JP3362829B2 - 複数データのセル変換方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は例えば低ビットレ
ートに圧縮した音声データのようにバースト的に発生す
るデータで、そのバースト周期、バースト長が異なる複
数のものを、ＩＰパケット、ＡＴＭセルのようなひとか
たまりのデータよりなるセルに変換する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】マルチメディア通信の基盤的ネットワー
ク技術と位置付けられるＡＴＭ（非同期転送モード）
は、転送速度の種類等の転送データの性質に関わらず、
画像、文章、音声等あらゆる情報を同一の物理回線で処
理できることをその特徴の一つとしている。従って、現
在、データ通信が主目的で利用されているＡＴＭネット
ワークは、ＡＴＭ関連機器の低価格化と共に必然的にリ
アルタイムな音声情報の処理をも兼ねるデータ＋音声用
ネットワークへと変貌すると考えられる。このような背
景により、ＡＴＭ上の音声通信技術の開発が急務となっ
ている。

【０００３】特にプライベート網間あるいは移動体通信
における基地局−交換機間等の特定用途の専用線等にお
いては、限られたネットワーク容量を効率的に活用し、
回線当たりのコストを削減するため、音声情報の低ビッ
トレート圧縮及び無音部分を伝送しない無音圧縮が必須
となる。現在広く用いられている圧縮手法によるビット
レートは３２〜４ｋｂ／ｓの範囲であり、これらの６４
ｋｂ／ｓよりも低速のビットレートの音声情報のセル化
に際しては、１チャネルの音声情報が１セル分蓄積する
ための遅延（セル化遅延）が一般にビットレートの低下
と共に増大するため、１セル中にユーザ情報長の短い複
数チャネルの音声情報パケットを格納することによりセ
ル転送効率を低下させずセル化遅延を軽減する手法を検
討する必要がある。

【０００４】最近の８ｋｂ／ｓ以下の音声圧縮アルゴリ
ズムでは圧縮処理は複数音声サンプルのフレーム単位に
行われるため、出力される圧縮音声は、フレーム毎に数
十から数百ビット単位でバースト的に得られる。従っ
て、このフレーム毎の圧縮音声を音声情報パケットとし
て標準セルに詰め込むことで、不要なセル化遅延を抑
え、なおかつ、高効率な音声情報の送信が可能となる。
但し、高いデータ転送効率を維持するためには、ある程
度の回線多重数が必要となるため、低ビットレート音声
セル化と多重処理は一つのセットで実現する必要があ
る。

【０００５】つまり８ｋｂ／ｓ以下の低ビットレート音
声符号化方式は図６に示すように、フレームレートごと
に数十から数百ビット単位でバースト的にデータが出力
される。例えば図７に示すようにチャネルｃｈ−１〜ｃ
ｈ−３の各低ビットレート音声データを例えばその各フ
レームごとにヘッダｈを付けてパケット化し、その音声
パケットを、これら３チャネルにおいて発生順に、ＡＴ
Ｍ標準セルのペイロードに順次詰込んで多重化音声情報
でセルを構成する。無音圧縮の場合は、無音フレームで
は音声パケットを出力しない。このようにしてセル化遅
延を抑え、かつ高効率な音声情報が可能となる。

【０００６】このような低ビットレート音声情報を多重
化してセルに詰込むための構成は図８に示すものが考え
られる。音声圧縮部１１に各種符号化方式に対応したＣ
ＯＤＥＣ（コーデック）１２ａ ₁ 〜１２ａ_m ，１２ｂ₁
〜１２ｂ_n ，１２ｃ₁ 〜１２ｃ_p が設けられ、ＣＯＤＥ
Ｃ１２ａ₁ 〜１２ａ_m ，１２ｂ₁ 〜１２ｂ_n ，１２ｃ₁
〜１２ｃ_p それぞれはフレーム周期がＴａ，Ｔｂ，Ｔｃ
であり、１フレームのビット数も、図中にパルス幅とし
て示すように互いに異なっている。

