(57)【要約】【目的】高速かつ大量のデータのＩＰヘッダ生成処理が可能なＩＰパケット装置を提供する。また、ＩＰヘッダの生成・付加においてＣＰＵの処理を必要とせずハードウエア構成によりパケット化揺らぎの無いＩＰパケット装置を提供する。【解決手段】情報データ信号の発呼者識別子及びアドレス情報を識別する呼情報識別部と、アドレスヘッダを生成するヘッダ生成部と、発呼者識別子で表されるメモリアドレスに発呼者識別子に対応するアドレスヘッダを格納するメモリと、情報データ信号を所定長の情報データ片に分割して出力するとともに情報データ片に対応する発呼者識別子をメモリアドレスに供給して発呼者識別子に対応するアドレスヘッダをメモリから出力させる信号処理部と、信号処理部から情報データ片を受信するとともに、メモリから出力されたアドレスヘッダを当該アドレスヘッダに対応する受信情報データ片に付加するヘッダ付加部と、を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
デジタル化された情報データ信号をＩＰパケット化するＩＰパケット装置であって、
前記情報データ信号の発呼者識別子及びアドレス情報を識別する呼情報識別部と、
前記アドレス情報を表すアドレスヘッダを生成するヘッダ生成部と、
前記発呼者識別子で表されるメモリアドレスに前記発呼者識別子に対応するアドレスヘッダを格納するメモリと、
前記情報データ信号を所定長の情報データ片に分割して出力するとともに前記情報データ片に対応する発呼者識別子を前記メモリアドレスに供給して当該発呼者識別子に対応するアドレスヘッダを前記メモリから出力させる信号処理部と、
前記信号処理部から前記情報データ片を受信するとともに、前記メモリから出力されたアドレスヘッダを当該アドレスヘッダに対応する受信情報データ片に付加するヘッダ付加部と、を有することを特徴とするＩＰパケット装置。
【請求項２】
前記ヘッダ付加部は、前記発呼者識別子が前記メモリに供給されてから前記アドレスヘッダが出力されるまでの時間差に基づいて前記アドレスヘッダを受信情報データ片に付加することを特徴とする請求項１に記載のＩＰパケット装置。
【請求項３】
前記メモリのアドレスポートは前記信号処理部に接続され、前記メモリのデータ出力ポートは前記ヘッダ付加部に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のＩＰパケット装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＰパケット装置、特に音声及び／又は映像データをＩＰパケット化する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、インターネットの普及、ＦＴＴＨ（Fiber To The Home）等による加入者光アクセスネットワークが急速に進展している。かかる通信技術の進展に伴い、データ伝送のみならず、インターネット技術を利用したＩＰ（Internet Protocol）電話を初めとした、音声・映像などのマルチメディア情報をＩＰパケットとして送受信するリアルタイム・マルチメディア通信が本格化してきている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図１は、従来のＩＰパケット伝送装置であって、ＩＰ電話機、ＶｏＩＰ（Voice over IP）機器等に用いられるＩＰパケット伝送装置を模式的に示すブロック図である。このＩＰパケット伝送装置は、１つ又は複数のアナログ電話部１１１からの音声・映像情報等をＩＰパケットに変換して、ＩＰネットワーク１１９に送出する。以下に、図面を参照して説明する。
【０００４】
なお、図１の下部には、ＩＰパケットのヘッダ、データ等の各フィールド／フレームが上記回路ブロックのいずれで生成されるかを説明的に示す（破線の矢印で示している）ために、ＩＰパケットの模式的構造を付記している。
【０００５】
