ゲートウェイ装置
【課題】現用系と予備系の各々のＴＤＭデータの内容及びその出力タイミングを簡単に一致させることができるゲートウェイ装置を提供する。
【解決手段】
中継部の各々は、系切り替え手段による指定に関らず、ＩＰ網から到来したパケットを一時的に記憶する記憶部を含み、当該系切り替え手段によって現用系中継部として指定されたときは、先頭パケットに含まれるシーケンス番号を先頭シーケンス番号として予備系中継部に供給するとともに、当該先頭パケットを受信した時刻に所定遅延時間を加算して得られた読出し開始時刻を当該予備系中継部に供給し、当該系切り替え手段によって予備系中継部として指定されたときは、当該先頭シーケンス番号以降のシーケンス番号のパケットのみを当該記憶部に記憶し、且つ当該読出し開始時刻が到来してから当該記憶部に記憶されているパケットの読出しを開始する。
【解決手段】
中継部の各々は、系切り替え手段による指定に関らず、ＩＰ網から到来したパケットを一時的に記憶する記憶部を含み、当該系切り替え手段によって現用系中継部として指定されたときは、先頭パケットに含まれるシーケンス番号を先頭シーケンス番号として予備系中継部に供給するとともに、当該先頭パケットを受信した時刻に所定遅延時間を加算して得られた読出し開始時刻を当該予備系中継部に供給し、当該系切り替え手段によって予備系中継部として指定されたときは、当該先頭シーケンス番号以降のシーケンス番号のパケットのみを当該記憶部に記憶し、且つ当該読出し開始時刻が到来してから当該記憶部に記憶されているパケットの読出しを開始する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信品質の維持のために二重化されたゲートウェイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ＴＤＭ（Time Division Multiplexing：時分割多重）フレームとＩＰ（Internet Protocol）パケットとの間でデータフォーマットを変換しつつデータを中継するゲートウェイ装置が知られている。例えば電話サービスの場合には、回線交換網から到来した音声のＴＤＭフレームをＩＰパケットにフォーマット変換してＩＰ網に送出し、且つ、ＩＰ網から到来した音声のＩＰパケットをＴＤＭフレームにフォーマット変換して回線交換網に送出する。一般的に、ゲートウェイ装置は二重化されており、故障発生時には通信路を現用系から予備系に切り替えることにより、サービス提供の中断を回避している。
【０００３】
通常、二重化されたゲートウェイ装置においては、障害発生時に予備系から現用系への系切替が確実になされることを保証するための動作確認として、障害が発生していないときにも定期的に系切替を行っている。定期系切替時には、実際には障害が発生していないので、通信トラフィックの瞬断が生じないようにしなければならない。そのためには、現用系と予備系とで通信タイミングが一致していることを要する。通常、ＩＰ網内で生じるいわゆる遅延ゆらぎにより、ゲートウェイ装置におけるパケットの受信間隔は一定ではなくなっている。この遅延ゆらぎを吸収して通信タイミングを一致させるためにゲートウェイ装置には現用系バッファ１及び予備系バッファ２が設けられている。
【０００４】
図１には、現用系バッファ１及び予備系バッファ２と、パケットｐ１、ｐ２、ｐ３及びｐ４とが示されている。パケットｐ１、ｐ２、ｐ３及びｐ４は、ＩＰ網から順次到来して現用系バッファ１及び予備系バッファ２に一時的に記憶され、ＴＤＭフレーム化されるために所定間隔Ｔｐで順次出力される。かかる動作を行なう際には、以下のような問題が生じることが考えられる。
【０００５】
第１に、現用系バッファ１及び予備系バッファ２の各々へのパケットの書込みタイミングの同期が取れないという問題がある。両バッファへの受信パケットの入力タイミングはほぼ一致しているが、ＩＰ網の伝送クロックが両系で同期しておらず、且つ、当該入力タイミングは回線交換網のクロックとも同期していないので、書込みタイミングの同期が取れないのである。両系で同期が取れていない場合、ＴＤＭフレームの位相を両系で一致させることができなくなってしまう。
【０００６】
