JP4065793B2 - データ多重化伝送装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の伝送路を有する通信ネットワーク上に接続され、これら複数の伝送路を通じて送信側から受信側にデータを伝送するデータ多重化伝送装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通信ネットワークシステムにおいて、回線の瞬時の切断、機器の誤動作、トラフィックの輻輳等の理由でデータの伝送が行えない場合がある。これらの理由によってデータの伝送を行うことができない事態を回避するために、インターネットでは、ＴＣＰ／ＩＰと呼ばれるプロトコルによりデータを再送することによって、確実な伝送を行っている。
【０００３】
また、映像信号や音声信号を送る場合、誤りが生じても再送できないことが多い。その理由は、リアルタイムの映像信号や音声信号が連続データであるため、再送を要求している間にはデータが伝送されず、その結果、信号が途切れるからである。さらに、回線が切断された場合には、データを伝送することができないため、データ通信が行えなくなる。
【０００４】
回線が切断された場合でも信頼性を向上する方法の一つとして、回線の２重化がある。この場合、２本の回線（伝送路）を用意し、一方の系の回線に故障が生じたときに他方の系の回線に切り替えるものであり、これによってデータの信頼性を向上することができる。
【０００５】
回線の切替を行うに際し、データが到達しないことを意味するデータ欠落などの情報が必要であり、このために、ＣＲＣなどのチェックサムによるデータの診断が行われる。この場合、データの診断を行い、診断後に回線の切替を行う必要があるが、データの診断に要する時間が長くなると、回線の切替の際にユーザが待機する時間も長くなり、ユーザが待機する間にはデータがユーザ側に到達しないので、例えば、映像信号を伝送する際に映像のフリーズが生じる。
【０００６】
近年、通信ネットワークシステム、特に光二重リングネットワークシステムにおける回線再編成方式が提案されている（例えば、特許文献１）。かかる回線再編成方式では、光二重リングネットワークシステムの各ノードにおいて、光ファイバによって伝送される光信号を受信器で受信して電気信号に変換し、その受信信号のエラーをエラー検出器で検出し、検出されたエラー検出回数をカウンタで計数している。また、エラー検出回数に基づいて、回線障害の有無を制御装置で検出し、回線障害があることを検出すると、二重化された光リングを自ノードでループバック接続するための経路切替器を制御することによって、回線再編成を行う構成を採用している。
【０００７】
【特許文献１】
特開平５−１２２２３５号公報（例えば、請求項１、図１）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、２本の回線を切り替える場合、一方の回線に異常が発生したことがわかったとしても、瞬時に切替を行うことができない。その理由は、回線を二重化するときには、通常、同一経路を通過すると障害も同時に２本の回線に生じることが考えられるため、別の経路によって回線を二重化することが多いからである。
【０００９】
光二重リングネットワークを例にとると、運用系回線を一方の回転方向（例えば、右回り）で確保するとともに、予備系回線を他方の回転方向（例えば、左回り）で確保する。ここで、カメラの映像信号をモニタで写すことを想定した場合、右回りと左回りによる経路の違いによって伝搬速度の差が生じるため、送信側で同時に送出したとしても到着時刻がずれることになる。したがって、直ぐに切替を行うと、データの連続性が失われ、送信したデータ列とは異なったデータ列を再生することになる。
【００１０】