ユーザの音声情報をアナログ音声信号として出力する一般的な電話機（アナログ電話部）１１１からの当該アナログ音声信号はアナログ−デジタル変換器１１２によりデジタル信号に変換される。デジタル化された音声データはデジタル信号処理器ＤＳＰ（Digital Signal Processor）１１３によりＲＴＰ（Real Time Protocol）化処理がなされる。
【０００６】
すなわち、ＤＳＰ１１３は、音声データを所定のパケット化周期（例えば、１０ｍｓ）で音声データを加入者ごとに蓄積し、当該パケット化周期分の音声データが蓄積されると、ＲＴＰプロトコル上にそのデータを連続的にコピーする。さらに、ＤＳＰ１１３は、そのデータ（ＲＴＰデータ）にＲＴＰヘッダを付加する。そして、書いたことを示すフラグ（例えば、"1"）とその加入者ＩＤをデュアルポートメモリ（ＤＰＭ）１１４に格納・保存する。
【０００７】
ＤＰＭ１１４は、ＲＴＰ化されたパケットデータ（以下、ＲＴＰパケットデータ、又は単にＲＴＰパケットという。）を一時的に保存する。
【０００８】
上記ＩＰパケット伝送装置の全体の制御をなす制御部（ＣＰＵ）１１５は、周期的にＤＰＭ１１４の格納データを参照する。そして、ＣＰＵ１１５は、ＳＰ１１３がＤＰＭ１１４内に設定したフラグ（"1"）を見つけるとＲＴＰパケットデータを全て読み出す（リードする）。なお、ＣＰＵ１１５は、ＣＰＵ１１５のワークメモリ上にＲＴＰパケットデータを全て転送するのが一般的である。
【０００９】
さらに、ＣＰＵ１１５は、ＤＰＭ１１４から加入者ＩＤをもリードし、既に入手している相手の要求している加入者ＩＤと一致するのであれば、相手のアドレス情報（MACアドレス、IPアドレス、UDPポート番号）を、MAC、IP、UDPヘッダに設定する。そして、ＲＴＰ部には既にワークメモリ上にコピーしたデータを付加し、ＭＡＣ（Media Access Controller）１１６に供給する。
【００１０】
つまり、ＣＰＵ１１５にはＤＰＭ１１４からＲＴＰパケットが転送され、ＣＰＵ１１５において当該ＲＴＰパケットにMAC、IP、UDPヘッダが付加されてＩＰパケット化処理がなされる。上記したように、MAC、IP、UDPヘッダはソフトウエア生成され、ＲＴＰパケットデータに付加される。
【００１１】
ＭＡＣ１１６に供給されたデータは、ＭＡＣ１１６の内部メモリ（図示しない）に書き込まれる。ＭＡＣ１１６は、自装置のMACアドレス情報（自MACアドレス）をMACヘッダ内に追記するとともに、全パケットのＦＣＳ（Frame Check Sequence）計算を行い、パケットの最終部にその値を付加する。さらに規定であるプリアンブル、SFD情報を追加する。完成されたデータパケットはＭＩＩ（ Media Independent Interface）（４ビットデータ、フレーム、クロック）のフォーマットに変換され、ＰＨＹ（Physical Layer Device）１１８に送出される。ＰＨＹ１１８は、Etherネットとのレイヤ１通信を行うための物理層用のインターフェースＩＣである。ＰＨＹ１１８は、レイヤ１へのフォーマット変換を行い、ＬＡＮケーブル等を介してＩＰネットワーク１１９にＩＰパケットを送出する。そして、当該ＩＰパケットはＩＰネットワークを通じてルーティングされて相手の装置まで転送される。
【００１２】
しかしながら、上記した従来技術においては、下記のような問題点があった。
【００１３】
ＤＳＰ１１３は、一般的な信号処理を行うため、同時に複数の処理（多数のチャネルの処理）を行うことが可能である。しかし、ＣＰＵ１１５は、上記したMAC、IP、UDPヘッダの生成・付加等の処理以外にも、ＳＮＭＰ（ネットワーク監視プロトコル）からの要求に対する応答、外部からのArp解決、ping応答、ＣＡ（コールエージェント）とのネゴシエーション、さらに受信部における処理（上記した処理と逆の処理）等を行う必要もあり、十分な処理パフォーマンスを持つことができない場合がある。特に、チャンネルの高密度化が急速に進展しており、ＣＰＵには、同時に大量のパケット化を行うためのパフォーマンスが要求されている。