【０００７】同種のＣＯＤＥＣ１２ａ₁ 〜１２ａ_m ，１
２ｂ₁ 〜１２ｂ_n ，１２ｃ₁ 〜１２ｃ_p ごとに、多重化
処理ＣＬＡＤ部１３の音声入出力部１４ａ，１４ｂ，１
４ｃと接続され、音声入出力部では複数のＣＯＤＥＣか
ら入力された複数のチャネル（回線）のバースト（圧縮
音声情報）を多重化し、つまり多重化の各タイムスロッ
トと、チャネルとの対応付けを行って多重化する。

【０００８】音声入出力部１４ａ，１４ｂ，１４ｃはそ
れぞれセル化デセル化部１５ａ，１５ｂ，１５ｃと接続
され、音声入出力部１４ａで多重化された音声情報が各
チャネルごとに音声パケット化され、生成された順にそ
の音声パケットがセルに詰込まれて、ＡＴＭセルが作ら
れる。同様に音声入出力部１４ｂ，１４ｃの多重化音声
情報も同様にそれぞれセル化デセル化部１５ｂ，１５ｃ
でＡＴＭセルとされる。これらセル化デセル化部１５
ａ，１５ｂ，１５ｃで生成されたＡＴＭセルはＡＴＭネ
ットワーク１６へ送出される。

【０００９】ＡＴＭネットワーク１６より入力されたＡ
ＴＭセルはそのセル内の音声情報の符号化方式によりセ
ル化デセル化部１５ａ，１５ｂ，１５ｃの対応するもの
へ供給されて、デセル化され、つまり各チャネルのフレ
ームごとの圧縮音声に分離された多重化音声とされて、
音声入出力部１４ａ，１４ｂ，１４ｃの対応するものへ
供給され、音声入出力部で各チャネルごとに分離され
て、音声圧縮部１１の対応するＣＯＤＥＣへ供給され
る。音声圧縮部１１の各ＣＯＤＥＣは選択接続部１７を
介して、６４ｋｂ／ｓ音声回線１８の何れかと接続され
る。つまり通話相手側のＣＯＤＥＣと同種のＣＯＤＥＣ
を選択接続部１７で選択接続する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】符号化方式によりフレ
ーム周期、圧縮情報（バースト）のビット数（バースト
長）が異なっているため、同一符号化方式のチャネル音
声ごとに多重化して処理している。つまり従来の多重化
技術ではチャネル対応のタイムスロットの時間長は同一
であり、そのタイムスロットと、これに割当てる圧縮音
声のバースト長とを一致させており、バースト長が異な
るチャネルを多重化することができない。またフレーム
周期が異なる場合も、各チャネルとタイムスロット番号
との対応関係が一定とならず、多重化することができな
い。つまり従来においては符号化方式ごとに、音声入出
力部を設ける必要があった。

【００１１】またセル化デセル化部においても、セルへ
の詰込みは隙間なく行うため、音声パケットの長さが異
なると、その詰込み処理が複雑となり、同一長の音声パ
ケットについてのセル化、デセル化を行っており、符号
化方式ごとにセル化デセル化部を設ける必要があった。
このように符号化方式ごとに、音声入出力部、セル化デ
セル化部を設けるため、装置規模が大きくなり、かつ価
格も高くなり、新規のＣＯＤＥＣを導入する場合や、使
用したいＣＯＤＥＣを変更するも、そのＣＯＤＥＣに対
応するための音声入出力部、セル化デセル化部を新たに
導入する必要があり、音声用多重処理ＣＬＡＤ部１３自
体を変更することになり、費用が大きくかかるという問
題もあった。

【００１２】これらの問題は圧縮音声をＡＴＭセルに変
換する場合に限らず、ＩＰパケット（パケット伝送網に
おけるパケット）に変換する場合も同様に生じる。更に
圧縮音声を多重してセル化（ＡＴＭセル化、ＩＰパケッ
ト化等）する場合に限らず、一般に複数のバースト的に
発生するデータをセル化する場合も、そのバースト周
期、バースト長が異なる場合は同様の問題が生じる。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この発明によれば、複数
の入力データのバースト周期の最大公約数を基本周期に
選び、この基本周期を複数のタイムスロットに分割し、
各入力データごとに、そのバースト長を満すだけタイム
スロットを順次割当て、タイムスロット順に、その割当
てられた入力データに送出データがあれば、少くとも１
バーストづつセルに詰込む。

