JPS63306740A

JPS63306740A - パケット通信方式

Info

Publication number: JPS63306740A
Application number: JP62142791A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Sato; 健一佐藤; Hiroshi Nakada; 広中田
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: NTT Inc
Priority date: 1987-06-08
Filing date: 1987-06-08
Publication date: 1988-12-14

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、パケ７）通信方式に関し、特に可変ビット長
のパケ７）を用い、パケットがパケ７）交換ネットワー
ク内で受けるパケットごとに異なる遅延時間を受信側に
おいて一定値にそろえ、かつ網内でのパケットの紛失ま
たは、網内での一定値異以上の転送遅延を受けた異常パ
ケットを受信側において検出できるようにしたパケット
通信方式に関する。

〔従来の技術〕

従来、例えば、低ピット速度の音声をパケットを使用し
て伝送することは、回線交換に比べて伝送および交換の
費用が大幅に節約されるにもかかわらずこれまで広く使
用されることはなかった。

その理由は符号化された情報をパケットで伝送すると以
下に述べるような種々の問題点が生じるからである。

その問題点の一つはパケットをパケット交換システムを
通して伝送すると一般にパケットごとに異なる遅延が生
じるからである。遅延の変動はパケット交換ネットワー
ク内の交換ノードにおいて導入される。データと異なり
、音声情報は高品質の音声再生を実現するためには、コ
ーディング時と同じ速度でディジタル表現からアナログ
表現にデコードされねばならない。音声パケットの伝送
期間中に可変遅延が導入されると、なんらかの補償を行
わない限り上記のデコーディングを行うことはできない
。

従来、この問題点の解決方法として、電話のような会話
音声においては、有音部と無音部があるという事実を利
用し、音声の有音部についてのみパケットを発生させ、
その後無音部分の期間中はパケットを送信せず、また受
信部では有音部の最初のパケットを受信後、そのパケッ
トをある一定時間間隔　　（秒）遅延させ、この初期遅
延の後、それに引き続く有音部のパケットをパケットの
発生間隔Ｔ（秒）と同じ速度でデコードすることにより
もとのアナログ音声を再生する方式がある。

第５図はこの方式におけるタイムチャートを示したもの
である。第５図において、ａは、音声信号、ｂは、音声
信号を符号化器により符号化した符号化信号、Ｃは符号
化信号すより一定時間間隔ごとに形成された固定長の送
信パケット、ｄは、受信側で受信した受信パケット、お
よびｅは受信バケツ）ｄを所定の順に並べて再生に廻さ
れる再生パケットを示す。

なお、第５図の従来例においては、パケットが送信側か
ら受信側に到達するまでの遅延時間をｔ４、受信パケッ
トが再生にかけられるまでの遅延時間をＤ′としたとき
、（ｔｄ＋Ｄ’　）時間なる一定値以上の遅延を受けた
パケット２は、受信側では再生することはできず、必要
に応じてなんらかの補間が必要となる。

以上説明したように、この従来方式においては、第５図
の符号化信号すに示すように、符号化は固定レートの符
号化方式例えば、６４ｋｂ／ｓ　Ｐ　ＣＭ方式や３２ｋ
ｂ／ｓＡ　Ｄ　Ｐ　ＣＭ　（適応差分ＰＣＭ）方式など
が用いられていた。すなわち、有意情報の発生量が時間
的に変化する場合においても、一定のビットレートで符
号化し、固定長のパケットで伝達するために、情報伝送
効率の観点からみて、無駄が大きい問題点があった。

この問題点の解決方法として、送信側で、パケット長を
、一定時間間隔Ｔ（秒）内に発生した情報ビット数に応
じて可変にした可変ビット長のパケットを形成し、これ
に特定のモジュロ数からなるシーケンス番号を付加して
送信し、受信側で、受信パケットを上記シーケンス番号
に従って並べて再生を行う、可変ビット長のパケットを
用いて通信を行うパケット通信方式が考えられている（
例えば、昭和５４年度電子通信学会情報システム部門全
国大会予稿集１８１「音声ブロック間可変量子ビット符
号化方式」参照）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

以上説明したように、従来のパケット通信方式において
は、有意情報が時間的に変化する場合において、可変ビ
ット長のパケットを用いることにより、情報伝送効率を
上げることが可能である。