第２に、例えば、両系のバッファが回線交換網のクロックに同期して同時に動作を開始したとしても、ＩＰ網から到来したパケットｐ１を、予備系バッファ２は動作開始直後に受信できたが、現用系バッファ１は受信できないということも起こり得る。例えば、現用系へのパケットｐ１の到来時刻が予備系のそれよりも遅かった場合に、現用系バッファ１が動作開始時にパケットｐ１を認識できずに受信できないということが考えられる。この場合、例えば、現用系バッファ１からはパケットｐ２が出力され、これと同タイミングで予備系バッファ１からはパケットｐ１が出力されるということが起こり得る。この場合、両系から出力されるＴＤＭフレームの内容が異なってしまう。
【０００７】
例えば特許文献１には、このような問題を解決するための冗長化ゲートウェイシステムが開示されている。当該システムにおいては、以下の３つの動作を行なっている。すなわち、（１）現用系側の受信ＩＰパケットを回線交換網のクロックに乗せ換えてからバッファメモリに書き込む、（２）当該ＩＰパケットと書込み時のライトポインタとを予備系バッファに与える、（３）現用系バッファのリードポインタを予備系バッファに対して定期的に与える、という動作を行なっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−１７８０６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に開示されている技術の場合には、クロックの乗せ換え等の複雑な動作を行わなければならず、予備系に対して与える情報量も多くなってしまうという問題がある。また、これらの動作を実行するためのハードウェア資源を要するのでコストや装置規模の点からも問題がある。
【００１０】
本発明は上記した如き問題点に鑑みてなされたものであって、現用系と予備系の各々のＴＤＭフレームの内容及びその出力タイミングを簡単に一致させることができるゲートウェイ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によるゲートウェイ装置は、回線交換網とＩＰ網との間でデータフォーマットを変換しつつデータを中継可能な２つの中継部と、前記２つの中継部のうちの一方を現用系中継部として指定し他方を予備系中継部として指定し且つ前記現用系中継部と予備系中継部とを選択的に切り替えて前記現用系中継部による前記データの中継を許可する系切替え手段と、を含むゲートウェイ装置であって、前記中継部の各々は、前記ＩＰ網から到来したパケットを一時的に記憶する記憶部を含み、前記現用系中継部として指定されたときは、通信開始後に最初に前記ＩＰ網から到来したパケットである先頭パケットに含まれるシーケンス番号を先頭シーケンス番号として前記予備系中継部に供給するシーケンス番号供給手段と、前記先頭パケットを受信した時刻に所定遅延時間を加算して得られた読出し開始時刻を前記予備系中継部に供給する読出し開始時刻供給手段と、前記パケットを前記記憶部に順次記憶せしめる現用系書込み制御部と、前記読出し開始時刻が到来してから前記記憶部に記憶されているパケットの読出しを開始せしめる現用系読出し制御部と、を含み、前記予備系中継部として指定されたときは、前記先頭シーケンス番号以降のシーケンス番号のパケットのみを前記記憶部に記憶せしめる予備系書込み制御部と、前記読出し開始時刻が到来してから前記記憶部に記憶されているパケットの読出しを開始せしめる予備系読出し制御部と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によるゲートウェイ装置によれば、現用系と予備系の各々のＴＤＭフレームの内容及びその出力タイミングを簡単に一致させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】従来のゲートウェイ装置における現用系及び予備系のバッファの入出力パケットを示す説明図である。
【図２】本発明の実施例であるゲートウェイ装置の構成を回線交換網及びＩＰ網と共に示すブロック図である。
【図３】図２のインターワーク処理部によるインターワーク処理の対象となるＴＤＭフレーム及びＩＰパケットを示す説明図である。
【図４】インターワーク処理部の構成を示すブロック図である。
【図５】インターワーク処理部の入出力データを示すタイムチャートである。
【図６】図４の遅延ゆらぎ吸収バッファによる遅延ゆらぎの吸収を示す説明図である。
【図７】現用系及び予備系の遅延ゆらぎ吸収バッファの構成を示すブロック図である。
【図８】ＩＰ網から現用系のＩＰ網回線終端部に到来するパケットを示すタイムチャートである。