したがって、二重化した回線の切替を瞬時の切断なく行おうとする場合には、送信データを一定の間隔で区切ってパケット化し、各パケットに連続した番号を付ける。受信側では、番号を見ることによって、データ列の内容を比較することなく同一データであるか否かの確認を行うことができる。二つの回線から到着したパケットの番号が違っていた場合には、パケット番号を比較することによって、どちらが先に送出したかわかるため、先に到着したパケットをメモリ内に待機させ、後から来るパケットと比較することによって同一データを比較することができる。
【００１１】
ここで、パケット番号を誤ると、パケット番号同士を比較することができず、その結果、データの内容の比較もできなくなる。その結果、データ列が正しくても、パケット番号を誤ると二つのパケットの比較ができないことになる。パケット番号もデータの内容も誤る確率は同一であるが、データの場合には、誤りがデータのみに止まるものの、パケットの場合には、誤りがパケット全体に及ぶ事態となる。
【００１２】
かかる事態は、映像信号の場合も同様であり、例えばＳＭＰＴＥ ２９２Ｍ規格では、走査線ごとにライン番号が割り当てられており、ライン番号を正常に復元できた場合、映像データに誤りがあっても、誤りを走査線内に留めることができる。それに対して、ライン番号が正しくない場合には表示位置が変化するため、データが正しくても表示位置が正しくなく、結果的には全体が誤っていることとなる。
【００１３】
これまで説明したように、映像データのような連続性のあるデータを伝送する場合には、回線の状態が不安定になると、パケット番号の誤りに起因してデータを安定して伝送できないおそれがある。
【００１４】
本発明の目的は、回線の状態が不安定な場合でもデータを安定して伝送できるデータ多重化伝送装置を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明によるデータ多重化伝送装置は、
複数の伝送路を有する通信ネットワーク上に接続され、これら複数の伝送路を通じて送信側から受信側にデータを伝送するデータ多重化伝送装置であって、
前記送信側が、
前記データを所定の単位のパケットに区切る手段と、
これらパケットに対して、互いに相違する番号を付加する手段と、
前記パケットの少なくとも一部に誤り訂正符号を付加する手段と、
前記番号を付加したパケットを、前記複数の伝送路に同一内容で同時に送信する手段とを具え、
前記受信側が、
前記番号を付加したパケットを、前記複数の伝送路を通じて受信する手段と、
前記パケットに訂正可能な誤りが存在する場合、前記パケットの誤り訂正を行う手段と、
前記パケットの番号を抽出及び比較し、前記複数の伝送路を通じて受信したパケットのうちのいずれのパケットを選択した場合でも、同一番号のパケットが出力されるように、前記データの位相制御を行う手段と、
前記複数の伝送路を通じて受信した同一番号のパケットのいずれにも訂正不可能な誤りが存在する場合、誤りの最も少ないパケットを選択して出力する手段とを具えることを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、データ多重化伝送装置の送信側で、データを所定の単位のパケットに区切り、これらパケットに対して、互いに相違する番号を付加し、番号を付加したパケットを、複数の伝送路に同一内容で同時に送信する。データ多重化伝送装置の受信側では、番号を付加したパケットを、複数の伝送路を通じて受信し、パケットの番号を抽出及び比較し、複数の伝送路を通じて受信したパケットのうちのいずれのパケットを選択した場合でも、同一番号のパケットが出力されるように、データの位相制御を行う。
【００１７】
このように、複数の伝送路を通じて受信したパケットのうちのいずれのパケットを選択した場合でも、同一番号のパケットが出力されるように、データの位相制御を行うので、伝送路すなわち回線の状態が不安定な場合でも、データを安定して伝送できる。
【００１８】
また、前記送信側が、前記パケットの少なくとも一部に誤り訂正符号を付加する手段を更に具え、前記受信側が、前記パケットに訂正可能な誤りが存在する場合、前記パケットの誤り訂正を行う手段を更に具える。なお、伝送路の効率化の観点から、パケットの重要な情報のみに誤り訂正符号を付けるのが好適である。
【００１９】