しかし、この可変ビット長のパケットを用いる場合には
、パケットの大きさがまちまちであるので、パケットの
伝送期間中に可変遅延が導入されると、固定ビット長の
パケットに比べて、受信側で、その遅延のスムージング
を施すことが困難になるとともに、送信パケットが途中
でなんらかの原因で紛失したり、または順次に再生が不
能となる一定時間以上の遅延を受ける異常パケットの発
生が大となり、この異常パケットの発生を適確に検出し
て補間または再送を行うことが重要な問題点となるが、
従来この問題点の解決が十分になされていない。

本発明の目的は、上記の問題点を解決することにより、
受信側で、遅延のスムージングと異常パケットの検出を
容易に行うことができる可変ビット長のパケットを用い
たパケット通信方式を提供することにある。

〔問題点を解決するだめの手段〕

本発明は、ブロック時間に／ｆ　　（秒）（ただし、ｆ
はサンプリングの周波数、ｋはサンプリング点の数。）
内に発生した情報ビット数に応じてパケット内の情報ビ
ット数を可変にした可変ビット長のブロックを形成し、
一定の時間間隔Ｔ（秒）ごとにこのブロックを集めそれ
に所要の情報ビットを付加してある定められた固定ビッ
ト長のパケットを形成し、このパケットを用いて通信を
行うパケット通信方式において、送信側で、上記パケッ
トにブロック時間に／ｆ（秒）ごとにモジュロｍ（ｍは
自然数）の第一のシーケンス番号を指定し、上記パケッ
トに、当該パケットに含まれる上記ブロックの特定のブ
ロックに該当する上記第一のシーケンス番号と、発生し
た上記パケットの順に指定したモジュロｎ　（ｎは自然
数）の第二のシーケンス番号とを付与して送信し、受信
側で、上記パケットを、到着した最初のパケットまたは
特定の基準パケットが到着した時点から、一定の時間（
Ｄｍ＋Ｒ）（秒）（ただし、Ｄ、は許容パケットごと遅
延時間、Ｒはパケット形成時の最大遅延時間。）後に、
上記第一のシーケンス番号に従って並べ順次再生を行う
とともに、並べられた隣り合う上記パケットの第二のシ
ーケンス番号の差から異常パケットの検出を行うことを
特徴とする。

また本発明は、シーケンス番号の差が２の場合に異常パ
ケット有りとして検出を行うことが好ましい。

〔作用〕

受信側で、最初のパケットまたは特定基準パケットが到
着した時点から、一定時間（Ｄｍ＋Ｒ）（秒）後に、第
一のシーケンス番号に従って上記パケットを並べ、ブロ
ック時間に／ｆ　　（秒）ごとにブロックに分解し再生
を行う。

ここで、一定時間（Ｄｍ＋Ｒ）は各パケットに許容され
る最大の遅延時間であるので、各パケットは異常パケッ
トを除いて必ず受信側に順次到着することになり、遅延
のスムージングが正しく行われる。なお、本発明におい
ては、送受信されるパケットは、固定ビット長となって
いるので、可変ビット長のパケットに比べて、もともと
パケットごと遅延時間のばらつきは小さい。

一方、並べられた上記パケットの第二のシーケンス番号
について、隣り合う二つのパケットのシーケンス番号の
差Δを求める。ただしｎ番と１番との差は１とする。か
くすると、差Δはもしも異常パケットが発生しないとき
には、必ずΔ＝１となり、異常パケットが発生したとき
には、Δ≠１となり、異常パケ７）の発生を検出できる
。

この場合、Δ＝２となるのは前段のパケットが紛失して
異常パケットとなった場合であり、必要に応じ前後のパ
ケットからの再生信号により補間を行うか、再送を行わ
せることができる。

さらにΔ〈ｌまたはΔ〉２の場合も生じ得るが通常その
確率は非常に小さい。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図は本発明の一実施例を示すタイムチャート、第２
図はそのパケットの遅延特性図である。

