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JP4070763B2 - Atm装置間通信支援システム、データ送信支援装置、データ送信方法、およびコンピュータプログラム - Google Patents

Atm装置間通信支援システム、データ送信支援装置、データ送信方法、およびコンピュータプログラム Download PDF

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Description

本発明は、複数台のATM装置の間で通信を行うためのシステムおよび方法などに関する。
図23は従来のATM装置5の接続方法を説明する図である。ATM(Asynchronous Transfer Mode)のインタフェースを有するATM端末またはATM交換機などの装置(以下、「ATM装置5」と記載する。)は、図23に示すように、ATM網を介して他のATM装置5と通信を行う。ATM網によると、マルチメディアデータなどを高速でやりとりすることができる。よって、ATM網を用いてATM装置5同士を接続し、WAN(Wide Area Network)などを構築するサービスが普及している。
しかし、ATM網を敷設し管理するために必要なコストは高いので、もっとコストを抑えてWANを構築する方法が強く望まれるようになった。
一方、近年、WANを構築し運用するための方法として、広域イーサネット網を用いて装置同士を接続する方法が注目されている。係る方法によると、低コストでWANを構築することができる。
特開平7−264207号公報
そこで、既設のATM装置5同士を繋ぐATM網を、広域イーサネット網に置き換える方法が考えられる。しかし、係る方法では、広域イーサネット網におけるフレームの遅延や廃棄度などを予測することができない。したがって、広域イーサネット網では、下位側のATM装置5のクロックを通信の上位側のATM装置5のクロックと同期させることができない。よって、係る方法では、ATM装置5同士の通信を上手く行うことができない。
特許文献1に記載されるように、単にイーサネットによるLAN(Local Area Network)の環境で用いられる端末装置をATM交換機に接続させる方法は提案されているが、ATM装置5同士の通信を行うためにATM網の代わりに広域イーサネット網を用いる方法は提案されていない。
本発明は、このような問題点に鑑み、広域イーサネット網を介してATM装置同士の通信を行うことができるようにすることを目的とする。
本発明に係る通信装置は、第一の通信網と、前記第一の通信網とは異なるプロトコルを有する第二の通信網との間に配置され、前記第一の通信網からのデータを前記第二の通信網に送信する通信装置であって、前記第一の通信網からデータセルを受信する受信手段と、前記受信手段にて受信したデータセルを前記第二の通信網のプロトコルに対応したデータフレームに変換する変換手段と、前記変換手段にて変換したデータフレームを前記第二の通信網に送信するデータフレーム送信手段と、前記第一の通信網から受信したデータセルのクロックの周波数に対応する時間間隔にて、制御用フレームを前記第二の通信網に送信する制御用フレーム送信手段と、を有することを特徴とする。
本発明において、「ATM装置」とは、ATM端末またはATM交換機などのような、ATM(Asynchronous Transfer Mode)のインタフェースを有する装置を意味する。
本発明によると、ATM網の代わりに広域イーサネットを用いて一方のATM装置から他方のATM装置へのデータ送信を行うことができる。
図1は本発明に係るATM装置接続システム3によって2台のATM装置5を接続する例を示す図、図2は通信装置1の構成の例を示す図である。
図1において、ATM装置5は、ATMインタフェースを有するATM端末またはATM交換機などの装置であって、ATM網9を介して他のATM装置5との間でATMセルの送受信を行うことによってデータ通信を行う。
本発明に係るATM装置接続システム3は、2台の通信装置1によって構成されている。両者は、広域イーサネット4を介して互いに接続されており、フレームの送受信を行うことによってデータ通信を行う。一方の通信装置1は、2台のATM装置5のうちのいずれか一方のATM装置5と接続されており、他方の通信装置1は、他方のATM装置5と接続されている。
また、通信装置1は、ATMセルをイーサネットフレーム(以下、単に「フレーム」と記載する。)に変換する機能、イーサネットフレームをATMセルに変換する機能、および一方の通信装置1のデータ通信用のクロックを他方の通信装置1のデータ通信用のクロックに同期させるための機能などを備えている。これらの構成によって、ATM装置接続システム3は、2台のATM装置5の間のデータ通信を、従来のATM網9の代わりに広域イーサネット4を介して行うことができるようにする。
広域イーサネット4として、ギガビットイーサまたはファーストイーサなどの形態のイーサネット網が用いられる。汎用の広域イーサネット網を用いることもできる。広域イーサネット4内では全二重の通信が可能である。
通信装置1は、図2に示すように、CPU1a、RAM1b、ROM1c、フレーム送信制御部1d、ATMインタフェース1e、イーサネットインタフェース1f、LANスイッチ1g、ATMスイッチ1h、DSP(Digital Signal Processor)1j、VCXO(Voltage Controlled Xtal Oscillator)1k、セルデータバッファ1m、フレームデータバッファ1n、同期状態表示LED(Light Emitting Diode)1p、バッファ監視部1q、VPI処理部1r、シェーピング処理部1t、セル抽出部1w、およびCLP変換部1yなどによって構成されている。
CPU1aは、RAM1bまたはROM1cに記憶されているコンピュータプログラムを実行することによって、通信装置1全体の制御を行う。つまり、通信装置1の機能の一部は、コンピュータプログラムによってソフトウェア的に実現される。
ATMインタフェース1eは、ケーブルまたは無線回線などによって通信装置1を物理的にATM装置5と接続するためのインタフェースである。イーサネットインタフェース1fは、ケーブルまたは無線回線などによって通信装置1を物理的に広域イーサネット4と接続するためのインタフェースである。LANスイッチ1gは、フレームのスイッチの制御および終端処理などを行う。ATMスイッチ1hは、ATMセルのスイッチの制御などを行う。つまり、通信装置1は、ATM装置5から見ると1台のATM装置であり、広域イーサネット4内の装置から見ると1台のイーサネット装置である。通信装置1の他の構成については、後に順次説明する。
次に、一方のATM装置5から他方のATM装置5にデータを送信する場合を例に、図2に示す通信装置1の各部の構成および処理内容などについて、機能ごとに大別して説明する。
以下、データの送信側のATM装置5および受信側のATM装置5を、それぞれ「第一のATM装置51」および「第二のATM装置52」と区別して記載する。また、第一のATM装置51とATMインタフェース1eを介して接続されている通信装置1および第二のATM装置52とATMインタフェース1eを介して接続されている通信装置1を、それぞれ、「第一の通信装置11」および「第二の通信装置12」と区別して記載することがある。
〔クロック同期に関する機能〕
図3はクロック同期に関する機能を実現するための第一の通信装置11の構成の例を示す図、図4はクロック同期に関する機能を実現するための第二の通信装置12の構成の例を示す図、図5はATMセル70および空きセル7Eを選択するタイミングを説明するための図、図6は同期フレームFRSおよびデータフレームFRDのフォーマットの例を示す図、図7は初期における第一の平均時間AVFの演算方法の例を説明する図、図8は所定回数の演算を行った後における第一の平均時間AVFの演算方法の例を説明する図、図9は差分カウンタCT1の蓄積値の変化の例を示す図、図10は第二の平均時間AVSの演算方法の例を説明する図、図11は差分カウンタCT2の蓄積値の変化の例を示す図、図12はクロックの位相合わせの方法の例を説明する図である。
ここでは、第一のATM装置51から第二のATM装置52にデータを送信するために第一のATM装置51のデータ通信のクロックを第二のATM装置52に伝達する機能について説明する。図3および図4には、それぞれ、第一の通信装置11および第二の通信装置12の構成のうち、本機能との関連性が高いものを抜粋して示している。後に説明する図14、図15、図16、図17、および図19も同様に、各機能との関連性が高いものを抜粋して示している。
第一の通信装置11において、図3のATMスイッチ1hは、第二のATM装置52に宛てたATMセル70を第一のATM装置51から受信する。以下に説明するように、このATMセル70は、広域イーサネット4および第二の通信装置12を介して第二のATM装置52に送信される。つまり、第一の通信装置11は、ATMセル70を中継するための装置でもある。また、第一の通信装置11は、ATMインタフェース1eを介して第一のATM装置51に接続されているので、第一のATM装置51と通信を行うことによって第一のATM装置51のデータ通信用のクロックの情報を取得する。
フレーム送信制御部1dは、トラフィック制御部131、ATMセル送出部132、セレクタ133、カプセリング処理部134、フロー制御部135、空きセル送出部136、セル到着監視部137、および同期フレーム送出部138などによって構成される。