さらに、前記受信側が、前記複数の伝送路を通じて受信した同一番号のパケットのいずれにも訂正不可能な誤りが存在する場合、誤りの最も少ないパケットを選択して出力する手段を更に具える。これによって、データの誤りを最小限に抑えることができる。
【００２０】
好適には、前記送信側が、前記パケットの少なくとも一部に対してインターリーブ処理を施す手段を更に具え、前記受信手段が、前記インターリーブ処理を施されたパケットの少なくとも一部に対してデインターリーブ処理を施す手段を更に具える。これらインターリーブ処理及びデインターリーブ処理によって、復号化時の誤り訂正機能が更に有効に働くようになる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明によるデータ多重化伝送装置の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明によるデータ多重化伝送装置を有する通信ネットワークシステムを示す図である。この通信ネットワークシステムは、回線の信頼性の向上を図るために、右回りで確保した運用系回線１と左回りで確保した予備系回線２とからなる双方向二重化伝送路で回線が構築されたループ型ＬＡＮによって構成されている。このループ型ＬＡＮでは、その伝送路（回線）に光ファイバが使用され、データ多重化伝送装置３，４，５，６が接続されている。
【００２２】
テレビカメラ７，８からのビデオ信号は、エンコーダ（ＭＰＥＧ２ ＥＮＣ）９，１０に入力され、例えば、ＴＳ(transport Stream)に変換された後、ＭＰＥＧ２ ＥＮＣ９，１０に隣接するデータ多重化伝送装置３，５に入力され、光ファイバからなる伝送路に送るようになっている。
【００２３】
このようにして送られたデータは、データ多重化伝送装置３，５に隣接するデータ多重化伝送装置４，６で受信され、そのデータが自分宛のデータである場合、これを取り込んでデコーダ（ＭＰＥＧ２ ＤＥＣ）１１，１２で復号化し、各モニタ１３，１４に映像を映すようになっている。また、そのデータが自分宛のデータでない場合、データをそのまま通過させる。このように光ファイバをループ状に接続し、データを受け渡すことによって、遠方に設置されたデータ多重化伝送装置間でのデータの受け渡しを行うことができる。
【００２４】
図２は、本発明によるデータ多重化伝送装置の送信側及び受信側を示す図であり、図３は、本発明によるデータ多重化伝送装置の映像信号、処理後のヘッダ及び伝送データを示す図である。
【００２５】
映像信号を、ＳＭＰＴＥ２９２Ｍ規格によって構成する。この規格によれば、１水平ラインデータは、ＥＡＶ(End of Active Video)＋ＬＮ(Line number)＋ＣＲＣを有するヘッダと、Digital Line Blanking，ＳＡＶ(Start of Active Video)及びDigital Active Lineを有するペイロードから構成される（図３Ａ）。
【００２６】
図２Ａに示すように、本発明によるデータ多重化伝送装置の送信側は、映像信号パケット化部２１と、ペイロード抽出部２２と、ヘッダ抽出部２３と、パケット番号付加部２４と、誤り訂正符号付加部２５と、インターリーブ部２６と、合成処理部２７とを具える。
【００２７】
映像信号パケット化部２１は、映像信号を処理しやすいように１水平ラインデータごとのパケットに区切る（パケット化）。ペイロード抽出部２２及びヘッダ抽出部２３において、ペイロード及びヘッダをそれぞれ抽出する。パケット番号付加部２４において、ヘッダの前にパケット番号Ｘを付加する（図３Ｂ）。パケット番号は、１パケットごとに１ずつ増加する番号であって、０から順に１，２，３．．．となり、オーバーフローすると再び繰り返す。パケット番号の精度は、後に説明する映像データ位相合わせ用のメモリの容量に依存する。このメモリの中に同一のパケット番号が存在すると位相調整ができないので、重複しないように精度の調整を行う。
【００２８】