【００１４】
ＣＰＵは、通常、優先順位の高いものから処理を行うため、このような高負荷状態におちいった場合には、優先順位が比較的低いパケット化処理には揺らぎが生じてしまうことになる。このように、パケットデータの送出間隔が不定期になり、受信側の装置でそのパケット揺らぎを吸収するためのバッファ装置等を設けて対処する場合がある。ＣＰＵにおけるＩＰパケット処理は技術的には可能ではあるが、ハードウエア上の性能を満たすものは得られなかった。
【特許文献１】特開2004−112192号公報（第１２頁、図５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、上述した点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、大量のデータに対しても高速にＩＰヘッダ生成処理が可能なＩＰパケット生成装置を提供することである。また、ＩＰヘッダの生成・付加においてＣＰＵの処理を必要とせず、ハードウエアのみでパケット化揺らぎの無いＩＰパケット生成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明のＩＰパケット装置は、デジタル化された情報データ信号をＩＰパケット化するＩＰパケット装置であって、情報データ信号の発呼者識別子及びアドレス情報を識別する呼情報識別部と、アドレス情報を表すアドレスヘッダを生成するヘッダ生成部と、発呼者識別子で表されるメモリアドレスに発呼者識別子に対応するアドレスヘッダを格納するメモリと、情報データ信号を所定長の情報データ片に分割して出力するとともに上記情報データ片に対応する発呼者識別子をメモリアドレスに供給して当該発呼者識別子に対応するアドレスヘッダを上記メモリから出力させる信号処理部と、信号処理部から上記情報データ片を受信するとともに、メモリから出力されたアドレスヘッダを当該アドレスヘッダに対応する受信情報データ片に付加するヘッダ付加部と、を有することを特徴としている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。尚、以下に説明する図において、実質的に同一又は等価な構成要素、部分には同一の参照符を付している。
【００１８】
図２は本発明の実施例であるＶｏＩＰ（Voice over IP）機器等に用いられるＩＰパケット伝送装置５を模式的に示すブロック図である。また、当該ＩＰパケット伝送装置５は、ＩＰパケット生成装置１０を有している。
【００１９】
なお、図２の下部には、ＩＰパケットのヘッダ、データ等の各フィールド／フレームが上記回路ブロックのいずれで生成されるかを説明的に示す（破線の矢印で示している）ために、ＩＰパケットの模式的構造を付記している。
【００２０】
ＩＰパケット伝送装置５は、ユーザからの音声情報をアナログ音声信号として出力するアナログ電話部１１１と一般的な電話線（例えば、ツイストペア線）を介して接続されている（接続端子２１）。また、ＩＰパケット伝送装置５は、外部のＩＰネットワーク１１９に、例えばＬＡＮ（Local Area Network）ケーブル等を介して接続されている（接続端子２２）。
【００２１】
ＩＰパケット伝送装置５は、１つ又は複数のアナログ電話部１１１から入力端２１を介して入力された（１又は複数の）ユーザの音声情報、映像情報等をＩＰパケット化して、ＩＰネットワーク１１９に送出する。換言すれば、ＩＰパケット伝送装置５は、音声コンテンツ、映像コンテンツ等の各種メディアをＩＰネットワーク上で伝送するためのインターフェースとして動作し、メディアゲートウェイとしての機能を有している。なお、ＩＰパケット伝送装置５は、必ずしもメディアゲートウェイに限らない。メディア情報をＩＰパケット化して送出する種々の装置であってもよい。以下に、図面を参照して詳細に説明する。
【００２２】