トラフィック制御部131は、図5に示すようなトラフィック制御信号S1を生成し出力することによって、ATMセル70を送出する周期すなわち送出レートを制御する。セルデータバッファ1mは、第一のATM装置51から送信されてきたATMセル70を一時的に蓄積する。ATMセル送出部132は、トラフィック制御信号S1がオンになったタイミングで、セルデータバッファ1mに蓄積されているATMセル70を古い順に呼び出し、セレクタ133を介してカプセリング処理部134に送出する。
カプセリング処理部134は、広域イーサネット4のプロトコルに対応したフレーム(つまり、IEEE802.3などの形式のフレーム)にATMセル70をカプセリングする。つまり、ATMセル70をイーサネットフレームに変換する。
「カプセリング」とは、ATMセル70をユーザデータ部(USER−DATA)に埋め込んだフレーム(図6(a)参照)を生成することを意味する。以下、ATMセル70がカプセリングされたフレームを「データフレームFRD」と記載する。
フロー制御部135は、データフレームFRDなどのフレームが広域イーサネット4に向けて送信されるようにイーサネットインタフェース1fおよびLANスイッチ1gを制御する。
ところで、カプセリング処理部134に送出すべきATMセル70が蓄積されていないと、次にATMセル70が到着するまでの間、第二の通信装置12へ向けて送信すべきデータフレームFRDがない状態が続く。しかし、そうすると、ネットワーク内における第一の通信装置11と第二の通信装置12との間のトラフィックが不安定になり、両通信装置間のデータ通信の揺らぎ(特に、後に説明する同期フレームFRSの送信の揺らぎ)が生じるおそれがある。
そこで、セルデータバッファ1mにATMセル70が蓄積されておらず、カプセリングするATMセル70がない場合は、例えば次のような方法で、同期フレームFRSの送信を安定させるために一定の時間間隔(周期)でデータフレームFRDを送信するようにしている。
空きセル送出部136は、空きセル7Eをセレクタ133に送出する。セル到着監視部137は、ATMセル送出部132がセレクタ133にATMセル70を送出したか否かを検知することによって、第一のATM装置51からのATMセル70が到着しているか否かを検知する。ATMセル70が検知された場合は、セレクタ133は、図5に示すように、ATMセル送出部132から送出されたATMセル70をカプセリング処理部134に中継する。検知されなかった場合は、ATMセル70の代わりに空きセル7Eを選択してカプセリング処理部134に中継する。
カプセリング処理部134は、空きセル7Eが送出されてきた場合は、ATMセル70の代わりに空きセル7EをカプセリングしてデータフレームFRDを生成する。そして、フロー制御部135は、空きセル7EがカプセリングされたデータフレームFRDを広域イーサネット4に送信する。これにより、ネットワーク内におけるトラフィックを一定に保つ機能が実現される。
同期フレーム送出部138は、第一のATM装置51のクロック周波数を所定の値にまで分周し、分周されたクロック周波数にタイミングを合わせて第二の通信装置12に宛てた同期フレームFRSをフロー制御部135に継続的に送出する。この同期フレームFRSは、第一のATM装置51のクロックとの同期を図るための制御用のフレームである。
フロー制御部135は、データフレームFRDの場合と同様に、同期フレーム送出部138から送出された同期フレームFRSを広域イーサネット4に向けて送信する。ただし、同期フレームFRSを送信するタイミングを一定に保つために、データフレームFRDよりも同期フレームFRSを優先的に送信する。例えば、データフレームFRDおよび同期フレームFRSの両方が一度に送出されてきた場合は、同期フレームFRSをそのデータフレームFRDよりも優先して第二の通信装置12に向けて送信する。なお、この場合は、空きセル7EがカプセリングされているデータフレームFRDを破棄するなどして、広域イーサネット4に送信するデータフレームFRD全体の調整を行ってもよい。
同期フレームFRSも、データフレームFRDと同様に、図6(a)に示すような、広域イーサネット4に対応したフォーマットによって構成される。図6(a)において、「D−MAC」および「S−MAC」のフィールドには、それぞれ、宛先MACアドレスおよび送信元MACアドレスが格納される。「TYPE」のフィールドには、システムで設定した任意の値(イーサネットタイプ)が格納される。
「INFO」のフィールドには、フレーム内装置固有インフォメーションであるが、本実施形態では、フィールドの一部のビットを用いて、そのフレームの種類が同期フレームFRSであるかデータフレームFRDであるかを区別するための識別情報が格納される。「USER−DATA」のフィールドには、そのフレームが同期フレームFRSである場合は発行順を示すシーケンス番号が格納され、データフレームFRDの場合は前に述べた通りATMセル70または空きセル7Eが格納される。つまり、同期フレームFRSにはシーケンス番号を示すデータがカプセリングされ、データフレームFRDにはATMセル70または空きセル7Eがカプセリングされる。「FCS」のフィールドには、フレームチェックシーケンスのための値が格納される。
これらのフレームのフォーマットとして、図6(a)以外のフォーマットを用いることも可能である。例えば、図6(b)に示すような、フレーム長を設定するためのイーサネットレングスフィールドおよびLLC/SNAPヘッダのあるフレームのフォーマットを用いてもよい。図6(c)に示すような、イーサネットレングスがあってLLC/SNAPヘッダがないフォーマットを用いてもよい。
広域イーサネット4に向けて送信された同期フレームFRSおよびデータフレームFRDは、広域イーサネット4内の中継装置などを経由して第二の通信装置12に届けられる。このように、データをイーサネット形式のフレームにカプセリングすることによって、ATM網から広域イーサネット4へのインタフェース変換を行い、第二の通信装置12とのデータ通信の機能を実現することができる。
第二の通信装置12において、図4のフレームデータバッファ1nは、他の装置から広域イーサネット4を介して受信したフレームを一時的に蓄積する。第一の通信装置11から送信されてきた同期フレームFRSおよびデータフレームFRDも、フレームデータバッファ1nに蓄積される。また、同期フレームFRSを受信した時刻を記録しておく。
セル抽出部1wは、受信したデータフレームFRDからATMセル70を抽出する。つまり、データフレームFRDをATMセル70に変換する。そして、ATMインタフェース1eおよびATMスイッチ1hは、抽出されたATMセル70を、VCXO1kから出力されるクロック周波数に基づいて第二のATM装置52に送信するための処理を行う。ただし、空きセル7Eが抽出された場合は、これを破棄し、送信は行わない。
しかし、前に述べたように、第一のATM装置51から第二のATM装置52にATMセル70を送信するためには、第一のATM装置51のクロックの情報を第二のATM装置52に与える必要がある。そこで、DSP1jは、第一のATM装置51のクロック周波数(以下、「送信元クロック周波数FY1」と記載する、)を測定し、位相の調整を行い、そして第二のATM装置52にクロックの情報を与える。
第一のATM装置51のクロックは、第一の通信装置11から継続的に送信されてくる複数の同期フレームFRSの受信の時間間隔に基づいて再現することができる。例えば、その時間間隔に基づいて同期フレームFRSの受信周期を求める。そして、実際の第一のATM装置51のクロックの周期と同期フレームFRSの送信の周期との関係(つまり、分周比)に基づいて送信元クロック周波数FY1を求めればよい。例えば、分周比が1万分の1であれば、同期フレームFRSの受信周期に1万を掛ければ送信元クロック周波数FY1が求められる。
しかし、同期フレームFRSは広域イーサネット4を経由して送信されてくるので、瞬間的または一時的に受信周期に揺らぎが生じることがある。そうすると、イリーガルなデータに基づいて送信元クロック周波数FY1が測定されてしまい、測定結果に大きな誤りが現れるおそれがある。
そこで、広域イーサネット4の特性の影響をできるだけ受けないようにして送信元クロック周波数FY1の測定結果の正確性を高めるために、例えば次に図7および図8で説明するように、同期フレームFRSの受信周期に関するデータを大量に蓄積しておき、これに基づいて送信元クロック周波数FY1を平均的に測定するのが好ましい。以下、この測定の一例を説明する。
図4のDSP1jは、VCXO制御部142、同期フレーム情報蓄積部143、第一の平均演算部144、VCXO情報蓄積部145、第二の平均演算部146、クロック特性比較部147、リンク断検出部148、およびクロック位相比較部149などによって構成されている。このような構成により、送信元クロック周波数FY1を測定し、その送信元クロック周波数FY1と同期したクロック信号を出力するようにVCXO1kを制御するための処理を行う。
第一の平均演算部144は、第一の通信装置11からの同期フレームFRSの受信周期に基づいて送信元クロック周波数FY1を測定する。これと並行して、第二の平均演算部146は、VCXO1kが出力するクロック信号の周波数を測定する。クロック特性比較部147は、測定した送信元クロック周波数FY1とVCXO1kのクロック周波数との差分を求める。そして、差分があった場合は、VCXO制御部142は、VCXO1kのクロック周波数が送信元クロック周波数FY1と一致するように、電圧を調整するなどしてVCXO1kを制御する。