【００１４】

【発明の実施の形態】この発明を複数圧縮音声を多重化
してセルに変換する場合に適用した実施例を図１に示
し、図８と対応する部分に同一符号を付けて説明する。
この実施例では音声圧縮部１１内の符号化形式に拘わら
ず、全ＣＯＤＥＣ１２ａ₁ ，１２ａ₂ ，１２ｂ₁ ，１２
ｃ₁ ，…が多重化多重分離部２１と接続され、多重化多
重分離部２１と多重処理ＣＬＡＤ部１３の１つの音声入
出力部１４と接続される。音声入出力部１４は１つのセ
ル化デセル化部１５と接続される。

【００１５】この発明においては全入力データ（チャネ
ル）、つまり全ＣＯＤＥＣ１２ａ₁，１２ａ₂ ，１２ｂ
₁ ，１２ｃ₁ ，…の圧縮音声出力データＤａ₁₁，Ｄ
ａ₁₂，…，Ｄａ₂₁，Ｄａ₂₂，…，Ｄｂ₁₁，Ｄｂ₁₂，…，
Ｄｃ₁₁，Ｄｃ₁₂，…のバースト周期Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃ，
…の最大公約数を基本周期Ｔ_R とする。図２Ａに示すよ
うにこの実施例では全入力データ（チャネル）のバース
ト長（ビット数）Ｂａ，Ｂｂ，Ｂｃ，…の最大のものよ
り大でこれに近い値で基本周期Ｔ_R を等分割してタイム
スロットＴ_S1，Ｔ_S2，Ｔ_S3，…，Ｔ_Snを構成する。図６
に示した例の場合、フレーム周期が１０ms，２０ms，３
０ms，４０msであるから、基本周期Ｔ_R を１０msとすれ
ばよく、タイムスロット長は最大のバースト長を収容で
きる１８９ビット以上とすればよい。

【００１６】タイムスロットＴ_S1〜Ｔ_Snに対し、入力デ
ータ（チャネル）のバーストを順次割当てる。入力デー
タ（チャネル）が第１チャネルＤａ₁₁，Ｄａ₁₂，…，第
２チャネルＤｂ₁₁、Ｄｂ₁₂，…、第３チャネルＤｃ₁₁，
Ｄｃ₁₂，…の３つであり、これら３つの入力データのバ
ースト周期Ｔａ，Ｔｂ，ＴｃがＴａ＝Ｔ_R 、Ｔｂ＝３Ｔ
_R 、Ｔｃ＝４Ｔ _R 、バースト長がＢａ，Ｂｂ，Ｂｃビッ
ト（Ｂａ，Ｂｂ，Ｂｃの何れもタイムスロットのビット
長Ｂｔより小）の場合の各タイムスロットへの割当の様
子を図２Ｂに示す。つまり第１チャネルを第１タイムス
ロットＴ_S1に、第２チャネルを第２タイムスロットＴ_S2
に、第３チャネルを第３タイムスロットＴ_S3にそれぞれ
割当てる。各タイムスロットＴ_S1，Ｔ_S2，…に、順次そ
の割当てられた入力データ（チャネル）に送出データが
あればそのバーストを挿入する。第１番目の基本周期Ｔ
_R1の第１スロットＴ_S1に第１チャネルのバーストＤａ₁₁
を挿入し、第２スロットＴ_S2に第２チャネルのバースト
Ｄｂ₁₁を挿入し、第３スロットＴ_S3に第３チャネルのバ
ーストＤｃ₁₁を挿入する。第２番目の基本周期Ｔ_R2では
第１スロットＴ_S1に第１チャネルのバーストＤａ₁₂を挿
入するが、第２チャネル、第３チャネルには送出バース
トがないから挿入しない。第１チャネルのバースト周期
Ｔａは基本周期Ｔ_R と等しいから、各基本周期Ｔ_R1，Ｔ
_R2，…の第１スロットＴ_S1に第１チャネルのバーストＤ
ａ₁₁，Ｄａ₁₂，Ｄａ₁₃，…がそれぞれ挿入されるが、第
２チャネルのバースト周期Ｔｂは３Ｔ_R であるから、送
出データが３Ｔ_R ごとにしか生じないから、４番目の基
本周期Ｔ_R4の第２スロットＴ_S2にバーストＤｂ₁₂が挿入
され、第３チャネルのバーストＤｃ₁₂は５番目の基本周
期Ｔ_R5の第３スロットＴ_S3に挿入される。以下同様にし
て各チャネルのバーストが割当てられたタイムスロット
に挿入される。各バーストの挿入は図２Ｂに示すよう
に、そのタイムスロットの始めとバーストの始めとを一
致させて行う。