初めに、第２図について説明する。第２図は横軸に時間
ｔ　（秒）をとり、縦軸にパケットの遅延確率をとり、
本発明が適用されるパケット通信方式におけるパケット
のエンド−エンドの遅延確率分布関数を示したものであ
る。第２図において、ｔｄは各パケット網中での伝送路
の遅延やノードの処理に要する遅延などの受信パッケー
ジに共通な固定のパケット共通遅延時間であり、Ｄは各
バヘ− ゲットに特有のパケットごと遅延時間（Ｄｍを許容パケ
ットごと遅延時間とし、そのときの確率をＰｏとする〉
である。またＲはブロック形成時の最大遅延時間である
。

ここで、受信側で、割合ｐ０（ｐｏ≦１）のパケットが
おさまる遅延時間を、（ｔｄ＋Ｄ、）（秒）としたとき
に、送信側で、最初のパケットまたは特定の基準パケッ
トの次のＴ（秒）間に引き続きパケットが存在する場合
には、受信側には（ｔｄ＋Ｄ、）（秒）の遅延時間でＰ
。の割合のパケットが到着し、さらにＲ（秒）の遅延時
間を付加することにより、はぼ１００％のパケットが到
着する。

すなわち、受信側で、最初のパケットまたはある特定の
基準パケットが到着してから、（Ｄｍ＋Ｒ）時間の遅延
を付加し、引き続＜ｋ／ｆ（秒）ごとのタイミングでパ
ケットをブロック分解し再生することにより、遅延のス
ムージングが行われ、コーディング時と同じ速度でディ
ジタル信号がアナログ信号に再生される。

第１図において、ｂ′はブロックで、可変長符号化器を
用いて、アナログ信号のに個のサンプリング点の情報を
、例えば差分符号化法を用いて情報源の有する有意情報
量の大小に応じて可変長符号化を行い構成したものであ
る。そして各プロ・７りには、ブロック時間に／ｆ　　
（秒）ごとに指定したモジュロ１６（ｎ＝１６＞の第一
のシーケンス番号が付される。

Ｃは送信パケットで、上記ブロックを合計ビット数が一
定値以下となるように集め、これに一定長ビットにする
ための所要の付加ビットを付加してパケット長Ｔのパケ
ットを構成したものである。

なお、パケット化に許される最大遅延時間はＲ（秒）と
する。すなわち、Ｒ／　（ｋ／ｆ）個のブロック内に含
まれる情報ビット数の和が一定値に達しない場合には、
付加ビット（無駄ビット）（第２図での斜線部分）を付
加し、Ｒ／　（ｋ／ｆ）個のブロックで１個のパケット
を構成する。そして各パケットには、形成順に、モジュ
ロ４　（ｍ＝４＞の第二のシーケンス番号を、１．２．
３．４．１．２、　のように付加するとともに、パケッ
ト内に含まれた特定の（ここでは最初の）ブロックの第
一のシーケンス番号を、１．６．１０．１２．３．１２
のように付加する。

ｄは受信パケットで、各パケットはそれぞれ（ｔ、＋Ｄ
）（秒）の遅延を受けて到着した様子を到着順に示して
ある。この実施例では異常パケットはなく、各パケット
は正常に順次に到着している。

ｅ′は再生のために送出される再生ブロックで、最初の
パケット（または特定の基準パケット）が到着した時点
から、さらに（Ｄｍ＋Ｒ）（秒）の遅延を付加し、第一
のシーケンス番号に従って各ブロックをブロック時間に
／ｆ　　（秒）ごとに並べたものである。すなわち受信
側に到着したパケットは−たんバッファされて（Ｄｍ　
＋Ｒ）（秒）後に（ｋ／ｆ）秒ごとにブロックに分けら
れ再生されるので、パケットごと遅延時間りの影響を除
いて、コーディング時と同じ速度でディジタル信号から
アナログ信号に正しく再生される。

一方この再生パケットが並べられたときに、隣り合う二
つのパケットの第二のシーケンス番号の差Δを求める。

なおこの差Δはモジュロｎのｎ番（本実施例では４番）
と次の１番との差は１とする。第二のシーケンス番号は
、１．２．３．４．１−の順となっており、上記のよう
にして求め差Δの値は第１図に示すとおりすべて１とな
る。すなわち、異常パケットはないことが分かる。なお
、シーケンス番号の差ΔがΔ＝２のときには、直前のパ
ケットが異常パケットとして検出される。