第一のATM装置51から第二のATM装置52へのATMセル70の中継を開始してからしばらくは、図7に示すような手順で処理が行われる。図4の同期フレーム情報蓄積部143は、新たな同期フレームFRSが受信されるごとに(ただし、最初の1フレーム目は除く。)、それを受信した時刻と前回の同期フレームFRSを受信した時刻との差を算出することによって、両同期フレームFRSの受信の時間間隔を算出する。そして、時間間隔の値を所定の個数(以下、「基準個数」と記載する。)だけ蓄積する(図7の#101)。
例えば、第一の通信装置11が8kHzのクロック周波数に基づいて同期フレームFRSを送信し、基準個数が「512個」である場合は、同期フレームFRSは約125μs(マイクロ秒)ごとに送信されてくるので、基準個数の時間間隔の値が蓄積されるのに約64msの時間が掛かることになる。
第一の平均演算部144は、基準個数の時間間隔の値が蓄積されるごとに、今回蓄積された値の合計値SUMを算出し(#102)、第一の平均時間AVFを、その合計値SUMおよび前回算出した第一の平均時間AVFに基づいて算出する。ただし、最初の1回目は、前回の第一の平均時間AVFが存在しないので、ステップ#102で得られた合計値SUMを今回の第一の平均時間AVFとする(#103)。
2回目以降、所定の回数を経るまでは、同期フレーム情報蓄積部143は、前回に蓄積された基準個数の時間間隔の値を消去し、その後に引き続き受信した同期フレームFRSの受信時刻に基づいて新たに基準個数の時間間隔の値を蓄積させる(#104)。第一の平均演算部144は、これらの時間間隔の値の合計値SUMを算出し(#105)、今回(n回目)の第一の平均時間AVFを、その合計値SUMおよび前回((n−1)回目)に算出した第一の平均時間AVFを次の(1)式に代入することによって算出する(#106)。
今回の第一の平均時間AVF
={合計値SUM+前回の第一の平均時間AVF×(n−1)}/n …… (1)
ただし、(1)式の除算の商は所定の位まで算出し、それより下の位の値は四捨五入する。
第一の平均時間AVFの算出を所定の回数行った後(例えば、32768回目以降)は、図8に示すような手順で第一の平均時間AVFを算出する処理を繰り返し行う。
図8において、ステップ#201、#202の処理内容は、図7のステップ#104、#105の場合と基本的に同様である。すなわち、同期フレーム情報蓄積部143は、基準個数の時間間隔の値を新たに蓄積させる(#201)。第一の平均演算部144は、これらの時間間隔の値の合計値SUMを算出する(#202)。
第一の平均演算部144は、今回の第一の平均時間AVFを、その合計値SUMおよび前回に算出した第一の平均時間AVFを次の(2)式に代入することによって算出する(#203)。
今回の第一の平均時間AVF
={合計値SUM+前回の第一の平均時間AVF×(m−1)}/m …… (2)
ただし、(2)式のmは、所定の自然数(例えば、32768)である。
図7の場合には、(1)式の除算の商を所定の位まで算出し、それより下の位の値は四捨五入した。しかし、図8の場合には、(2)式の除算の商を所定の位まで算出し、その余りを、第一の平均時間AVFの演算精度をさらに向上させるために差分カウンタCT1に蓄積しておく(#204)。ただし、今回の第一の平均時間AVFが前回の第一の平均時間AVF以上である場合は、正の値の余りを差分カウンタCT1に蓄積し、今回の第一の平均時間AVFが前回の第一の平均時間AVFよりも小さい場合は、負の値の余りを差分カウンタCT1に蓄積する。つまり、この余りとは、今回の第一の平均時間AVFと前回の第一の平均時間AVFとの所定の位以下の差分を意味していると言える。差分カウンタCT1には正の値が蓄積されたり負の値が蓄積されたりするので、差分カウンタCT1の値は図9に示すように増えたり減ったりする。
このような差分を蓄積しておき、(2)式で求めた第一の平均時間AVFを次のように補正する(#205)。図9の点線枠W1で示すように、差分カウンタCT1の値が正の値であるプラス側閾値α1以上になった場合は、(2)式で求めた値に所定の値(正の値)を加算するなどして、第一の平均時間AVFが大きくなるように補正する。補正後は、点線枠W2で示すように、差分カウンタCT1の蓄積値からプラス側閾値α1を減算しておく。
一方、図9の点線枠W3で示すように、差分カウンタCT1の値が負の値であるマイナス側閾値α2以下になった場合は、(2)式で求めた値から所定の値(正の値)を減算するなどして、第一の平均時間AVFが小さくなるように補正する。補正後は、点線枠W4で示すように、差分カウンタCT1の蓄積値からマイナス側閾値α2を減算しておく。つまり、マイナス側閾値α2の絶対値を加算しておく。
プラス側閾値α1として例えば「32768」が用いられ、マイナス側閾値α2として例えば「−32768」が用いられる。
「マイナス側閾値α2<差分カウンタCT1<プラス側閾値α1」である場合は、補正は行わず、(2)式で求めた第一の平均時間AVFがそのまま第一の平均演算部144による今回の演算結果として用いられる。
図4のVCXO情報蓄積部145および第二の平均演算部146は、同期フレーム情報蓄積部143および第一の平均演算部144による処理と並行して、第一の平均演算部144によって求められた最新の第一の平均時間AVFと比較するためのVCXO1kのクロック信号の出力の周期に関する第二の平均時間AVSを求めるための処理を、図10に示すような手順で行う。
VCXO情報蓄積部145は、VCXO1kが出力するクロック信号を所定の時間(例えば、4ms)ごとにチェックし、そのクロック信号の所定の周期(例えば、約4msに相当する周期)の長さ(時間)を蓄積する(#301)。なお、第一の平均時間AVFを求める際には、前に述べたように、同期フレームFRSの揺らぎを考慮して大量のデータを蓄積して用いた。しかし、VCXO1kから出力されるクロック信号は直接チェックすることができるので、個々のデータの信憑性が高い。よって、それほど大量のデータを蓄積して用いる必要はない。
所定の個数(例えば、64個)の値が蓄積されたら、第二の平均演算部146は、これらの平均値を求め、この平均値を第二の平均時間AVSとする(#302)。
ただし、平均値は所定の位まで求め、図8で説明した第一の平均時間AVFの測定の場合と同様に、第二の平均時間AVSを補正するために、余りを差分カウンタCT2に蓄積しておく(#303)。この余りは、やはり第一の平均時間AVFの場合と同様に、ステップ#302で得た第二の平均時間AVSが前回の第二の平均時間AVS以上である場合は、正の値としてを差分カウンタCT2に蓄積し、前回の第一の平均時間AVFよりも小さい場合は、負の値としてを差分カウンタCT2に蓄積する。つまり、この余りとは、今回の第二の平均時間AVSと前回の第二の平均時間AVSとの所定の位以下の差分を意味していると言える。差分カウンタCT2には正の値が蓄積されたり負の値が蓄積されたりするので、差分カウンタCT2の値は図11に示すように増えたり減ったりする。
差分カウンタCT2の値に応じて、第二の平均時間AVSを補正する(#304)。差分カウンタCT2の値が正の値であるプラス側閾値α3(例えば、「+4」)以上になった場合は、所定の値(正の値)を加算するなどして、ステップ#302で求めた第一の平均時間AVFが大きくなるように補正する。例えば、図11の点線枠W5のような場合に、補正する。補正後、点線枠W6のように、差分カウンタCT2の蓄積値からプラス側閾値α3を減算しておく。
一方、差分カウンタCT2の値が負の値であるマイナス側閾値α4(例えば、「−4」)以下になった場合は、所定の値(正の値)を減算するなどして、第二の平均時間AVSが小さくなるように補正する。例えば、点線枠W7のような場合に補正する。補正後、点線枠W8のように、差分カウンタCT2の蓄積値からマイナス側閾値α4を減算しておく。つまり、マイナス側閾値α4の絶対値を加算しておく。
「マイナス側閾値α4<差分カウンタCT2<プラス側閾値α3」である場合は、補正は行わず、ステップ#302で求めた第二の平均時間AVSがそのまま第二の平均演算部146による今回の演算結果となる。
2回目以降は、蓄積している先頭の(最も古い)値を削除し、残りの(例えば、ステップ#305に示すように、63個の)値と新たに蓄積した1つの値とを用いてステップ#302〜#304と同様の処理を行うことによって、第二の平均時間AVSを求める(#305〜)。
このようにして求められた第一の平均時間AVFおよび第二の平均時間AVSは、それぞれ、第一のATM装置51のクロック周波数(送信元クロック周波数FY1)の特性および第二の通信装置12のVCXO1kのクロック周波数の特性を示していると言える。したがって、第一の平均時間AVFと第二の平均時間AVSとを比較することによって、送信元クロック周波数FY1と第二の通信装置12のVCXO1kのクロック周波数との差を検知することができる。
なお、図7、図8、図10、(1)式、および(2)式などで用いた各定数および各閾値は、第一の平均時間AVFと第二の平均時間AVSとの差分が、送信元クロック周波数FY1と第二の通信装置12のVCXO1kのクロック周波数との差の状態を示すように設定されている。