誤り訂正符号付加部２５は、ヘッダの後に誤り訂正符号Ｙを付加する（図３Ｂ）。誤り訂正には各種の手法があり、一般的には、訂正能力やパケットサイズによって冗長ビットが決定される。データ全体に訂正符号を付けると、ハードウェアの規模が大きくなり、処理も増大するため、パケット番号と映像信号のライン番号などの重要な情報だけに誤り訂正符号を付けることによって、効率化を図っている。
【００２９】
その後、このような誤り訂正符号を含んだデータストリームを分散させ、バーストエラーが発生した場合でも受信側での復号化時に誤り訂正機能が有効に働くようにするために、このデータを、インターリーブ部２６デインターリーブ処理を施し、データをスクランブルする（図３Ｂ）。
【００３０】
最後に、合成処理部２７は、ペイロード抽出部２２で抽出したペイロードと、ヘッダ抽出部２３からインターリーブ部２６までで処理されたヘッダとを合成処理によって繋ぎ合わせ、送信データ１パケットを形成する（図３Ｃ）。こうして作成された送信データは、回線１及び回線２からなる２重回線として同一内容で同時に出力される。図１を例にとると、右回りの運用系回線１及び左回りの予備系回線２が、回線１及び回線２にそれぞれ対応する。
【００３１】
次に、本発明によるデータ多重化伝送装置の受信側について説明する。
図２Ｂに示すように、本発明によるデータ多重化伝送装置の受信側は、デインターリーブ部３１ａ，３１ｂと、誤り訂正部３２ａ，３２ｂと、パケット番号抽出部３３ａ，３３ｂと、パケット番号比較及び出力パケット判断部３４と、映像データ位置合わせ部３５ａ，３５ｂと、パケット選択部３６とを具える。
【００３２】
回線１及び２からのデータ（受信データ）は、デインターリーブ部３１ａ，３１ｂに送信され、デインターリーブ部３１ａ、３１ｂは、スクランブルされたデータを元のデータ列に戻す。
【００３３】
受信データには誤り訂正符号Ｙが付いているので、訂正可能な誤りがデータに存在する場合には、誤り訂正部３２ａ，３２ｂによって誤り訂正が行われる。それに対して、誤り訂正ができない場合、誤り訂正部３２ａ，３２ｂは、訂正範囲を超えたというフラグを出力し、そのフラグを、パケット番号比較及び出力パケット判断部３４に渡す。このフラグは、回線１，２の２系統のうちのいずれの信号を最終的に映像信号として使用するかの判断情報に使用される。
【００３４】
パケット番号抽出部３３ａ，３３ｂでは、回線１，２の２系統のパケット番号をそれぞれ抽出して、そのパケット番号を、パケット番号比較及び出力パケット判断部３４に送出する。パケット番号送出後、パケット番号比較及び出力パケット判断部３４は、映像データ位相合わせ部３５ａ，３５ｂに対して、同一番号のパケットが出現するまでパケットを待たせるよう制御する。
【００３５】
回線１，２のパケットのいずれも訂正できなかった場合、回線１，２のいずれのデータも破損しているので、そのまま出力すると誤ったデータを出力することになる。しかしながら、本実施の形態によれば、誤り訂正をした結果、少なくともパケット番号抽出部３３ａ，３３ｂによってパケット番号を抽出できるので、２回線の同一パケットに係るデータ同士を比較できるように位相調整し、ＣＲＣ訂正符号のエラー検出結果などにより、誤りの少ない方のパケットデータを映像信号として選択する。
【００３６】
メモリから構成された映像データ位相合わせ部３５ａ，３５ｂは、受信データが順次入力され、パケット番号比較及び出力パケット判断部３４からの比較結果と併せて、２系統（回線１，２）の映像信号の時間的な位相合わせを行う。
【００３７】
映像信号のデータを、送信側で付けたパケット番号順に受信側に送る必要があるが、既に説明したように、回線経路の違いによって時間的な位相のずれが生じ、回線１，２の切替時にパケット番号の順番が変動するおそれがある。このようなパケット番号の順番の変動を防止するために、２回線（回線１，２）のデータを、映像データ位相合わせ部３５ａ，３５ｂによって時間的に位相を合わせることによって調整し、２回線のうちの一方のパケットを選択したときに何れのパケットを選択しても同一のパケット番号の映像信号が選択される状態となっている。
【００３８】