従って、本実施例によると、情報源の符号化に実質的に
可変ビットレート符号化方式を用い、可変長パケットに
より情報伝送効率を低下させることなく通信を行い、受
信側で遅延のスムージングを適確に行うとともに、異常
パケットを検出し、送信側でＴ（秒）ごとの連続したパ
ケットの発生があり、シーケンス番号の差Δ＝２のとき
、直前の紛失または遅延が一定時間以上となり廃棄され
た異常パケットを、必要に応じて前後のパケットから再
生した信号を用いて補間したりまたは再送の手配をする
ことにより、高品質な情報伝送が可能となる。

なお、直前の２個以上のパケットが連続して異常パケッ
トとなる、すなわちΔ＝３以上となる確率は、（１−Ｐ
Ｏ）”以下であり、一般にＰｏは遅延″ケラトがあって
も実用上許容される値として非常に１に近い値として定
めるため、（１−ＰＯ）３″＝、０となり、実用上この
ようなことはごくまれにしか起こらない（例えば、Ｐｏ
＝０．９９９のとき、（１−ＰＯ）”　！＝ｉＩＯ−”
）。

また、ｎ個が引き続いて異常パケットとなり、Δ＝１で
見かけ上異常パケットがなかったように誤る確率は、（
１−Ｐ、）″以下であり、必要に応じてｎを大きくとる
ことにより、（１−ＰＯ）→０と実用上問題のない値と
することができる。

さらにΔ＝２を異常パケットの検出基準とすることによ
り、Δ〉２またはΔくｌとした場合に問題となるパケッ
トのバッファ時間の増大を防止でき、パケットの伝送効
率の低下がさけられる。

第３図は本発明の一実施例を適用したパケット通信シス
テムのブロック構成図、第４図はそのパケットディスア
センブリ装置の詳細を示すブロック構成図である。

本実施例のパケット通信システムは、可変長符号化器２
１とパケットアセンブリ装置２２とを含む送信側が、パ
ケットディスアセンブリ装置２４と復号化器２５とを含
む受信側とがパケｙ）網２３を通して接続され構成され
る。

ここで、可変長符号器２１は入力されるアナログ人力信
号をブロック時間に／ｆ　　（秒）だとにその情報量に
応じた可変ビット長で符号化し第１図のブロックｂ′を
出力する。パケットアセンブリ装置２２では、この出力
されたブロックｂ′入力して、一定の時間間隔Ｔ（秒）
ごとに、ブロックｂ′を集め、必要に応じて所要の付加
ビットを付加して、固定ビット長Ｔのパケットを順次形
成するとともに、モジュロ４の第二のシーケンス番号と
ブロック時間に／ｆごとに指定されたモジュロ１６の第
一のシーケンス番号でパケットに含まれる最初のブロッ
クに付加された第一のシーケンス番号とを例えばそのヘ
ッダに付加して、順次パケット網２３に送出する。

パケットディスアセンブリ装置２４は、第４図に示すよ
うに、スムージングバッファ３１、ＣＰＵ３２、メモリ
３３、紛失再生および復号化器の入力バッファ３４およ
びクロック供給装置３５を含んでいる。

そして、送信側から送信されパケット網２３を通して到
着したパケットは、スムージングバッファ３１に入力さ
れ、一定時間（Ｄｍ　＋Ｒ）（秒）バッファされる。こ
の間に、パケットに付加された第一および第二のシーケ
ンス番号情報３６はＣＰ　Ｕ３２に入力され、さらにメ
モリ３３に記憶される。モしてＣＰ　Ｕ３２において、
第一のシーケンス番号順にパケット送出情報３７を作成
するとともに、メモリ３３に記憶された第二のシーケン
ス番号により、隣り合うパケットの第二のシーケンス番
号の差Δを求め、異常パケットが検出されると、その異
常パケット情報をパケット送出情報３７に加えてスムー
ジングバッファ３１に出力する。スムージングバッファ
３１では、このパケット送出情報３７に従いＴ（秒）ご
とに送出パケットと同時に異常情報を送出パケットおよ
び異常情報３８として出力する。入力バッファ３４では
入力されたパケットをに／ｆ　　（秒）ごとに再生ブロ
ックｅ′に分割し符号化信号３９として復号化器２５に
対して出力する。また異常情報により異常パケットの前
後のパケットの符号化信号により所定の補間を行い異常
パケットに対する符号化信号３９として出力するか、ま
たは再送要求信号を出力する。