図4のクロック特性比較部147は、第一の平均演算部144によって算出された最新の第一の平均時間AVFと第二の平均演算部146によって算出された最新の第二の平均時間AVSとを比較し、その差異を求める。そして、VCXO制御部142は、その差異が小さくなるようにVCXO1kを制御する。すなわち、第二の平均時間AVSの値が第一の平均時間AVFの値よりも大きい場合は、第二の通信装置12のVCXO1kのクロック周波数が送信元クロック周波数FY1よりも高いと考えられるので、VCXO1kのクロック周波数が低くなるように制御する。逆に、第二の平均時間AVSの値が第一の平均時間AVFの値よりも小さい場合は、VCXO1kのクロック周波数が高くなるように制御する。
リンク断検出部148は、上位網の障害、物理インタフェースの故障、またはケーブル抜けなどの障害(以下、これらの障害を「リンク断障害」と記載する。)が発生したことを検出する。そして、リンク断障害が解消されてリンク状態が復旧したことが検出された後、再び、クロック周波数の同期を図るための各処理が再開される。
リンク断障害が発生したとき、上位網すなわち第一の通信装置11からの同期フレームFRSの受信が途絶えるので、同期フレーム情報蓄積部143および第一の平均演算部144による送信元クロック周波数FY1の演算処理は停止するが、第二の通信装置12のVCXO1kから出力されるクロックは自走し続ける。しかし、リンク状態が復旧した後、もしも第一の平均演算部144が停止前の演算結果を用いて演算を再開すると、実際の送信元クロック周波数FY1と演算結果とに大きなずれを生じることがある。そうすると、VCXO1kのクロック周波数を送信元クロック周波数FY1に合わせるのに、非常に時間が掛かってしまうおそれがある。
そこで、リンク断障害が検出されると、リンク断障害の発生前に蓄積された第一の平均時間AVFおよび第二の平均時間AVSの演算のためのデータなど、過去の演算蓄積データをクリアし、第二の通信装置12の起動時の初期値にリセットする。そして、リンク状態が復旧した後、一から演算処理をやり直す。つまり、再接続した先のクロック周波数が不明であるため、過去の演算蓄積データをクリアし、演算処理をやり直す。これにより、再同期に所要する時間を短縮することができる。
クロック位相比較部149は、第一の通信装置11から受信した同期フレームFRSによって再現されるクロック成分CW1とVCXO1kのクロック成分CW2の位相とを比較し、両者のずれの大きさを求める。位相差は、例えば、図12に示すように、両クロック成分CW1、CW2の立ち上がりのエッジ(クロックエッジ)のずれから求められる。VCXO制御部142は、そのずれの大きさに従って、位相差ができるだけ小さくなるように、VCXO1kの制御を行う。
図12の(a)と(b)との関係のように、クロック成分CW1の位相とクロック成分CW2の位相とのずれが閾値Lp未満である場合は、位相を調整するための制御は行わない。ただし、0周期<閾値Lp<1/2周期、である。
図12の(a)と(c)との関係のようにクロック成分CW2の位相がクロック成分CW1の位相よりも閾値Lp以上遅れている場合は、VCXO制御部142は瞬間的にVCXO1kのクロック周波数を上げることによって位相差が小さくなるように制御する。一方、図12の(a)と(d)との関係のようにその逆の場合は、VCXO1kのクロック周波数を下げることによって位相差が小さくなるように制御する。
図4の同期状態表示LED1pは、クロック成分CW1の位相とクロック成分CW2の位相とのずれが閾値Lp以上であることが検知された場合に、点灯することよってユーザにその旨を通知する。VCXO制御部142の制御処理によってずれが閾値Lp未満になってから所定の時間が経ったら(つまり、同期状態に戻って所定の時間以上続いたら)、消灯する。
以上のような処理によって、第二の通信装置12のVCXO1kのクロック周波数が送信元クロック周波数FY1に合わせられる。そして、第二の通信装置12は、そのVCXO1kから発信されるクロック信号に基づいてATMインタフェース1eを介して第二のATM装置52との通信を行うことによって、第二のATM装置52に第一のATM装置51のクロックの情報を伝達する。これにより、第二のATM装置52は、自装置のクロックを送信元クロック周波数FY1と同期させることができる。その結果、第一のATM装置51から送信されたATMセル70を、第一の通信装置11、広域イーサネット4、および第二の通信装置12を介して受信することが可能となる。
また、第一の通信装置11が同期フレームFRSを継続して送信することによって、広域イーサネット4内の各中継装置においてMACアドレスのエージング維持機能を実現することができる。
すなわち、同期フレームFRSは、固定のMACアドレスで第一の通信装置11から広域イーサネット4に向けて送信され、中継装置を次々に経由していく。すると、各中継装置は、同期フレームFRSを受信するごとに、次の中継装置を確認するためにMACアドレステーブルを参照するとともに、MACアドレステーブルにおけるそのMACアドレスの有効期限タイマを元のMAXの値に戻す。
このように、第一の通信装置11から第二の通信装置12への同期フレームFRSが継続的に各中継装置で中継されることによって、その同期フレームFRSのMACアドレスが各中継装置のMACアドレステーブルから忘却されることなく残り続ける。つまり、MACアドレスをエージングアウトすることなく維持することができる。これにより、同期フレームFRSのルートを一定にし、第二の通信装置12における同期フレームFRSの受信の時間間隔の揺らぎを小さくすることができる。また、イーサネットフレームの宛先MACアドレスおよび送信元MACアドレスが中継装置ごとに固定に設定されるので第一の通信装置11と第二の通信装置12との間でユニキャスト通信を実現することができる。
〔クロック周波数の測定の精度を向上させるための機能およびその他種々の機能〕
次に、より高い精度で送信元クロック周波数FY1を測定するための機能およびその他種々の機能について、順に説明する。
〔シーケンス番号によるデータの補間機能および網状態の検出機能〕
図13はデータフレームFRDの補間方法の例を説明する図である。上に述べたように、同期フレームFRSには、第一の通信装置11において発行された順を示すシーケンス番号がカプセリングされている。第二の通信装置12は、受信した複数の同期フレームFRSに基づいて、同期を図るためのデータの補間処理および広域イーサネット4の状態の検出処理を行う。
例えば、図13(a)に示すように、受信した同期フレームFRSのシーケンス番号をチェックした結果、第二の通信装置12に届かずに欠損した同期フレームFRSが見つかったとする。しかし、このまま図7および図8で説明した第一の平均時間AVFの算出処理を実行すると、「Time203」のデータのような、規定外のデータが用いられてしまう。
そこで、図13(b)に示すように、欠損した同期フレームFRSの前後のシーケンス番号の同期フレームFRSの受信時刻の中間値を算出し、これを、欠損した同期フレームFRSの受信時刻として補間する。これにより、上手く届かなかった同期フレームFRSがあった場合にも、第一の平均時間AVFの算出の精度の低下を抑えることができる。
また、同期フレームFRSがシーケンス番号の順番に受信されない場合や、上に述べたように同期フレームFRSが欠損する場合がある。このような場合は、広域イーサネット4に異常が発生していると考えられる。また、互いに隣り合うある2つの同期フレームFRSの受信時刻の差(時間間隔)と他の互いに隣り合う2つの同期フレームFRSの受信時刻の差(時間間隔)とが、相当離れていると、同期フレームFRSの伝送のむらが発生していると考えられる。
そこで、第二の通信装置12は、受信した同期フレームFRSのシーケンス番号および受信時刻をチェックすることによって、広域イーサネット4の異常や同期フレームFRSの伝送の遅延などを監視することができる。さらに、その監視結果に応じて、ATM装置接続システム3および広域イーサネット4などの管理を行うことができる。
〔同期フレームFRSの優先送信機能〕
上に述べたように、第一の通信装置11は、IEEE802.3xなどのプロトコルに基づいて広域イーサネット4を介してデータフレームFRDおよび同期フレームFRSの送信を行う。したがって、広域イーサネット4のトラフィック、中継装置、または第二の通信装置12のバッファなどの状況に応じて、フローコントロールを行うことによってこれらのフレームの送信を停止しまたは送信速度を遅くする。このとき、送信前のフレームは第一の通信装置11のバッファに蓄積しておく。
しかし、そうすると、同期フレームFRSの送信も遅延してしまうので、第二の通信装置12においてVCXO1kの出力周波数を送信元クロック周波数FY1に上手く合わせることができなくなってしまう。そこで、第一の通信装置11のフロー制御部135は、同期フレームFRSについては、第二の通信装置12のバッファなどの状況に関わらずフローコントロールの適用をオフにしておき、所定の間隔で同期フレームFRSの送信を行うようにする。これにより、第二の通信装置12において、第一の通信装置11との同期を的確に行うことができる。
または、IEEE802.1Qなどのような優先制御の仕様を有するプロトコルのフォーマットをフレームのフォーマットとして用いることによって、同期フレームFRSを優先的に送信する機能を実現してもよい。この場合は、第一の通信装置11は、同期フレームFRSが優先フレームになるように、同期フレームFRSのユーザプライオリティを設定する。また、第二の通信装置12のLANスイッチ1g(図2参照)には、最優先のフレームが同期フレームFRSである旨を設定しておく。