【図９】現用系及び予備系の遅延ゆらぎ吸収バッファの動作を示すシーケンス図である。
【図１０】現用系及び予備系の遅延ゆらぎ吸収バッファの記憶パケット及び出力パケットを示す説明図である。
【図１１】本実施例のゲートウェイ装置における現用系及び予備系の遅延ゆらぎ吸収バッファの入出力パケットを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る実施例について添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１５】
図２には、本発明の実施例であるゲートウェイ装置１０１の構成が示されている。ゲートウェイ装置１０１は、対向側のゲートウェイ装置１０２との間でデータを中継することができる。ゲートウェイ装置１０１は、回線交換網２０１から到来したＴＤＭフレームをＩＰパケットにフォーマット変換してＩＰ網３００に送出する。また、ゲートウェイ装置１０１は、ＩＰ網３００から到来したＩＰパケットをＴＤＭフレームにフォーマット変換して回線交換網２０１に送出する。
【００１６】
ゲートウェイ装置１０１は、回線交換網回線終端部１１１及び１１２と、インターワーク処理部１２１及び１２２と、ＩＰ網回線終端部１３１及び１３２と、を含む。ゲートウェイ装置１０１においては、各機能ブロックが二重化されている。以下、回線交換網回線終端部１１１、インターワーク処理部１２２、ＩＰ網回線終端部１３１からなる構成を現用系の中継部と称し、回線交換網回線終端部１１２、インターワーク処理部１２１、ＩＰ網回線終端部１３２からなる構成を予備系の中継部と称する。
【００１７】
ゲートウェイ装置１０１は、現用系と予備系とを選択的に切り替える系切替え手段（図示せず）を有する。系切替え手段は、２つの中継部のうちの一方を現用系中継部として指定し他方を予備系中継部として指定し、且つ現用系中継部と予備系中継部との指定を選択的に切り替えて現用系中継部によるデータの中継を許可する。系切替え手段は、例えば、初期動作時に回線交換網回線終端部１１１及び１１２のうちの一方を現用系として指定し、系切り替え時には他方を現用系として指定する。系切替え手段は、インターワーク処理部１２１及び１２２、ＩＰ網回線終端部１３１及び１３２についても同様に現用系を択一的に指定する。系切替え手段は、現用系ではない方の機能ブロックを予備系として指定する。系切替え手段は、例えば、故障発生時や動作確認のための定期系切替え時に系切り替えを行う。
【００１８】
図２においては、現用系を構成する各機能ブロックの各々には黒三角の符号が付されており、現用系を構成する各機能ブロックの各々には白三角の符号が付されている。また、現用系側のデータの流れを太い矢印で示している。なお、各機能ブロックについては個別に現用系又は予備系として設定可能であり、上記の現用系／予備系の設定は一例に過ぎない。
【００１９】
回線交換網回線終端部１１１は、回線交換網２０１に対する回線終端機能を有する。詳細には、回線交換網回線終端部１１１は、回線交換網２０１から到来したＴＤＭフレームをインターワーク処理部１２１及び１２２の各々に供給し、且つ、インターワーク処理部１２１及び１２２の各々から供給されたＴＤＭフレームのうちの現用系側のデータを回線交換網２０１に送出する。回線交換網回線終端部１１２も、回線交換網回線終端部１１１と同様の機能を有する。
【００２０】
インターワーク処理部１２１は、回線交換網回線終端部１１１のためのＴＤＭフレームとＩＰ網のためのＩＰパケットとをインターワークする機能を有する。詳細には、インターワーク処理部１２１は、回線交換網回線終端部１１１及び１１２の各々から供給されたＴＤＭフレームのうちの現用系側のデータをＩＰパケットに変換してＩＰ網回線終端部１３１及び１３２の各々に供給し、且つ、ＩＰ網回線終端部１３１及び１３２の各々から供給されたＩＰパケットのうちの現用系側のパケットをＴＤＭフレームに変換して回線交換網回線終端部１１１及び１１２の各々に供給する。インターワーク処理部１２２も、インターワーク処理部１２１と同様の機能を有する。インターワーク処理の対象となるＴＤＭフレーム及びＩＰパケットの詳細については後述する（図３）。
【００２１】