復号化器２５では入力された符号化信号を元のアナログ
信号に再生出力する。なお、クロック供給装置３５は所
要のクロックを各部に対して供給する。

以上、第３図および第４図を用いて説明したように、本
発明は公知の技術を用いて容易に装置化を実現すること
ができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は、可変ビット長のブロッ
クをまとめた固定ビット長のパケットを用い、情報源の
バースト性を利用した効率のよい情報伝達を、受信側に
おけるパケットごとの遅延のスムージングとともに異常
パケットの検出を行うことにより、その欠落したパケッ
トの情報を必要に応じ前後の値から補間することまたは
再送を求めることが可能となり、伝送効率を低下させる
ことなく、高品質な情報伝達ができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すタイムチャート。第２図はそのパケットの遅延時間分布特性図。第３図は本発明の一実施例によるパケット通信システム
を示すブロック構成図。第４図はそのパケットディスアセンブリ装置の詳細を示
すブロック構成図。第５図は従来例を示すタイムチャート。１〜１６・・・シーケンス番号、２１・・・可変長符号
化器、２２・・・パケットアセンブリ装置、２３・・・
パケットａ、２４・・・パケットディスアセンブリ装置
、２５・・・復号化器、３１・・・スムージングバッフ
ァ、３２・・・ＣＰｔＪ、３３・・・メモリ、３４・・
・入力バッファ、３５・・・クロック供給装置、３６・
・・シーケンス番号情報、３７・・・パケット送出情報
、３８・・・送出パケットおよび異常情報、３９・・・
符号化信号、Ｄ、　Ｄ’　・・・パケットごと遅延時間
、Ｄ、・・・許容パケットごと遅延時間、Ｒ・・・パケ
ット形成時の最大遅延時間、Ｔ・・・一定の時間間隔、
ａ・・・音声信号、ｂ・・・符号化信号、ｂ′・・・ブ
ロック、Ｃ・・・送信パケット、ｄ・・・受信パケット
、ｅ・・・再生パケット、ｅ′・・・再生ブロック、ｆ
・・・サンプリング周波数、ｋ・・・サンプリング点の
数、ｔ、・・・パケット共通遅延時間。特許出願人　　日本電信電話株式会社代理人　　弁理士　井　出　直　孝ｔｄ：バグ−２ト天通箆延ｅｅ＋間Ｄ：パプ−２トニ゛乙Ｍ、１氏、叫間Ｄｍ＝許８パケー２ドブと五延待間大を例　（ハケ１．２トの月Ｕ正符性、）Ｍ２図実見例　（パブ−２トｉ信シス−ｒｘ）？Ｆ１３図尾　４　図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ブロック時間ｋ／ｆ（秒）（ただし、ｆはサンプ
リングの周波数、ｋはサンプリング点の数。）内に発生
した情報ビット数に応じてパケット内の情報ビット数を
可変にした可変ビット長のブロックを形成し、一定の時
間間隔Ｔ（秒）ごとにこのブロックを集めそれに所要の
情報ビットを付加してある定められた固定ビット長のパ
ケットを形成し、このパケットを用いて通信を行うパケ
ット通信方式において、送信側で、上記パケットにブロック時間ｋ／ｆ（秒）ご
とにモジュロｍ（ｍは自然数）の第一のシーケンス番号
を指定し、上記パケットに、当該パケットに含まれる上
記ブロックの特定のブロックに該当する上記第一のシー
ケンス番号と、発生した上記パケットの順に指定したモ
ジュロｎ（ｎは自然数）の第二のシーケンス番号とを付
与して送信し、受信側で、上記パケットを、到着した最初のパケットま
たは特定の基準パケットが到着した時点から、一定の時
間（Ｄ＿ｍ＋Ｒ）（秒）（ただし、Ｄ＿ｍは許容パケッ
トごと遅延時間、Ｒはパケット形成時の最大遅延時間。）後に、上記第一のシーケンス番号に従って並べ順次再
生を行うとともに、並べられた隣り合う上記パケットの
第二のシーケンス番号の差から異常パケットの検出を行
うことを特徴とするパケット通信方式。
（２）シーケンス番号の差が２の場合に異常パケット有
りとして検出を行う特許請求の範囲第（１）項に記載の
パケット通信方式。