これにより、広域イーサネット4における同期フレームFRSの伝送の遅延を減らし、安定した条件下で同期フレームFRSを第一の通信装置11から第二の通信装置12に送信することができる。
〔トラフィック混雑時の同期フレームFRS送信機能〕
広域イーサネット4のトラフィックが混雑している場合は、第一の通信装置11から送信された同期フレームFRSが第二の通信装置12に届くのが遅延してしまうことがある。そこで、第一の通信装置11は、広域イーサネット4のトラフィックが混雑していることを検知した場合は、第二の通信装置12との同期が可能な範囲で同期フレームFRSの送信のクロック周波数が低くなるように分周の度合いを高くする。例えば、トラフィックの多さに応じて8kHz、4kHz、2kHz、…、のようにクロック周波数を分周する。
これにより、同期フレームFRSの送信の頻度を少なくしてトラフィックを軽減しつつ、第二の通信装置12において同期を図るための処理を行うことができる。
〔第二の通信装置のバッファ制御機能〕
図14はバッファ制御機能を実現するための第二の通信装置12の構成の例を示す図である。前に説明したように、第二の通信装置12において、第一の通信装置11から送信されてきた同期フレームFRSおよびデータフレームFRDは、図14に示すように、フレームデータバッファ1nに蓄積される。そして、同期フレームFRSは第一の通信装置11との同期を図るために用いられ、データフレームFRDに格納されていたATMセル70はVCXO1kから出力されるクロック信号に従って第二のATM装置52に送信される。
しかし、これらのフレームは広域イーサネット4を介して送信されてくるので、フレームの受信が集中し、フレームの受信数のほうがATMセル70の送信数よりも多くなってしまう場合がある。このとき、フレームデータバッファ1nに蓄積されているフレーム数が増えるので、フレームデータバッファ1nが一杯になって一部のフレームが廃棄されてしまうおそれがある。
そこで、フレームデータバッファ1nの空き容量を十分に確保するために、予め閾値を設定しておき、バッファ監視部1qは、フレームデータバッファ1nに蓄積されているデータ量がこの閾値を超えたか否かを監視する。そして、バッファ監視部1qがこの閾値が超えたことを検出した場合は、DSP1jは、一時的にVCXO1kのクロック周波数を上げることによって、ATMセル70の送信量を増加させ、フレームデータバッファ1nに蓄積されているデータ量を減らす。
これにより、フレームデータバッファ1nにおけるデータの破棄を防止することができる。フレームデータバッファ1nに蓄積されているデータ量が閾値以下に戻ったら、DSP1jは、VCXO1kのクロック周波数を元の状態に戻す。
〔OAMセルの通信機能〕
図15はOAMセルの通信機能の例を説明する図である。第一のATM装置51と第二のATM装置52とは、通常、ATM網9を介して、ATMセル70だけでなく、ネットワークの保守運用のためのセルであるOAM(Operation Administration and Maintenance)セルの送受信も行う。本実施形態のATM装置接続システム3は、OAMセルについても、ATMセル70の場合と同様に、第一のATM装置51から広域イーサネット4を介して第二のATM装置52に送信することができる。
図15において、第一の通信装置11は、第一のATM装置51からOAMセル7Mを受信すると、ATMセル70の場合と同様に、広域イーサネット4のプロトコルに対応したフレームにカプセリングする。以下、このようにして生成されたフレームを「OAMフレームFRO」と記載する。そして、このOAMフレームFROを、データフレームFRDまたは同期フレームFRSの場合と同様に、広域イーサネット4を介して第二の通信装置12に向けて送信する。
第二の通信装置12は、OAMフレームFROを受信すると、データフレームFRDの場合と同様に、そのOAMフレームFROをデカプセリングすることによってOAMセル7Mを抽出する。そして、VCXO1kから出力されるクロック信号に従ってOAMセル7Mを第二のATM装置52に送信する。
このように、OAMセル7Mなどのような特殊なセルについても、ATM装置接続システム3を使用することによって、広域イーサネット4を介して第一のATM装置51と第二のATM装置52との間で送受信を行うことができる。
〔ATMシェーピング機能〕
図16はATMシェーピング機能を実現するための第二の通信装置12の構成の例を示す図である。図16に示すように、ATMスイッチ1hには、スケジューラ処理部1h1およびシェーピング管理部1h2などが設けられている。
第二の通信装置12は、第二のATM装置52にATMセル70を送信する際に、第二のATM装置52および下位網のその他の装置への影響および負荷を考慮することが望ましい。本実施形態のATMスイッチ1hは、係る点を考慮し、ATMセル70の送出のシェーピングを次のように行う。
シェーピング管理部1h2は、シェーピング値のレート設定を行う。すなわち、ATMセル70の送信間隔の設定を行い、セルの送信間隔が一定の精度に保たれるようにするための管理を行う。そして、スケジューラ処理部1h1は、シェーピング値のレートに基づいてなされるセルの送信の許可に応じてATMセル70を第二のATM装置52に送信する。
〔CLP値に基づくVLAN−TAGプライオリティ情報の設定機能〕
図17はCLP値に基づくVLAN−TAGプライオリティ情報の設定機能を実現するための第一の通信装置11の構成の例を示す図である。第一の通信装置11には、ATMセルのCLP(Cell Loss Priority)の設定情報(以下、「CLP値」と記載する。)に基づいて、イーサネットにおけるフレームのVLAN−TAGにプライオリティ情報を設定するための機能が備えられている。
一般に、ATMセルのCLPには、ATM網で輻輳などが起こった際に廃棄する優先順位が設定される。一方、フレームのVLAN−TAGには、伝送する優先順位(プライオリティ情報)を設定することができる。
第一の通信装置11は、第一のATM装置51から送信されてきたATMセル70をデータフレームFRDにカプセリングする際に、そのATMセル70のCLP値に応じて、プライオリティ情報を例えば次のようにして設定する。
図17において、第一の通信装置11には、廃棄する優先順位が低い程、伝送する優先順位が高くなるようなCLP値とプライオリティ情報との対応関係を示す対応関係テーブルTLが予め設定されている。
ATMセル70を受信すると、CPU1aは、そのATMセル70に設定されているCLP値をチェックしてCLP変換部1yに通知する。CLP変換部1yは、通知されたCLP値に対応する伝送の優先順位の値を、対応関係テーブルTLから検索する。カプセリング処理部134は、検索された値をプライオリティ情報に設定し、そのATMセル70をデータフレームFRDにカプセリングする。そして、このデータフレームFRDを、第二の通信装置12に向けて送信する。
このようにして、ATMセル70のCLP値に基づいて、イーサネットのフレームの優先順位を決定する、プライオリティ制御の機能を実現することができる。
〔1:nのデータ通信機能〕
図18は第一の通信装置11から複数台の第二の通信装置12にデータを送信する方法の例を説明する図である。上の各例では、第一の通信装置11と第二の通信装置12とを1:1に接続した場合について説明したが、ATM装置接続システム3を、図18に示すように、1:複数に接続する場合にも適用することができる。
この場合は、マスタである第一の通信装置11は、スレーブである各第二の通信装置12に、同期フレームFRSをマルチキャストフレームとして送信する。同期フレームFRSを受信した各第二の通信装置12は、それぞれに、上に説明した方法によって、第一の通信装置11とのクロックの同期を図る。
ATMセル70については、例えば次のようにして宛先の第二のATM装置52に届けられるようにする。ATMセル70の宛先である第二のATM装置52に接続されている第二の通信装置12を判別するとともに、その第二の通信装置12への広域イーサネット4内のルート情報を取得する。ATMセル70をデータフレームFRDにカプセリングする。そして、取得したルート情報に基づいて、そのデータフレームFRDを広域イーサネット4に送信する。
このように、1:複数、というマルチ接続の構成においても、ATM装置接続システム3を適用し、第一のATM装置51と第二のATM装置52との間の広域イーサネット4を介したデータ通信を行うことができる。
〔VPI付替え機能〕
図19はVPI付替え機能を実現するための通信装置1の構成の例を示す図である。一般に、ATMセル70のVPI(Virtual Path Identifier)は、ATM交換機を経由するごとに付け換えられる。本実施形態の通信装置1も、従来のATM交換機と同様に、ATMセル70のVPIを付け換えるための機能が備えられている。
VPI処理部1rは、図19に示すように、VPI付替部171およびVPIテーブル172などによって構成される。
VPIテーブル172は、VPIの付替え情報が設定されたテーブルである。ATMセル70が入力されると、CPU1aは、そのATMセル70のVPIに設定されている値(VPI値)を読み取る。VPI付替部171は、読み取られたVPI値に対応する送信先のVPI値をVPIテーブル172の中から検索する。そして、ATMセル70のVIP値を、検索されたVPI値に変換(付替え)する。例えば、入力されたATMセル70のVPI値が「A」であり、VPIテーブル172を検索した結果「B」というVPI値が得られた場合は、そのATMセル70のVPI値を「B」に変換する。