本実施の形態によれば、２回線（回線１，２）のデータを、映像データ位相合わせ部３５ａ，３５ｂによって時間的に位相を合わせることによって調整し、２回線のうちのいずれのパケットを選択しても同一のパケット番号の映像信号が出力されるので、回線１，２の状態が不安定な場合でも、映像信号を安定して伝送できる。
【００３９】
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、幾多の変更及び変形が可能である。
例えば、上記実施の形態において、本発明によるデータ多重化伝送装置を、双方向二重化伝送路で回線が構築されたループ型ＬＡＮによって構成された通信ネットワークシステムに適用した場合について説明したが、本発明によるデータ多重化伝送装置を、二重化以外の多重化伝送路の通信ネットワークシステムに適用することができ、かつ、ループ型以外の型のネットワークシステムに適用することができる。
【００４０】
また、ＳＭＰＴＥ２９２Ｍ規格以外の規格の映像信号を、本発明によるデータ多重化伝送装置に適用することもでき、映像信号以外のデータを、本発明によるデータ多重化伝送装置によって処理することもできる。さらに、上記実施の形態において、光通信の場合について説明したが、本発明を光通信以外の通信に適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明によるデータ多重化伝送装置を有する通信ネットワークシステムを示す図である。
【図２】 本発明によるデータ多重化伝送装置の送信側及び受信側を示す図である。
【図３】 本発明によるデータ多重化伝送装置の映像信号、処理後のヘッダ及び伝送データを示す図である。
【符号の説明】
１ 運用系回線
２ 予備系回線
３，４，５，６ データ多重化伝送装置
７，８ テレビカメラ
９，１０ エンコーダ（ＭＰＥＧ２ ＥＮＣ）
１１，１２ デコーダ（ＭＰＥＧ２ ＤＥＣ）
１３，１４ モニタ
２１ 映像信号パケット化部
２２ ペイロード抽出部
２３ ヘッダ抽出部
２４ パケット番号付加部
２５ 誤り訂正符号付加部
２６ インターリーブ部
２７ 合成処理部
３１ａ，３１ｂ デインターリーブ部
３２ａ，３２ｂ 誤り訂正部
３３ａ，３３ｂ パケット番号抽出部
３４ パケット番号比較及び出力パケット判断部
３５ａ，３５ｂ 映像データ位置合わせ部
３６ パケット選択部
Ｘ パケット番号
Ｙ 誤り訂正符号

Claims (2)

1. 複数の伝送路を有する通信ネットワーク上に接続され、これら複数の伝送路を通じて送信側から受信側にデータを伝送するデータ多重化伝送装置であって、
   前記送信側が、
   前記データを所定の単位のパケットに区切る手段と、
   これらパケットに対して、互いに相違する番号を付加する手段と、
   前記パケットの少なくとも一部に誤り訂正符号を付加する手段と、
   前記番号を付加したパケットを、前記複数の伝送路に同一内容で同時に送信する手段とを具え、
   前記受信側が、
   前記番号を付加したパケットを、前記複数の伝送路を通じて受信する手段と、
   前記パケットに訂正可能な誤りが存在する場合、前記パケットの誤り訂正を行う手段と、
   前記パケットの番号を抽出及び比較し、前記複数の伝送路を通じて受信したパケットのうちのいずれのパケットを選択した場合でも、同一番号のパケットが出力されるように、前記データの位相制御を行う手段と、
   前記複数の伝送路を通じて受信した同一番号のパケットのいずれにも訂正不可能な誤りが存在する場合、誤りの最も少ないパケットを選択して出力する手段とを具えることを特徴とするデータ多重化伝送装置。
2. 前記送信側が、前記パケットの少なくとも一部に対してインターリーブ処理を施す手段を更に具え、
   前記受信手段が、前記インターリーブ処理を施されたパケットの少なくとも一部に対してデインターリーブ処理を施す手段を更に具えることを特徴とする請求項１記載のデータ多重化伝送装置。

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