる。並行進行時には、他のチャネルと独立して、各チャネルは処理開始後約２０ｍｓで準備完了となる。フレームの転送は、処理が全て終了してから開始する。これにより、回線交換による例と比較して、実質的な符号変換遅延に１２ｍｓ（２０ｍｓ〜８ｍｓ）程の遅延が付加される。
【００５４】
図６は、図２に示す従来の回線交換技術構造の代わりに適用可能な本発明の特定の実施形態によるパケット交換技術構造を示すブロック図である。
【００５５】
ここで、トランスポート網１８'は、パケット化データを使用して通信を行うための変更機能を含むＢＴＳ１６'とＴＲＡノード３２'との間にパケット化データを搬送するための構成を有する（例えば、ＢＴＳ１６'は変更されたＴＲＸ３４'及びＣＣＵ３６'を有し、ＴＲＡノード３２'は変更トランスコーダ３９'と、必要に応じて、変更されたＴＲＡＵ３８'を有する）。更にＴＲＡノード３２'内に、トランスコーダ３９'に接続された制御装置４３が示してある。
【００５６】
従来はＴＲＡＵ３８のトランスコーダ３９によるものであった図２のＩＴＡ４０機能は、制御装置４３に付随する初期整合ユニット（ＩＡＵ）４２内に統合されるか、代用される。
【００５７】
本発明のある側面によると、パケット交換技術の導入で、ＴＲＡノード３２'によって処理される各チャネルの最適送出タイミングが大きく異なる可能性が高いことが判明した。この相違点の１つの理由は、ＴＲＡノード３２'が通常、多数の無線セルを結ぶ多数の音声接続（例えば数百乃至数千の同時接続）を処理するので、システム全体には要求されていない位相同期が各セル／接続の無線インタフェースタイミングに適用されている可能性が低いためである。その結果、各チャネルの無線インタフェースタイミングパラメータに固有の位相ずれがある。図７のブロック図に示すように複数のトランスコーダを含むＴＲＡノード３２'において、このような位相ずれは、時間が経つに連れ、呼が接続／切断されていく内に、複数９０のトランスコーダ３９'間でランダムに散ばっていく傾向がある。
【００５８】
但し、符号変換処理を特定のトランスコーダに割当てる前に、複数９０のトランスコーダ３９'の内何れがある特定の呼の符号変換を行うために最も適しているかを求めるための構造を有する変更ＴＲＡノード３２'によって遅延の最適化が図れる。これは、制御装置４３が、設定されている呼の最適な位相ずれを求めるか、或いは推定し、符号変換処理を、推定された最適位相ずれをほぼ実現できる（即ち、許容範囲内に収めることのできる）空のトランスコーダ３９'に割当てることを必要とする。
【００５９】
これは、例えばＩＡＵ４２機能によって、符号変換処理をトランスコーダ３９'に割当てるのに先立って行うことができる。ＩＡＵ機能は、無線インタフェース１４による接続の推定最低位相ずれを求める。例えば制御装置４３により実行されることが可能であるＩＡＵ４２機能は、ＣＣＵ３６'からの帰還情報に基づいて新規接続／チャネルの最適送出タイミングを求めるための構造を有する。上記の帰還情報をＣＣＵ３６'から供給するための代表的な方法をここで説明する。
【００６０】
図６の接続パケット網１８'の観点から、ＴＲＡＵとＴＲＸは２つの端点である（他の実施形態では、ＢＴＳ、ＴＲＸ、そしてＣＣＵまでも全機能完備のネットワーク端点である場合があるが、これはアドレス指定やルーティングにのみ係ることであり、性能や遅延には関係ない）。特定の「パケットによる音声」接続に関連してこの２つの端点間で並行にパケットの流れが生じる。ルーティングにおいて特定の流れの扱い方が変わることはないため、これらのパケット流の経路はほぼ一定と見て良い。よって、トランスポート網１８'においてジッタを管理する装置（例えばルータやマルチプレクサ等）が、例えばあるＢＴＳに終着する全ての流れに対して、同一である可能性が高い。更に、一般的に、１つのＢＴＳは単一のＴＲＡノードからのみサービスを受けるであろうと見て良い。
【００６１】
上記のトランスポート網１８'の特徴から、音声通話を扱うパケット流におけるパケット遅延の分布がほぼ同じであると認識して良いことが解る。よって、これらの分布は同一のパラメータで示すことができる。
【００６２】
ＩＡＵとＣＣＵは、ＴＲＡからのフレームの最適送出タイミングを求めるために共同で処理を行う。ＩＡＵはＴＲＡノードの機能ユニットであるため、トランスポート網の観点からは同一点上に位置する。
【００６３】
ＩＡＵは定期的に任意の、即ち最適ではない、位相を有する数個のプローブフレームをＣＣＵに送信する（これらのフレームは通話設定の段階で送信することができ、利用者に供給する必要はない）。ＣＣＵはＢＴＳにおけるプローブフレームの到着位相に関する統計を記録する。
【００６４】