図20は第一の通信装置11の全体的な処理の流れの例を説明するフローチャート、図21は第二の通信装置12の全体的な処理の流れの例を説明するフローチャート、図22はVCXO制御処理の流れの例を説明するフローチャートである。
次に、第一のATM装置51から第二のATM装置52へのデータの送信を中継する場合の第一の通信装置11および第二の通信装置12の処理の流れを、フローチャートを参照して説明する。
図20において、第一の通信装置11は、第一のATM装置51からATMセル70を受信すると(#11でYes)、トラフィック制御部131から出力されるトラフィック制御信号S1に合わせてそのATMセル70をセレクタ133(図3、図5参照)に送出する(#12)。そして、そのATMセル70をカプセリングすることによってデータフレームFRDに変換し、第二の通信装置12に宛てて広域イーサネット4に送信する(#15)。ただし、セレクタ133に送出すべきATMセル70がない場合は(#11でNo)、空きセル送出部136から送出される空きセル7Eを選択し(#13)、これをカプセリングすることによってデータフレームFRDに変換する(#14)。
ステップ#11〜#15の処理と並行して、同期フレームFRSを所定の時間ごとに(例えば、送信元クロック周波数FY1を所定の周波数まで分周したクロックに合わせて)、第二の通信装置12に宛てて広域イーサネット4に送信する(#16)。データフレームFRDよりも同期フレームFRSを優先して送信する。
第一のATM装置51との通信を継続している間は、ステップ#11〜#16の処理を繰り返し行う(#17でYes)。
図21において、第二の通信装置12は、データフレームFRDまたは同期フレームFRSを受信すると(#21)、これらのフレームをフレームデータバッファ1nに蓄積する(#22)。そして、同期フレームFRSを受信した時間間隔などに基づいて送信元クロック周波数FY1に関する情報を取得し、その情報に基づいてVCXO1kのクロックを、データフレームFRDによって測定されるクロックに同期させるための処理を行う(#23)。係る処理は、例えば、図22に示すような手順で行われる。
すなわち、同期フレームFRSを受信した時間間隔に基づいて、第一のATM装置51のクロックの所定の周期当たりの平均時間(第一の平均時間AVF)を算出する(#401)。第一の平均時間AVFを算出する方法として、例えば、前に図7および図8などで説明した方法が用いられる。この第一の平均時間AVFは、第一のATM装置51のクロックの特性を示していると言える。
これと並行して、第二の通信装置12のVCXO1kのクロックの所定の周期当たりの平均時間(第二の平均時間AVS)を算出する(#402)。第二の平均時間AVSを算出する方法として、例えば、前に図10などで説明した方法が用いられる。この第二の平均時間AVSは、第二の通信装置12のVCXO1kのクロックの特性を示していると言える。
第一の平均時間AVFの値が第二の平均時間AVSの値よりも大きい場合は(#403でYes、#404でNo)、第二の通信装置12のVCXO1kのクロック周波数のほうが第一のATM装置51のクロック周波数よりも高いので、VCXO1kのクロック周波数が現在よりも低くなるように制御する(#406)。
第一の平均時間AVFの値が第二の平均時間AVSの値よりも小さい場合は(#403でNo、#404でYes)、第二の通信装置12のVCXO1kのクロック周波数のほうが第一のATM装置51のクロック周波数よりも低いので、VCXO1kのクロック周波数が現在よりも高くなるように制御する(#405)。
なお、VCXO1kのクロック周波数をどの程度上げ下げするのかは、第一のATM装置51のクロックに対するVCXO1kのクロックの追従性による。例えば、追従性を高めたい場合は、大きく上げ下げするようにすればよい。ただし、この場合は、VCXO1kのクロックの変化も大きくなる。よって、変化を小さくして安定的なクロックにしたい場合は、小さく上げ下げするようにすればよい。
第二の通信装置12のVCXO1kのクロックの位相を、データフレームFRDによって再現されるクロックの位相に合わせるための処理を行う(#407〜#410)。すなわち、前に図12で説明したように、再現されるクロックのほうがVCXO1kのクロックよりも閾値Lp以上進んでいる場合は(#407でYes、#408でYes)、VCXO1kのクロック周波数が瞬間的に現在よりも高くなるように制御する(#409)。閾値Lp以上遅れている場合は(#407でYes、#408でNo)、VCXO1kのクロック周波数が瞬間的に現在よりも低くなるように制御する(#410)。
図21に戻って、第一の通信装置11から受信したデータフレームFRDからATMセル70を抽出し、これを第二のATM装置52に送信する(#24)。このとき、VCXO1kから出力されるクロックに従って送信が行われるので、第一のATM装置51の再現されたクロックの情報が第二のATM装置52に伝達される。
ステップ#21〜#24の処理は、第一のATM装置51から第二のATM装置52へのデータ送信が行われている間、繰り返し行われる(#25でYes)。
このようにして、第一のATM装置51のクロック情報を第二のATM装置52に与えることができ、従来のATM網9の代わりに広域イーサネット4を介して第一のATM装置51から第二のATM装置52へのデータ送信が可能となる。
本実施形態によると、ATM網9の代わりに広域イーサネット4を介してATM装置5同士の通信を行うことができる。これにより、従来よりも通信コストを抑えることができる。
本実施形態では、通信装置1の機能の説明を、データの送信側のATM装置5(第一のATM装置51)に接続する通信装置1(第一の通信装置11)と受信側のATM装置5(第二のATM装置52)に接続する通信装置1(第二の通信装置12)とに分けて説明したが、1台の通信装置1に第一の通信装置11および第二の通信装置12の両方の機能を設けてもよい。これにより、複数台のATM装置5による広域イーサネット4を介しての双方向通信を実現することができる。
本実施形態では、図7および図8における最新の第一の平均時間AVFの算出処理において、プロセッサの処理の負担を軽減するために、過去に算出した第一の平均時間AVFのうち前回の第一の平均時間AVFのみを用いているが、それ以前の第一の平均時間AVFを用いて最新の第一の平均時間AVFを算出してもよい。
本実施形態では、第二の通信装置12のVCXO1kのクロックを第一のATM装置51のクロックに同期させる方法として、図7、図8、図10、および図22などで説明した手順を用いたが、これ以外の方法であってもよい。
その他、ATM装置接続システム3、通信装置1の全体または各部の構成、処理内容、処理順序などは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。
以上説明した実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
(付記1)第一のATM装置から第二のATM装置へATMセルによってデータを送信するためのATM装置間通信支援システムであって、
イーサネットを介して互いに接続可能な第一の接続用装置と第二の接続用装置とを有し、
前記第一の接続用装置には、
ATMセルを前記第一のATM装置からATMインタフェースを介して受信するATMセル受信手段と、
受信したATMセルを前記イーサネットのプロトコルに対応したデータフレームに変換する第一の変換手段と、
前記第一の変換手段によって変換された前記データフレームを前記第二の接続用装置にイーサネットを介して送信するデータフレーム送信手段と、
前記第一のATM装置の通信用のクロックの周波数である送信側クロック周波数に基づいて、前記イーサネットのプロトコルに対応した制御用のフレームである制御フレームを前記第二の接続用装置にイーサネットを介して所定の時間間隔で送信する、制御フレーム送信手段と、が設けられ、
前記第二の接続用装置には、
前記第一の接続用装置から前記制御フレームを受信する制御フレーム受信手段と、
前記第一の接続用装置から前記データフレームを受信するデータフレーム受信手段と、
前記制御フレームを受信した時間間隔に基づいて前記送信側クロック周波数と同じ周波数のクロックを再現するクロック再現手段と、
再現したクロックを前記第二のATM装置にATMインタフェースを介して伝達するクロック伝達手段と、
受信した前記データフレームをATMセルに変換する第二の変換手段と、
前記第二の変換手段によって変換されたATMセルを前記第二のATM装置にATMインタフェースを介して送信するATMセル送信手段と、が設けられている、
ことを特徴とするATM装置間通信支援システム。
(付記2)第一のATM装置から第二のATM装置へATMセルによってデータを送信するためのデータ送信支援装置であって、
前記第一のATM装置に接続されている他の装置からイーサネットを介して、ATMセルを含むイーサネットフレームであるデータフレームを受信する、データフレーム受信手段と、
前記他の装置が前記第一のATM装置の通信用のクロックの周波数である送信側クロック周波数に基づいて所定の時間間隔で送信した、制御用のフレームである制御フレームを、イーサネットを介して受信する、制御フレーム受信手段と、
前記制御フレームを受信した時間間隔に基づいて前記送信側クロック周波数と同じ周波数のクロックを再現するクロック再現手段と、