ＩＰ網回線終端部１３１は、ＩＰ網３００に対する回線終端機能を有する。詳細には、ＩＰ網回線終端部１３１は、ＩＰ網３００から到来したＩＰパケットをインターワーク処理部１２１及び１２２の各々に供給し、且つ、インターワーク処理部１２１及び１２２の各々から供給されたＩＰパケットのうちの現用系側のパケットをＩＰ網３００に送出する。ＩＰ網回線終端部１３２も、ＩＰ網回線終端部１３１と同様の機能を有する。
【００２２】
対向側のゲートウェイ装置１０２も、ゲートウェイ装置１０１と同様の機能を有する。
【００２３】
図３には、インターワーク処理部１２１及び１２２によるインターワーク処理の対象となるＴＤＭフレーム及びＩＰパケットが示されている。
【００２４】
ＴＤＭフレームは、回線交換網の通信フォーマットであり、８ｋＨｚフレーム毎すなわち１２５μ秒周期で複数チャネルｃｈ１、ｃｈ２、・・・のチャネルデータがそれぞれ１バイト単位で時分割多重されて構成されている。ＩＰパケットは、ＩＰ網の通信フォーマットであり、発着信アドレスや各種制御情報を格納したヘッダと、ある１つのチャネルについての複数のチャネルデータを格納したペイロードとからなる。ＴＤＭフレームとＩＰパケットにおけるチャネルデータの対応が矢印で示されている。
【００２５】
図４には、インターワーク処理部１２１及び１２２の構成が示されている。
【００２６】
インターワーク処理部１２１は、選択部１１と、パケット生成部１２と、選択部１３と、遅延ゆらぎ吸収バッファ１４と、ＴＤＭフレーム生成部１５と、を含む。
【００２７】
選択部１１は、回線交換網回線終端部１１１及び１１２（図２）の各々から供給されたＴＤＭフレーム４１及び４２のうちの現用系のデータを選択してパケット生成部１２に供給する。
【００２８】
パケット生成部１２は、選択部１１から供給されたＴＤＭフレームを構成する複数のチャネルデータのうちのある１つのチャネルについてのデータを含むＩＰパケット５１をチャネル毎に生成する。パケット生成部１２は、ＩＰパケット５１をＩＰ網回線終端部１３１及び１３２（図２）の各々に順次供給する。
【００２９】
選択部１３は、ＩＰ網回線終端部１３１及び１３２（図２）の各々から供給されたＩＰパケット６１及び６２のうちの現用系のパケットを選択して遅延ゆらぎ吸収バッファ１４に供給する。
【００３０】
遅延ゆらぎ吸収バッファ１４は、選択部１３から供給されたＩＰパケットを一時的に記憶し、その後出力する。遅延ゆらぎ吸収バッファ１４による遅延ゆらぎ処理については後述する（図６）。
【００３１】
ＴＤＭフレーム生成部１５は、遅延ゆらぎ吸収バッファ１４から出力されたＩＰパケットに含まれるチャネルデータを例えば１２５μ秒周期で各チャネルについて１バイト単位で時分割多重してＴＤＭフレーム７１を生成する。ＴＤＭフレーム生成部１５は、ＴＤＭフレーム７１を回線交換網回線終端部１１１及び１１２（図２）の各々に順次供給する。
【００３２】
インターワーク処理部１２２は、選択部２１と、パケット生成部２２と、選択部２３と、遅延ゆらぎ吸収バッファ２４と、ＴＤＭフレーム生成部２５と、を含む。
【００３３】
選択部２１は、回線交換網回線終端部１１１及び１１２（図２）の各々から供給されたＴＤＭフレーム４１及び４２のうちの現用系のデータを選択してパケット生成部２２に供給する。
【００３４】
パケット生成部２２は、選択部２１から供給されたＴＤＭフレームを構成する複数のチャネルデータのうちのある１つのチャネルについてのデータを含むＩＰパケット５２をチャネル毎に生成する。パケット生成部２２は、ＩＰパケット５２をＩＰ網回線終端部１３１及び１３２（図２）の各々に順次供給する。
【００３５】
選択部２３は、ＩＰ網回線終端部１３１及び１３２（図２）の各々から供給されたＩＰパケット６１及び６２のうちの現用系のパケットを選択して遅延ゆらぎ吸収バッファ２４に供給する。
【００３６】
遅延ゆらぎ吸収バッファ２４は、選択部２３から供給されたＩＰパケットを一時的に記憶し、その後出力する。遅延ゆらぎ吸収バッファ２４による遅延ゆらぎ処理については後述する（図６）。
【００３７】
ＴＤＭフレーム生成部２５は、遅延ゆらぎ吸収バッファ２４から出力されたＩＰパケットに含まれるチャネルデータを例えば１２５μ秒周期で各チャネルについて１バイト単位で時分割多重してＴＤＭフレーム７２を生成する。ＴＤＭフレーム生成部２５は、ＴＤＭフレーム７２を回線交換網回線終端部１１１及び１１２（図２）の各々に順次供給する。
【００３８】
図５には、インターワーク処理部１２１及び１２２の入出力データが示されている。
【００３９】