ＩＰパケット伝送装置５は、後に詳述するように、ＩＰパケット伝送装置５全体の制御をなす制御部（以下、ＣＰＵという。）１５を有している。すなわち、ＣＰＵ１５は、信号バス（図示しない）を介して各種の制御信号、データ信号等をＩＰパケット伝送装置５の各構成要素との間で送受信し、各構成要素を制御する。また、ＣＰＵ１５には、ＩＰネットワーク上でＩＰ電話サービスを実現するために必要な各種のソフトウエアまたは機能・回路等、例えば、ＣＡ（コールエージェント）や、ＳＩＰ（Session Initiation Protocol）、ＭＥＧＡＣＯ（Media Gateway Control Protocol）等の呼制御プロトコルが備えられ、ＩＰ電話の発着信関連の諸機能を制御する機能を有している。
【００２３】
まず、実際に電話をかけて会話を開始するに当たっては相手方（着呼者）の電話番号が必要になる。その電話番号は、加入者からアナログ電話部１１１により入力され、その電話番号に対応するネットワークアドレス（相手方のＭＡＣ，ＩＰ，ＵＤＰポート番号）が参照される。その役目を担うのは、一般的にはＣＡ（コールエージェント）であり、アドレス解決、接続シーケンス等についての処理がなされる。そして、そのための周知のプロトコルとしては、ＳＩＰ、ＭＥＧＡＣＯなどが用いられる。
【００２４】
以下においては、ＣＡ（コールエージェント）等によって加入者のＭＡＣ，ＩＰ，ＵＤＰポート番号等の情報と、加入者ごとの当該情報に対応する通話相手方のＭＡＣ，ＩＰ，ＵＤＰポート番号等の情報とが既にアドレス解決されている。そして、実際に音声メディアについて音声パケットを生成し、メディアデータを送出（通話）する場合を例にその動作について説明する。
【００２５】
アナログ電話部１１１から入力されたアナログ音声信号はアナログ−デジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）１２によりデジタル信号（例えば、８ビット）に変換される。デジタル化された音声データはデジタル信号処理器ＤＳＰ（Digital Signal Processor）１３によりＲＴＰ（Real Time Protocol）処理がなされ、音声データはＲＴＰプロトコル上に実装される。用いられるＤＳＰ１３は、複数のデジタル音声データを同時に処理することが可能である。
【００２６】
ＣＰＵ１５は、上記したように、既にＩＰパケット伝送装置５に収容されている複数の加入者（アナログ電話）１１１ごとに当該加入者（発呼者）及び相手方（着呼者）のＭＡＣ，ＩＰ，ＵＤＰポート番号等の情報（以下、これらを総称してアドレス情報ともいう。）を識別し、さらに、生成されるＲＴＰパケットのＲＴＰヘッダ情報の内容についても識別している。
【００２７】
ＣＰＵ１５は、上記加入者（発呼者）の識別子（ＩＤ）をメモリアドレスとして、当該加入者（発呼者）識別子（ＩＤ）に対応する（自己の）ＭＡＣ，ＩＰ，ＵＤＰポート番号と、当該発呼者識別子の各々に対応する相手方のＭＡＣ，ＩＰ，ＵＤＰポート番号を含むヘッダ（アドレスヘッダ）とをデュアルポートメモリ（ＤＰＭ）１４に書き込み、格納するように制御する。
【００２８】
図３は、デュアルポートメモリ（ＤＰＭ）１４に格納された加入者及び相手方のアドレス情報（アドレスヘッダ）を模式的に示している。より具体的には、ＤＰＭ１４には加入者識別子（ＩＤ）をＤＰＭ１４のメモリアドレス（A-1, A-2, ..., A-511と表記する。）とし、当該加入者ＩＤに関連づけて、当該加入者及び相手方のＭＡＣ，ＩＰ，ＵＤＰヘッダ（アドレスヘッダ）が格納される。
【００２９】
なお、ＤＰＭ１４の２つのポートのうちＲＴＰ処理を行うＤＳＰ１３に接続される側のポート（アドレスポート）のメモリアドレスには加入者ＩＤアドレス（A-1, A-2, ..., A-511）がそのまま接続される。そして、後述するヘッダ付加部１６側のポート（以下、データ出力ポート又はデータポートという。）には加入者ＩＤアドレスによって参照されたデータ、すなわち、収容加入者及び相手方のＭＡＣ，ＩＰ，ＵＤＰポート番号（アドレス情報）がアドレスヘッダとして出力される。
【００３０】