再現したクロックを前記第二のATM装置にATMインタフェースを介して伝達するクロック伝達手段と、
受信した前記データフレームをATMセルに変換する変換手段と、
前記変換手段によって変換されたATMセルを前記第二のATM装置にATMインタフェースを介して送信するATMセル送信手段と、
を有することを特徴とするデータ送信支援装置。
(付記3)前記クロック再現手段は、前記制御フレームを受信した複数の時間間隔に基づいて前記送信側クロック周波数と同じ周波数のクロックを再現する、
付記2記載のデータ送信支援装置。
(付記4)
前記制御フレームには、前記他の装置からの送信順にシーケンス番号が振られており、
前記クロック再現手段は、前記制御フレーム受信手段によって受信されなかった前記制御フレームがある場合は、当該制御フレームの前のシーケンス番号の前記制御フレームの受信時刻および後のシーケンス番号の前記制御フレームの受信時刻に基づいて当該受信されなかった制御フレームの受信時刻を補間し、前記送信側クロック周波数と同じ周波数のクロックを再現する、
付記3記載のデータ送信支援装置。
(付記5)前記クロック再現手段は、過去に前記送信側クロック周波数を再現する際に使用したデータに基づいて前記送信側クロック周波数と同じ周波数のクロックを再現する、
付記2ないし付記4のいずれかに記載のデータ送信支援装置。
(付記6)
前記クロック再現手段は、前記制御フレームの受信障害が検知された場合は、過去に前記送信側クロック周波数を再現する際に使用したデータを削除し、前記制御フレームが再び受信されるようになってから一からクロックの再現をやり直す、
付記5記載のデータ送信支援装置。
(付記7)前記制御フレームを受信した時間間隔に基づいて前記第一のATM装置の通信用のクロックの特性を測定する送信側クロック特性測定手段と、
前記クロック再現手段によって再現されたクロックの特性を測定する再現クロック測定手段と、を有し、
前記クロック再現手段は、前記送信側クロック特性測定手段によって測定された最新の特性と再現クロック測定手段によって測定された最新の特性との差分に基づいてクロックを再現する、
付記2ないし付記6のいずれかに記載のデータ送信支援装置。
(付記8)前記クロック再現手段は、クロックを、受信した前記制御フレームによって再現されるクロックの位相との位相差が所定の範囲内になるように再現する、
付記2ないし付記7のいずれかに記載のデータ送信支援装置。
(付記9)
送信前のATMセルを一時的に記憶しておくバッファを有し、
前記クロック再現手段は、前記バッファに記憶されているデータ量が所定の量以上になった場合に、一時的に前記送信側クロック周波数よりも高い周波数のクロックを再現する、
付記2ないし付記8のいずれかに記載のデータ送信支援装置。
(付記10)第一のATM装置から第二のATM装置へATMセルによってデータを送信するためのデータ送信支援装置であって、
ATMセルを前記第一のATM装置から受信するATMセル受信手段と、
受信したATMセルを前記イーサネットのプロトコルに対応したデータフレームに変換する変換手段と、
前記変換手段によって変換された前記データフレームをイーサネットを介して、前記第二のATM装置とATMインタフェースを介して接続されている他の装置に送信するデータフレーム送信手段と、
前記第一のATM装置の通信用のクロックに関する情報を前記第二のATM装置に伝達するために、前記他の装置に対して、当該クロックの周波数に基づいて、前記イーサネットのプロトコルに対応した制御用のフレームである制御フレームを、所定の時間間隔でイーサネットを介して送信する、制御フレーム送信手段と、
を有することを特徴とするデータ送信支援装置。
(付記11)
前記制御フレーム送信手段は、前記制御フレームを、前記データフレームよりも優先的に送信する、
付記10記載のデータ送信支援装置。
(付記12)
前記制御フレーム送信手段は、前記イーサネットのトラフィックに応じて、前記制御フレームの送信する前記所定の時間間隔を調整する、
付記10または付記11記載のデータ送信支援装置。
(付記13)
前記変換手段は、前記ATMセル受信手段が受信したATMセルのCLP値に応じた伝送の優先順位が付された前記データフレームを生成する、
付記10ないし付記12のいずれかに記載のデータ送信支援装置。
(付記14)前記データフレーム送信手段は、前記データフレームに変換すべきATMセルがない場合は、その代わりに空きセルを前記データフレームに変換する、
付記10ないし付記13のいずれかに記載のデータ送信支援装置。
(付記15)
前記データフレーム送信手段は、前記空きセルが変換された前記データフレームの送信時期が前記制御フレーム送信手段による前記制御フレームの送信時期とが同じである場合は、当該データフレームの送信を取り止める、
付記14記載のデータ送信支援装置。
(付記16)前記変換手段は、前記他の装置または下位網の装置の状態に関わらず前記制御フレームを送信する、
付記10ないし付記15のいずれかに記載のデータ送信支援装置。
(付記17)複数台の前記第二のATM装置とイーサネットを介して接続されており、
前記データフレーム送信手段は、それぞれの前記第二のATM装置に対して前記制御フレームを送信する、
付記10ないし付記16のいずれかに記載のデータ送信支援装置。
(付記18)第一のATM装置から第二のATM装置へATMセルによってデータを送信するためのデータ送信方法であって、
第一の接続用装置と第二の接続用装置とをイーサネットを介して接続しておき、
前記第一の接続用装置において、
ATMセルを前記第一のATM装置からATMインタフェースを介して受信し、
受信したATMセルを前記イーサネットのプロトコルに対応したデータフレームに変換し、
変換された前記データフレームを前記第二の接続用装置にイーサネットを介して送信し、
前記第一のATM装置の通信用のクロックの周波数である送信側クロック周波数に基づいて、前記イーサネットのプロトコルに対応した制御用のフレームである制御フレームを前記第二の接続用装置にイーサネットを介して所定の時間間隔で送信し、
前記第二の接続用装置において、
前記第一の接続用装置から前記制御フレームを受信し、
前記第一の接続用装置から前記データフレームを受信し、
前記制御フレームを受信した時間間隔に基づいて前記送信側クロック周波数と同じ周波数のクロックを再現し、
再現したクロックを前記第二のATM装置にATMインタフェースを介して伝達し、
受信した前記データフレームをATMセルに変換し、
変換されたATMセルを前記第二のATM装置にATMインタフェースを介して送信する、
ことを特徴とするデータ送信方法。
(付記19)第一のATM装置から第二のATM装置へATMセルによってデータを送信するためのデータ送信方法であって、
前記第一のATM装置に接続されている他の装置からイーサネットを介して、ATMセルを含むイーサネットフレームであるデータフレームを受信し、
前記他の装置が前記第一のATM装置の通信用のクロックの周波数である送信側クロック周波数に基づいて所定の時間間隔で送信した、制御用のフレームである制御フレームを、イーサネットを介して受信し、
前記制御フレームを受信した時間間隔に基づいて前記送信側クロック周波数と同じ周波数のクロックを再現し、
再現したクロックを前記第二のATM装置にATMインタフェースを介して伝達し、
受信した前記データフレームをATMセルに変換し、
変換されたATMセルを前記第二のATM装置にATMインタフェースを介して送信する、
を有することを特徴とするデータ送信方法。
(付記20)第一のATM装置から第二のATM装置へATMセルによってデータを送信するためのデータ送信方法であって、
ATMセルを前記第一のATM装置から受信し、
受信したATMセルを前記イーサネットのプロトコルに対応したデータフレームに変換し、
変換された前記データフレームをイーサネットを介して、前記第二のATM装置にATMインタフェースを介して接続されている他の装置に送信し、
前記第一のATM装置の通信用のクロックに関する情報を前記第二のATM装置に伝達するために、前記他の装置に対して、当該クロックの周波数に基づいて、前記イーサネットのプロトコルに対応した制御用のフレームである制御フレームを、所定の時間間隔でイーサネットを介して送信する、
を有することを特徴とするデータ送信方法。
(付記21)第一のATM装置から第二のATM装置へATMセルによってデータを送信するための処理を実行するコンピュータに用いられるコンピュータプログラムであって、
前記第一のATM装置に接続されている他の装置からイーサネットを介して、ATMセルを含むイーサネットフレームであるデータフレームを受信する処理と、
前記他の装置が前記第一のATM装置の通信用のクロックの周波数である送信側クロック周波数に基づいて所定の時間間隔で送信した、制御用のフレームである制御フレームを、イーサネットを介して受信する処理と、
前記制御フレームを受信した時間間隔に基づいて前記送信側クロック周波数と同じ周波数のクロックを再現する処理と、
再現したクロックを前記第二のATM装置にATMインタフェースを介して伝達する処理と、
受信した前記データフレームをATMセルに変換する処理と、
変換されたATMセルを前記第二のATM装置にATMインタフェースを介して送信する処理と、
をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラム。
本発明は、特に、既存のATM装置同士を新たに接続する場合および維持費などのコスト削減のために既存のATM網の代わりに広域イーサネット網を敷設する場合などに好適に用いられる。