説明の簡略化のため、パケット網の遅延分布をガウス曲線に近似することができる。正規ガウス分布Ｎ（μ、σ）は２つのパラメータによって表すことができる。即ち、μ（平均値であり、分布の位置を表す）とσ2（分散値であり、分布の分散程度を表す）である。ＣＣＵは、到着位相の分布（パケット網遅延の分布に等しい）上の、その点を越える遅延を含むパケットの比率が非常に少なく、品質条件の観点から、許容できる（例えば１０-4）程度である点を求めることができる。この比率をａとし、分布において対応する点をａ分位点と称し、ｑで示すこととする。
【００６５】
遅延の分布がガウス型であることが判っていれば、ａ分位点を、各パラメータにより、次のように表すことができる。
【数３】
0004459497.tif 000004
ここで、Φ-1は、ガウス累積分布関数の逆数を示すものである。
【００６６】
ＣＣＵによって分布のパラメータが解れば、分位点が算出可能となる。そうすると、分布の分位点は、空間インタフェースのタイミングで決定する必要送出タイミングに合わせることができる。
【００６７】
ガウス分布のパラメータは、その分布から数個の標本、即ちプローブパケットの到着位相の標本を、採取することで比較的容易に推定することができる。この標本到着位相をｘiとする。平均値の予測方法として最も簡単なのは、ｎ個の標本の平均μ^を計算することである。即ち、
【数４】
0004459497.tif 000005
分散値の推定方法として一貫性と不偏性を有するものには、次の式による方法がある。即ち、
【数５】
0004459497.tif 000006
【００６８】
ＣＣＵは、プローブパケットに限らず、全ての流れの到着位相に基づいて分散パラメータを算出することができる。これは、プローブパケットの位相のみ考慮される場合よりも標本数が相当多いので、精度を上げることができ、好ましい。
【００６９】
又、ＣＣＵは、平均及び分散の推定値を用いてａ分位値も求めることができる。次いで、ＣＣＵはこのａ分位点と無線インタフェースにおける送出タイミングとの時間差を求める。そして、この時間差情報をＩＡＵに返送する。その結果、ＩＡＵは、任意に選択された送出位相と、ＣＣＵにおける到着タイミングを最適化するための相対的位相差を把握し、ＩＡＵにおいてＴＲＡＵ３８'からパケットを送出すべき最適送出タイミングを求めることが可能になる。
【００７０】
その結果、従来の回線交換構成とは違って、時間調整処理が実質的に符号変換処理から独立している（即ち、トランスコーダ３９'は、それ自体、時間調整処理には係らない）。
【００７１】
図１２は、図６のＣＣＵ３６'の一実施例の主要部を示すものである。図１２の例において、パラメータ推定器１２１は、トランスポート網１８'から到着するパケット（プローブパケットを含む）を受信する。パラメータ推定器１２１は、到着パケットの到着位相分布のパラメータを推定する。この推定パラメータはパラメータ推定器１２１に接続された分位点判定部１２２に供給される。分位点判定部１２２は、推定パラメータに応じて到着位相分布における所望の分位点を決定する。分位点判定部に時間差決定部１２３が接続され、所望分位点を受信する。時間差決定部１２３は、更に、無線インタフェースにおける送出タイミングを示す情報を受け、無線インタフェース送出タイミングと所望分位点との時間差を求める。次いで、この差を示す情報を、１２４より（トランスポート網１８'を経て）ＩＡＵに供給する。
【００７２】
図１３は、図１２によるＣＣＵの実施例により実行され得る処理を示すものである。１３１で、受信されたフレーム（任意の位相を有するプローブフレームも含む）を用いて到着位相分布のパラメータを推定する。１３２で、到着位相分布の分位点を求める。１３３で、分位点と無線インタフェース送出タイミングとの時間差を求める。１３４で、１３３において求めた時間差を示す情報をＩＡＵに送信する。
【００７３】
図１４は、図６のＩＡＵ（又は制御装置４３）によって実行され得る処理の例を示す。１４１において、任意位相のプローブフレームをトランスポート網１８'を介してＣＣＵに送信する。１４２で、分位点と無線インタフェース送出タイミングとの時間差を示す情報を受信する。１４３で、例えば、任意位相に、受信された時間差を加算又は減算することで、受信された時間差情報とプローブフレームの任意位相から最適送出タイミングを求める。
【００７４】
ＩＡＵ１４２機能が最適送出タイミングを推定すると、制御装置４３は、例えばトランスコーダ３９'が最適送出タイミングに従ってデータを時間通りに符号変換できるか等によって、呼設定の符号変換を行うために適切なトランスコーダ３９'を選択する。
【００７５】