なお、さらに、ＤＰＭ１４は、ＣＰＵ１５とＣＰＵバスによって接続され、ＣＰＵ１５の制御によってメモリ内容の書き換えが可能なように構成されている。例えば、セッションが終了した場合には、メモリアドレス、メモリデータを次セッション用に書き換える制御がなされる。
【００３１】
一方、ＤＳＰ１３は、デジタル音声データを所定長の情報データ片（ＲＴＰパケット）に分割処理（フレーム分割）する。より具体的には、所定のパケット化周期（例えば、１０ｍｓ）で音声データを加入者ごとに蓄積し、当該パケット化周期分の音声データが蓄積されると、ＲＴＰプロトコル上にそのデータを連続的にコピーする。すなわち、ＤＳＰ１３は、そのデータ（ＲＴＰデータ）にＲＴＰヘッダを付加する。つまり、ＤＳＰ１３は、ペイロードを当該音声データ（ＲＴＰデータ）とし、これにＲＴＰヘッダを付加したパケット（以下、ＲＴＰパケットという。）を生成する。
【００３２】
ＤＳＰ１３は、生成した情報データ片であるＲＴＰパケット（ＲＴＰヘッダ＋ＲＴＰデータ）を出力するとともにその加入者ＩＤをＤＰＭ１４のアドレスポートに入力する。ＤＰＭ１４は、前述したように既にＣＰＵ１５の制御によって格納されたデータの中から、入力された加入者ＩＤに対応する加入者及び相手方のアドレスヘッダ（すなわち、（相手、自）ＭＡＣ，ＩＰ，ＵＤＰポート番号）をデータ出力ポートから出力し、ヘッダ付加部１６に供給する。
【００３３】
ヘッダ付加部１６は、当該出力されたＭＡＣ，ＩＰ，ＵＤＰからなるヘッダ（アドレスヘッダ）をＤＳＰ１３から出力されたＲＴＰパケットに付加する。
【００３４】
上記したように、ＤＳＰ１３、ＤＰＭ１４、ＣＰＵ１５及びヘッダ付加部１６によりＲＴＰパケットに当該ＲＴＰパケットに対応するアドレスヘッダが付加されるが、この動作について以下により具体的に説明する。
【００３５】
ＤＰＭ１４のメモリアドレス（A-1, A-2, ... ）としては、例えば、ＤＳＰ１３から出力されるＲＴＰパケットのＲＴＰヘッダ中の同期ソース識別子(SSRC)識別子を用いることができる。すなわち、ＤＰＭ１４の加入者ＩＤアドレス（発呼者アドレス）としてＲＴＰヘッダのSSRC識別子（例えば、３２ビット）が用いられる。すなわち、ＣＰＵ１５は、ＣＡ（コールエージェント）を利用してあらかじめアドレス解決をするとともに、SSRC識別子と加入者ＩＤとの対応を識別しているので、ＣＰＵ１５の制御によって、ＤＰＭ１４の当該SSRC識別子で指定されるメモリアドレス（A-1, A-2, ... ）にそのSSRC識別子に対応するアドレスヘッダ（（相手、自）ＭＡＣ，ＩＰ，ＵＤＰポート番号）があらかじめ格納されている（図３）。つまり、ＤＳＰ１３からのＲＴＰパケット（ＲＴＰヘッダ＋ＲＴＰデータ）の出力に先立だって、ＤＰＭ１４に上記加入者ＩＤ及び当該加入者ＩＤに関連するアドレスヘッダが格納されている。
【００３６】
次に、ＤＳＰ１３はＲＴＰパケット生成を行い、ＲＴＰデータとともにＲＴＰヘッダを出力する。ＲＴＰヘッダ中のSSRC識別子出力（SSRC識別子を出力するビットの端子）はＤＰＭ１４のメモリアドレスに接続されており、ＤＳＰ１３から出力されたＲＴＰヘッダのSSRC識別子で指定されるメモリアドレス（A-1, A-2, ... ）に対応するアドレスヘッダがＲＴＰヘッダ（SSRC識別子）の入力に応答してＤＰＭ１４から出力される。当該出力されたアドレスヘッダはヘッダ付加部１６に供給され、ＤＳＰ１３から出力された（そのアドレスヘッダに対応する）ＲＴＰデータに付加される。なお、ヘッダ付加部１６はハードウエア構成のヘッダ付加回路を有し、ハードウエアによってアドレスヘッダが付加される。
【００３７】
なお、上記アドレスヘッダは、ＤＳＰ１３から出力されるＲＴＰパケット（ＲＴＰヘッダ＋ＲＴＰデータ）に比べて所定時間だけ遅れてＤＰＭ１４から出力される。すなわち、ヘッダ付加部１６によってＤＰＭ１４からアドレスヘッダがリードアウトされるタイミングは、例えば所定クロック（数クロックの程度）時間だけ遅れる。ヘッダ付加部１６においては、当該時間差を考慮して、例えば当該所定クロック分だけずらせる等ハードウエア的に調整されて、ＲＴＰパケットにアドレスヘッダが付加され、ＩＰパケットが形成される。