【００１７】このようにして多重化多重分離部２１で入
力データは基本周期をフレームとする予め決められたタ
イムスロットに送出バーストが挿入されて時分割多重化
される。この多重化された圧縮音声情報は音声入出力部
１４で、基本周期とタイムスロット位置との対応関係、
各タイムスロットとこれに挿入されている圧縮音声情報
（バースト）のビット数との関係を認識し、各バースト
とそのタイムスロット識別子ＩＤとを組としてセル化デ
セル化部１５へ出力する。

【００１８】音声入出力部１４の具体的機能構成例を図
３に示す。多重化圧縮音声情報は入力バッファ２３に順
次入力され、この転送クロックが転送ビット数カウンタ
２４で計数され、このカウンタ２４は基本周期Ｔ_R （基
本フレーム同期信号）ごとにリセットされ、これにより
基本フレームの先頭位置が認識され、各チャネルのデー
タ転送クロックがカウンタ２４により計数され、この計
数値と定義情報記憶部２５に予め記憶されているタイム
スロットビット数Ｂ_S とを比較することにより基本周期
Ｔ_R 間の何番目のタイムスロットであるかの識別を行
う。また各ＣＯＤＥＣのフレーム同期信号も入力され、
このフレーム同期信号は例えば図２Ｃに、図２Ｂの１番
目の基本周期Ｔ_R1の多重化音声情報について示すと、各
スロットにおけるバースト長の間高レベル、その他の間
は低レベルとなるものである。ＣＯＤＥＣａの１フレー
ム当りの出力ビット数はＢａ，ＣＯＤＥＣｂ，ｃの各１
フレーム当りの出力ビット数はそれぞれＢｂ，Ｂｃであ
れば、前記バースト長はこれらビット数と等しくなる。
なおＣＯＤＥＣの出力がない（無音）の場合は低レベル
となる。このような各ＣＯＤＥＣのフレーム同期信号が
入力されているから、このＣＯＤＥＣのフレーム同期信
号の立上り時と立下り時における転送ビット数カウンタ
２４の計数値の差を検出することにより、各タイムスロ
ットにおける有効ビット数が検出（認識）される。従っ
て入力バッファ２３から、各タイムスロットごとにその
有効ビット数のみを取出し、この音声データ（バース
ト）とそのタイムスロットの番号ＩＤとを組としてセル
化デセル化部１５へ出力することができる。前記各種の
認識は認識部２６により行う。また各ＣＯＤＥＣのフレ
ーム同期信号により該当チャネルの音声データが存在す
るかどうかを確認し、無音圧縮制御の場合の有音無音識
別を行うことができる。

【００１９】このような処理により、ビット数単位の音
声データとタイムスロット番号ＩＤとの組をセル化デセ
ル化部１５との間を、非同期転送で送受信するインター
フェイスとすることができる。またセル化デセル化部１
５でチャネルの違いをパケット長（バースト長）のみに
限定することが可能になり、独自のクロック速度で高速
に動作させることができ、また多重処理に伴う処理の複
雑性が吸収できる。