本発明に係るATM装置接続システムによって2台のATM装置を接続する例を示す図である。 通信装置の構成の例を示す図である。 クロック同期に関する機能を実現するための第一の通信装置の構成の例を示す図である。 クロック同期に関する機能を実現するための第二の通信装置の構成の例を示す図である。 ATMセルおよび空きセルを選択するタイミングを説明するための図である。 同期フレームおよびデータフレームのフォーマットの例を示す図である。 初期における第一の平均時間の演算方法の例を説明する図である。 所定回数の演算を行った後における第一の平均時間の演算方法の例を説明する図である。 差分カウンタの蓄積値の変化の例を示す図である。 第二の平均時間の演算方法の例を説明する図である。 差分カウンタの蓄積値の変化の例を示す図である。 クロックの位相合わせの方法の例を説明する図である。 データフレームの補間方法の例を説明する図である。 バッファ制御機能を実現するための第二の通信装置の構成の例を示す図である。 OAMセルの通信機能の例を説明する図である。 ATMシェーピング機能を実現するための第二の通信装置の構成の例を示す図である。 CLP値に基づくVLAN−TAGプライオリティ情報の設定機能を実現するための第一の通信装置の構成の例を示す図である。 第一の通信装置から複数台の第二の通信装置にデータを送信する方法の例を説明する図である。 VPI付替え機能を実現するための通信装置の構成の例を示す図である。 第一の通信装置の全体的な処理の流れの例を説明するフローチャートである。 第二の通信装置の全体的な処理の流れの例を説明するフローチャートである。 VCXO制御処理の流れの例を説明するフローチャートである。 従来のATM装置の接続方法を説明する図である。
符号の説明
3 ATM装置接続システム(ATM装置間通信支援システム)
4 広域イーサネット(イーサネット)
11 第一の通信装置(第一の接続用装置、データ送信支援装置)
12 第二の通信装置(第二の接続用装置、データ送信支援装置)
1g LANスイッチ(データフレーム送信手段、制御フレーム送信手段、制御フレーム受信手段、データフレーム受信手段)
1h ATMスイッチ(ATMセル受信手段、クロック伝達手段、ATMセル送信手段)
1j DSP(クロック再現手段)
1k VCXO(クロック再現手段)
1w セル抽出部(第二の変換手段、変換手段)
51 第一のATM装置
52 第二のATM装置
70 ATMセル
134 カプセリング処理部(第一の変換手段、変換手段)
135 フロー制御部(データフレーム送信手段、制御フレーム送信手段)
138 同期フレーム送出部(制御フレーム送信手段)
144 第一の平均演算部(送信側クロック特性測定手段)
146 第二の平均演算部(再現クロック測定手段)
FRD データフレーム
FRS 同期フレーム(制御フレーム)
FY1 送信元クロック周波数(送信側クロック周波数)

Claims (8)

  1. 第一の通信網と、前記第一の通信網とは異なるプロトコルを有する第二の通信網との間に配置され、前記第一の通信網からのデータを前記第二の通信網に送信する通信装置であって、
    前記第一の通信網からデータセルを受信する受信手段と、
    前記受信手段にて受信したデータセルを前記第二の通信網のプロトコルに対応したデータフレームに変換する変換手段と、
    前記変換手段にて変換したデータフレームを前記第二の通信網に送信するデータフレーム送信手段と、
    前記第一の通信網から受信したデータセルのクロックの周波数に対応する時間間隔にて、制御用フレームを前記第二の通信網に送信する制御用フレーム送信手段と、
    を有することを特徴とした通信装置。
  2. 第一の通信網と、前記第一の通信網とは異なるプロトコルを有する第二の通信網との間に配置され、前記第二の通信網からのデータを前記第一の通信網に送信する通信装置であって、
    前記第二の通信網からデータフレームを受信する受信手段と、
    前記受信手段にて受信したデータフレームを前記第一の通信網のプロトコルに対応したデータセルに変換する変換手段と、
    前記変換手段にて変換したデータセルを前記第一の通信網に送信するデータセル送信手段と、
    クロックの周波数に対応する時間間隔にて送信された制御用フレームを前記第二の通信網から受信する制御用フレーム受信手段と、
    受信した前記制御用フレームの時間間隔に基づいてクロック周波数を再現するクロック再現手段と、
    前記クロック再現手段にて再現したクロックを前記第一の通信網に伝達する伝達手段と、
    を有することを特徴とした通信装置。
  3. 前記クロックの再現手段は、前記制御フレームを受信した複数の時間間隔に基づいて、前記受信手段にて受信したデータフレームの送信側クロック周波数と同じ周波数のクロックを再現する、
    請求項2記載の通信装置。
  4. 前記クロック再現手段は、前記受信手段にて受信したデータフレームの送信側のクロック周波数を過去に再現する際に使用したデータに基づいて前記送信側クロック周波数と同じ周波数のクロックを再現する、
    請求項2記載の通信装置。
  5. 前記制御フレームを受信した時間間隔に基づいて前記受信手段にて受信したデータフレームの送信側の通信用のクロックの特性を測定する送信側クロック特性測定手段と、
    前記クロック再現手段によって再現されたクロックの特性を測定する再現クロック測定手段と、を有し、
    前記クロック再現手段は、前記送信側クロック特性測定手段によって測定された最新の特性と前記再現クロック測定手段によって測定された最新の特性との差分に基づいてクロックを再現する、
    請求項2ないし請求項4のいずれかに記載の通信装置。
  6. 第一のATM装置から第二のATM装置へATMセルによってデータを送信するためのデータ送信方法であって、
    第一の接続用装置と第二の接続用装置とをイーサネットを介して接続しておき、
    前記第一の接続用装置において、
    ATMセルを前記第一のATM装置からATMインタフェースを介して受信し、
    受信したATMセルを前記イーサネットのプロトコルに対応したデータフレームに変換し、
    変換された前記データフレームを前記第二の接続用装置にイーサネットを介して送信し、
    前記第一のATM装置の通信用のクロックの周波数である送信側クロック周波数に基づいて、前記イーサネットのプロトコルに対応した制御用のフレームである制御フレームを前記第二の接続用装置にイーサネットを介して所定の時間間隔で送信し、
    前記第二の接続用装置において、
    前記第一の接続用装置から前記制御フレームを受信し、
    前記第一の接続用装置から前記データフレームを受信し、
    前記制御フレームを受信した時間間隔に基づいて前記送信側クロック周波数と同じ周波数のクロックを再現し、
    再現したクロックを前記第二のATM装置にATMインタフェースを介して伝達し、
    受信した前記データフレームをATMセルに変換し、
    変換されたATMセルを前記第二のATM装置にATMインタフェースを介して送信する、
    ことを特徴とするデータ送信方法。
  7. 第一のATM装置から第二のATM装置へATMセルによってデータを送信するためのデータ送信方法であって、
    前記第一のATM装置に接続されている他の装置からイーサネットを介して、ATMセルを含むイーサネットフレームであるデータフレームを受信し、
    前記他の装置が前記第一のATM装置の通信用のクロックの周波数である送信側クロック周波数に基づいて所定の時間間隔で送信した、制御用のフレームである制御フレームを、イーサネットを介して受信し、
    前記制御フレームを受信した時間間隔に基づいて前記送信側クロック周波数と同じ周波数のクロックを再現し、
    再現したクロックを前記第二のATM装置にATMインタフェースを介して伝達し、
    受信した前記データフレームをATMセルに変換し、
    変換されたATMセルを前記第二のATM装置にATMインタフェースを介して送信する、
    を有することを特徴とするデータ送信方法。
  8. 第一のATM装置から第二のATM装置へATMセルによってデータを送信するための処理を実行するコンピュータに用いられるコンピュータプログラムであって、
    前記第一のATM装置に接続されている他の装置からイーサネットを介して、ATMセルを含むイーサネットフレームであるデータフレームを受信する処理と、
    前記他の装置が前記第一のATM装置の通信用のクロックの周波数である送信側クロック周波数に基づいて所定の時間間隔で送信した、制御用のフレームである制御フレームを、イーサネットを介して受信する処理と、
    前記制御フレームを受信した時間間隔に基づいて前記送信側クロック周波数と同じ周波数のクロックを再現する処理と、
    再現したクロックを前記第二のATM装置にATMインタフェースを介して伝達する処理と、
    受信した前記データフレームをATMセルに変換する処理と、
    変換されたATMセルを前記第二のATM装置にATMインタフェースを介して送信する処理と、
    をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラム。
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