【００３８】
また、ＤＰＭ１４のアドレスポートはＤＳＰ１３の出力ポートに電気的に接続され、ＤＰＭ１４のデータ出力ポートはヘッダ付加部１６のアドレスヘッダを入力するための入力ポートに電気的に接続されている。
【００３９】
従って、かかるハードウエア構成を有していることにより、ＣＰＵ等の処理を必要とせずに高速、大量にヘッダ処理を行うことができる。
【００４０】
上記したＵＤＰ（User Datagram Protocol）は確認応答あるいは配送保証なしにデータグラムを交換するシンプルなプロトコルであり、発信側のアドレスや宛先アドレス及びチェックサムから構成されている。より具体的には、図４に示すように、ＵＤＰヘッダは、送信元ポート番号、送信先ポート番号、ＲＴＰデータ長、チェックサムから構成されている。
【００４１】
なお、ヘッダ付加部１６は、上記各種ヘッダに必要なＩＰチェックサム、ＵＤＰチェックサム、ＦＣＳ値の計算を行う。ヘッダ付加部１６は、上記したアドレスヘッダ生成、ＲＴＰパケットへのアドレスヘッダ付加、チェックサム及びＦＣＳ値の計算等の処理をハードウエアで行う構成（ハードウエア部）を有している。
【００４２】
ヘッダ付加部１６は、当該計算を行った後、ＦＣＳを付加してＩＰパケットとして完成させる。さらに、完成されたＩＰパケットには、フレーム送信の開始を通知し、同期をとるタイミングを与えるためのプリアンブル及びフレーム開始デリミタ（ＳＦＤ：Start Frame Delimiter）を付加し、ＭＩＩ（Media Independent Interface）変換部１７に供給する。
【００４３】
ＭＩＩ変換部１７は、標準イーサネットインタフェースであり、供給されたＩＰパケットにＭＩＩ変換を行って、物理層用のインタフェースであるＰＨＹ部１８を通じてEtherネットワーク（ＩＰネットワーク）１１９に送出する。
【００４４】
以上、詳細に説明したように、ＩＰパケットのヘッダの生成付加においてＣＰＵの処理を全く必要としないので、揺らぎを生じることなく高速かつ大量にＩＰパケットのヘッダ処理を行い、ＩＰパケット生成をすることができる。なお、さらに大量の情報データの処理を行う必要がある場合であっても、単にメモリの容量を増加させることで対応することが可能である。
【００４５】
また、上記したように、ハードウエアのみで処理を行い、高速かつ大量にパケット化揺らぎを生じることなくＩＰパケットのヘッダ処理を行うことができる。
【００４６】
なお、上記した実施例においては、アナログ音声データをＩＰパケットに変換するメディアゲートウェイなどの装置に適用した場合を例に説明したが、音声データに限らず、画像データの変換装置等に対しても適用することができる。
【００４７】
なお、上記した実施例は例示に過ぎない。また、上記した実施例を適宜改変及び組み合わせて適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】従来のＩＰパケット伝送装置の構成を模式的に示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例であるＩＰパケット装置の構成を模式的に示すブロック図である。
【図３】デュアルポートメモリ（ＤＰＭ）に格納された収容加入者及び相手方のアドレスを模式的に示す図である。
【図４】ＵＤＰヘッダの構成を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０  ＩＰパケット生成装置
１２  Ａ／Ｄ変換器
１３  ＤＳＰ
１４  ＤＰＭ
１５  ＣＰＵ
１６  ヘッダ付加部
１７  ＭＩＩ変換部
【図１】
2007243685.tif 000003
【図２】
2007243685.tif 000004
【図３】
2007243685.tif 000005
【図４】
2007243685.tif 000006