【００２０】次にセル化デセル化部１５の機能構成具体
例を図４に示し、その動作を説明する。呼処理ごとに各
音声信号に対し用いられるＣＯＤＥＣが選択されるため
各タイムスロット番号と使用ＣＯＤＥＣの種類、つまり
バースト長との対応情報が記憶部３１に記憶されてあ
り、音声入出力部１４からの音声データはセル組立メモ
リ３２にパケット書込制御部３３の制御により書込まれ
る。その音声データと対応したタイムスロット番号ＩＤ
が音声入出力部１４から入力され、バースト長選択部３
４により記憶部３１内の対応するバースト長が選択さ
れ、これがパケット書込制御部３３に与えられ、そのバ
ースト長だけ、音声データがセル組立メモリ３２に書込
まれることになる。このようにして各タイムスロットの
音声データがセル組立メモリ３２に書込まれる。

【００２１】セルへの詰込みを、メモリ３２に書込まれ
た順に行う場合、つまり各チャネルのバースト（フレー
ム）ごとに行う場合は標準セル読出し制御部３５によ
り、メモリ３２に書込まれた順に各バーストごとに読出
し、これに、パケットヘッダ生成部３６で生成したその
チャネルＩＤ及びバースト長などのヘッダｈを付けて音
声パケットとして図７に示した場合と同様にセルへ詰込
むセルへの詰込みが終るとこれに、標準セルヘッダ生成
部３７で生成した標準セルヘッダＨを付けてＡＴＭセル
とされ、ＡＴＭ出力ＦＩＦＯ３８へ書込まれる。各タイ
ムスロットに対応した分の音声データをメモリ３２に対
する書込みが終るごとにデータ転送制御部３９より転送
制御信号を音声入出力部１４へ送り、次の音声データの
転送を要求する。

【００２２】なお、音声データ（チャネル）のフレーム
周期が小さい場合は、音声遅延が問題にならない範囲で
連続する複数のバーストを１つの音声パケットに組立て
てもよい。セル化デセル化部１５におけるセルの分解
は、ＡＴＭ入力ＦＩＦＯ４１に入力されたＡＴＭセルの
ヘッダＨを標準セルヘッダ解析部４２により解析し、更
にパケットヘッダ解析部４３で各音声パケットのヘッダ
ｈを解析し、各タイムスロットを識別し、その各バース
トごとのセル分解メモリ４４へ書込制御部４５の制御の
もとに書込み、またそのセル分解メモリ４４から読出し
制御部４６の制御により、多重化圧縮音声データとして
読出し組立て音声入出力部１４へ転送する。音声入出力
部１４はそのセル化デセル化部１５からの音声データを
出力バッファ４７（図３）に一次蓄積した後、多重化多
重分離部２１へ供給する。

【００２３】音声回線上にＦＡＸ信号や他の種類の情報
を同じ多重処理ＣＬＡＤ部によりセル化デセル化するこ
とが考えられる。この場合は例えば図５に示すように音
声入出力部１４として圧縮音声用入出力ポート５１、６
４ｋｂ／ｓ音声用入出力ポート５２、その他の用途の入
出力ポート５３を設け、圧縮音声用入出力ポート５１と
して図３に示した音声入出力部と同様のものを用い、Ｆ
ＡＸ信号に対してはＧ３では３２ｋｂ／ｓ、Ｇ４では６
４ｋｂ／ｓの帯域が必要になるため、ＦＡＸ信号の有無
を検出した後、ＦＡＸであれば、６４ｋｂ／ｓベースの
１２５μｓのフレーム周期でセル化デセル化部１５との
インターフェイスを持つ６４ｋｂ／ｓ音声用入出力ポー
ト５２に入力するようにし、またデータであればデータ
用入出力ポート５３によりセル化デセル化部１５とのイ
ンターフェイスをもつその他の用途の入出力ポート５３
を用いる。これら３つの入出力ポート５１，５２，５３
の選択を優先制御及びデータ転送制御部５４により行
う。このようにして音声入出力部１４とセル化デセル化
部１５との間のインターフェイスを変更せずに異なった
種類の情報を扱うことができる。