また、トランスコーダ３９'は、例えば休止中であり、よって符号変換処理を行うために利用できる処理周期や規定時間等を知らせるために、現在の内部スケジューリング状態を制御装置４３に通知するか或いはそれ以外の方法で供給するような構造とされていることが好ましい。
【００７６】
よって、新規チャネルの設定時に、新規チャネルの最適送出タイミングがＩＡＵ４２機能によって求められ、制御装置４３に供給されると、制御装置４３は、この最適送出タイミングを以って、実際の符号変換を実行し、その最適送出タイミングの前に（好ましくは可能な限りそれに近いタイミングで）終了させることができるくらいの空処理能力を有する特定のトランスコーダ３９'を割当てようとする。
【００７７】
上述の変更の結果、ＴＲＡノード３２'における最適送出タイミング情報に基づいてトランスコーダが選択される外、符号変換処理がパケット交換技術により適しており、フレーム遅延時間が短縮される。更に、トランスコーダ３９'がより正確に割当てられるので、効率がアップし、フレーム遅延が実質的に最小となる。
【００７８】
特定の構造において、パケット通信及び並行処理トランスコーダ３９'の同時使用による付加遅延（例えば、上記の１２ｍｓの付加遅延）が許容できない場合、ＴＲＡノード３２'の処理を並行型から連続型のものに変えることで更なる改良が可能である。それを実現するために、トランスコーダ３９'を実質的に連続パケット通信の特性に適応させる。この場合、処理の準備ができたフレームのスケジューリングが適切でなくてはならない。このような、（データ）フレームの連続的、ワンステップ処理は、例えば簡単なＦＩＦＯスケジューリング方式によってトランスコーダ３９'において実行可能である。トランスコーダ３９'が、フレームを１個ずつ受ける場合、このフレームの処理は、トランスコーダの処理能力に依る時間で完了する。即ち、
【数６】
0004459497.tif 000007
【００７９】
例えば、あるフレームの符号変換に２ｍｓ（δ＝１００％、ｔinterframe＝２０ｍｓ、ｎ＝１０チャネル）掛かると、このフレームの処理中、それ以外のフレームは全て待機することになる。その結果、不平衡処理要求と平衡処理要求との２つのシナリオが考えられる。
【００８０】
図８の時間線７４ａに、トランスコーダ３９'における不平衡処理要求の例を示す。ここで、ある１つのトランスコーダ３９'で処理される各チャネル７６の最適送出タイミングが実質的に同一（例えば、処理時限７８）であることを前提とする。よって、幾つかのチャネルのフレーム（例えば、フレーム８０）を、処理時限７８に先立って処理した上でバッファリングする必要がある。バッファリングは、例えば、ＴＲＡノード３２'及び／又はＴＲＸ３４'の何れにおいて行うこともできる。或いは、フレームが（可能であれば）待機させずにちょうど時間的に間に合うように処理することも考えられる。不平衡シナリオにおいて、ＴＲＡノード３２'による遅延は、処理されているチャネルの数によって、２ｍｓ乃至２０ｍｓの間で変動する。
【００８１】
図９の時間線７４ｂに、トランスコーダ３９'における平衡処理要求の例を示す。ここで、例えば各チャネル７６の最適送出タイミングが、２０ｍｓ処理周期に亘って均一に分散されていることとする。よって、トランスコーダ３９'は、各チャネルのフレームを、送出タイミングの順番で処理することができ、可能であれば、その処理時限７８（例えば、フレーム８４）にちょうど間に合うように処理する。上記の例では、ＴＲＡノード３２'におけるチャネルで発生する遅延は２ｍｓと短くなる。これは、図８による２０ｍｓにもなり得る遅延を遥かに下回るものである。
【００８２】
図１０は、特定チャネルのデータの符号変換に使用するノードにおける処理装置を選択するための方法１００の一例を示すフローチャートである。ステップ１０２において、最適送出タイミングを求める（例えば、図１３及び１４を参照）。ステップ１０４で、符号変換処理装置の、必要な符号変換タスクを行うために使用できる可能性を示す情報を（例えば、制御装置４３等によって）受信する。次に、ステップ１０６において、ステップ１０２及び１０４の結果に基づき、符号変換タスクを、利用可能な処理装置（好ましくは最も適する処理装置）に（例えば、制御装置４３等によって）割当てる。
【００８３】
図１１は、処理装置を、特定チャネルのデータの符号変換を行うために設定する方法１１０の一例を示すフローチャートである。ステップ１１２において、処理装置が符号変換タスクを実行することができる複数の、固有の、連続する時間間隔、即ちタイムスロットを指定する。ステップ１１４において、処理装置が、各タイムスロットにおいて符号変換タスクを行うために使用できる可能性を（例えば制御装置４３に）報告する。次に、ステップ１１６において、（例えば制御装置４３によって選択された）処理装置によって所望のタイムスロットにおいて符号変換タスクが行われる。