【００２４】図２に示した例では、Ｔ_R ＝１０ms、デー
タ転送速度ｔ_r ＝２（Ｍｂ／ｓ）とすると、多重化数
（タイムスロット数）ｎが３２〜６４で、タイムスロッ
トのビット数Ｂ_S は６４０〜３２０ビット確保でき、フ
レーム周期が１０msの倍数の圧縮レートが８ｋｂ／ｓ〜
４ｋｂ／ｓ程度の各種ＣＯＤＥＣに適用可能である。図
２Ｂでは基本周期Ｔ_R を、最大バースト長以上で、これ
に近い値で等分割してタイムスロットを構成したが、必
ずしもその必要はなく、タイムスロット長Ｂ_S より長い
バースト長に対しては、連続する複数のタイムスロット
を割当てるようにしてもよい。

【００２５】上述ではこの発明を音声の圧縮多重化した
ものをＡＴＭセルに変換したが、セルとしてはＡＴＭセ
ルに限らず、ＩＰパケットにパケット化する場合もこの
発明を適用できる。更に、異なるバースト周期、異なる
バースト長の複数のデータを多重化してセルに変換する
場合にこの発明は適用できる。

【００２６】

【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば基本
周期を選定し、タイムスロットに分割して、これらを各
チャネル（入力データ）に割当てることにより、その入
力データのバースト周期、バースト長が変更されたり、
新たなものが加わっても、各バースト周期ごとにセル化
デセル化部を設けることなく、共通のセル化デセル化部
で多重セル変換することができ、全体のハードウェア構
成を簡単にすることができ、かつ安価に作ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例が適用されるセル変換装置の
例を示すブロック図。

【図２】Ａは基本周期とタイムスロットの関係を、Ｂは
基本周期と、そのタイムスロットの各データの割当ての
例を、ＣはＣＯＤＥＣフレーム同期信号の例をそれぞれ
示す図である。

【図３】図１中の音声入出力部１４の具体的機能構成例
を示すブロック図。

【図４】図１中のセル化デセル化部１５の具体的機能構
成例を示すブロック図。

【図５】複数種類の情報に対するセル化部デセル化部１
５を起用するための音声入出力部１４の機能構成例を示
すブロック図。

【図６】各種符号化方式のビットレート、フレームレー
ト、１フレームのビット数をそれぞれ示す図。

【図７】提案されている複数チャネルの圧縮音声の多重
化セルの組立法を説明するための図。

【図８】提案されている圧縮音声の多重化セル組立、分
解法を実施する構成を示すブロック図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04L 12/56 300

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バースト状の複数のデータが入力され、
   これらデータはバースト周期又は／及びバースト長が少
   なくとも１つ異なっており、これらデータを予め決めら
   れたひとかたまりのデータよりなるセルに変換するセル
   変換方法において、 上記各入力データのバースト周期の最大公約数を基本周
   期に選び、 この基本周期を、複数のタイムスロットに分割し、 各入力データごとに、そのバースト長を満すだけタイム
   スロットを順次割当て、 上記タイムスロット順に、その割当てられた入力データ
   に送出データがあれば少くとも１バーストづつセルに詰
   込むことを特徴とする複数データのセル変換方法。
2. 【請求項２】 上記タイムスロットの長さを、上記入力
   データ中の最大バースト長以上とすることを特徴とする
   請求項１記載の複数データのセル変換方法。
3. 【請求項３】 上記セルへの入力データ詰込みを、その
   詰込みごとに、そのデータの識別子と詰込み長とを付加
   して隙間なく行うことを特徴とする請求項１又は２記載
   の複数データのセル変換方法。
4. 【請求項４】 上記割当てを、その入力データの１バー
   ストごとに行って複数の入力データを多重化し、その多
   重化バースト列と同期して、上記基本周期ごとにその各
   タイムスロットを識別し、 その識別子とバーストを組として上記セル詰込みの処理
   に用いることを特徴とする請求項３記載の複数データの
   セル変換方法。
5. 【請求項５】 上記識別子に応じた詰込み長を検出し、
   この詰込み長に、多重化バースト列中の対応するタイム
   スロットのバーストの加算値がなるごとにセル詰込みを
   行うことを特徴とする請求項４記載の複数データのセル
   変換方法。