【００８４】
上述の、本発明による様々な方法や構成によって、通信網のトランスポート網構造にパケット交換技術を導入することができる。その結果、トランスポート網や符号変換処理による遅延が大幅に削減され、多くの場合短縮されるので、限られたネットワークリソースの共有率を大きく増加させると同時に、許容できるレベルの品質条件が得られる。
【００８５】
本発明の特定の実施形態によれば、必要なタイミングで処理を行うことができるトランスコーダを選択することが可能になる。このようにすると、処理装置の処理能力を効率良く割当てることができる。更に、このような処理装置を選択することで、サービス待ち行列や音声チャネルの相互妨害を大幅に削減するか、完全になくしてしまうことができる。
【００８６】
ここで例示した方法や構成は、例えばＧＳＭからＰＳＴＮへの通話及び／又はＧＳＭから他の移動システムへの通話等、符号変換機能が必要なフルレートＧＳＭ通話に、そのまま適用可能である。更に、これらの方法や構成は、例えばＧＳＭ通信システム又はパケット交換トランスポートを用いた同様のデータ通信システム等に含まれる構造、リソース又はその他の符号変換装置等に適用可能であることは自明であろう。
【００８７】
また、本発明を実施し得る様々な方法や構成のうち特に好ましいものを、添付の図面と上記の詳細な説明を以って幾つか説明したが、本発明はここで開示された実施形態に限定されず、上記の請求項に記載され、規定された発明の趣旨を逸脱せずに様々な再構成、変更及び置換に耐え得ることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、従来の移動通信システムの一例を示すブロック図である。
【図２】  図２は、図１の移動通信システムに適した回線交換トランスポート網の構成をより詳細に示すブロック図である。
【図３】  図３は、図２の構成における、サブチャネルにトランスポートフレームを有する物理チャネルの一例を示す時間線図である。
【図４】  図４は、図２の構成におけるタイムクリティカル無線インタフェースに対するフレームの到着タイミングとそれに対応する送出タイミングを示す時間線図である。
【図５】  図５は、図２の構成における回線交換トランスポート網を通過する複数のチャネルとそれに関連する処理時間及び対応するフレームの到着と送出タイミングを示した時間線図である。
【図６】  図６は、図２に示した従来の回線交換技術による構成の代わりに使用することができる本発明の特定の実施形態によるパケット交換技術の一例を示すブロック図である。
【図７】  図７は、本発明の特定の実施形態による、符号変換処理装置を複数有する、図６に示すようなパケット交換技術構成の一部を示すブロック図である。
【図８】  図８は、本発明の特定の実施形態による、例えば図６又は７に示すような符号変換処理装置における不平衡処理要求の例を示す時間線図である。
【図９】  図９は、本発明の特定の実施形態による、例えば図６又は７に示すような符号変換処理装置における平衡処理要求の例を示す時間線図である。
【図１０】  図１０は、本発明の特定の実施形態による、特定チャネルのデータの符号変換に使用するノードにおける処理装置を選択するための方法を示すフローチャートである。
【図１１】  図１１は、本発明の特定の実施形態による、処理装置を、特定チャネルのデータの符号変換を行うために設定する方法を示すフローチャートである。
【図１２】  図１２は、図６のＣＣＵの実施形態の主要部を示すものである。
【図１３】  図１３は、図１２によるＣＣＵの実施形態によって実行され得る処理の例を示すものである。
【図１４】  図１４は、図６のＩＡＵによって実行され得る処理の例を示すものである。
【図１】
0004459497.tif 000008
【図２】
0004459497.tif 000009
【図３】
0004459497.tif 000010
【図４】
0004459497.tif 000011
【図５】
0004459497.tif 000012
【図６】
0004459497.tif 000013
【図７】
0004459497.tif 000014
【図８】
0004459497.tif 000015
【図９】
0004459497.tif 000016
【図１０】
0004459497.tif 000017
【図１１】
0004459497.tif 000018
【図１２】
0004459497.tif 000019
【図１３】
0004459497.tif 000020
【図１４】
0004459497.tif 000021