選択部１１及び２１の各々に供給されるＴＤＭフレーム４１の位相とＴＤＭフレーム４２の位相とは一致している。ＴＤＭフレーム４１及び４２は回線交換網回線終端部１１１及び１１２（図２）からそれぞれ供給される。なお、これら両ＴＤＭフレームの位相を一致させることは技術的に容易である。
【００４０】
パケット生成部１２が出力するＩＰパケット５１の位相とパケット生成部２２が出力するＩＰパケット５２の位相とは一致している。なお、図５では、ＩＰパケット５１及び５２についてはチャネルｃｈ１のみが示されている。パケット化周期Ｔｐ毎にチャネルｃｈ１の位相が一致している。なお、これら両パケットの位相を一致させることは技術的に容易である。
【００４１】
選択部１３及び２３の各々に供給されるＩＰパケット６１の位相とＩＰパケット６２の位相とは、ある許容偏差内で異なっているのが通常である。また、ＩＰ網３００内でいわゆる遅延ゆらぎの影響を受けるので、パケット間の間隔Ｔ１、Ｔ２及びＴ３は一定ではない。ＩＰパケット６１及び６２はＩＰ網回線終端部１３１及び１３２（図２）からそれぞれ供給される。
【００４２】
ＴＤＭフレーム生成部１５が出力するＴＤＭフレーム７１の位相とＴＤＭフレーム生成部２５が出力するＴＤＭフレーム７２の位相とは一致している。これら両ＴＤＭフレームの位相を一致させる動作については後述する（図８〜図１１）。
【００４３】
図６には、遅延ゆらぎ吸収バッファ１４による遅延ゆらぎの吸収動作の概略が示されている。パケットｐ１、ｐ２及びｐ３は、対向側のゲートウェイ装置１０２（図２）から所定のパケット化周期ＴｐでＩＰ網３００に送出される。しかし、ＩＰ網３００内での遅延ゆらぎによって、ゲートウェイ装置１０１に順次到来するときのパケット間隔Ｔ１及びＴ２は周期Ｔｐとは異なっており、一定ではなくなっている。遅延ゆらぎ吸収バッファ１４及び２４の各々は、パケットｐ１、ｐ２及びｐ３を一時的に記憶し、その後、これらを周期Ｔｐで出力し、ＴＤＭフレーム生成部１５及び２５に供給する。かかる動作より、遅延ゆらぎによってＴ１及びＴ２に変化したパケット間隔をＴｐに戻す。
【００４４】
図７には、現用系の遅延ゆらぎ吸収バッファ２４、及び予備系の遅延ゆらぎ吸収バッファ１４の構成を示すブロック図である。
【００４５】
遅延ゆらぎ吸収バッファ２４は、記憶部９１と、タイミング生成部９２と、書込み制御部９３と、読出し制御部９４と、を含む。
【００４６】
記憶部９１は、選択部２３（図４）から順次供給されたＩＰパケットを一時的に記憶し、その後、順次出力してＴＤＭフレーム生成部２５（図４）に供給する。詳細には、記憶部９１は、各々が１の番号に対応付けられたＮ個（Ｎは２以上の整数）の記憶領域からなる。換言すれば、記憶部９１の記憶容量はＮ個のＩＰパケット相当である。記憶部９１は、書込み制御部９３から与えられるライトポインタＷＰの番号が示す記憶領域に、選択部２３から供給されたＩＰパケットを書き込む。また、記憶部９１は、読出し制御部９４から与えられるリードポインタＲＰの番号が示す記憶領域に記憶しているＩＰパケットを読み出して出力する。ライトポインタＷＰ及びリードポインタＲＰの各々は、記憶領域の論理アドレスである。ライトポインタＷＰは０≦ＷＰ≦Ｎ−１の範囲内の整数値であり、リードポインタＲＰは０≦ＲＰ≦Ｎ−１の範囲内の整数値である。
【００４７】
タイミング生成部９２は、読出しタイミング信号を生成して読出し制御部９４に供給する。また、タイミング生成部９２は、タイミング同期信号Ｔ＿ＳＹＮＣを生成して予備系のタイミング生成部８２に供給する。タイミング生成部９２は、回線交換網同期クロックを分周してこれらの信号を生成する。現用系のタイミング生成部９２は、予備系のタイミング生成部８２との間でタイミング同期信号Ｔ＿ＳＹＮＣを交換することにより、予備系と動作タイミングを一致させている。
【００４８】
また、タイミング生成部９２は、回線交換網同期クロックに同期して現在時刻ｔをカウントする。例えば、周期をＭとすると、０≦ｔ≦Ｍ−１とし得る。また、例えば、周期Ｍをパケット化周期Ｔｐの倍数とし得る。パケット化周期Ｔｐは、対向側のゲートウェイ装置１０２（図２）が、回線交換網２０２から到来したＴＤＭフレームに含まれるチャネルデータを抽出してＩＰパケットのペイロードに充填するのに要する時間である。また、例えば、周期Ｍは、後述のＴｖ及びＴｃと比較すると、Ｔｖ＜Ｍ、及びＴｃ＜Ｍの関係となり得る。
【００４９】
書込み制御部９３は、記憶部９１に対してライトポインタＷＰを与える。ライトポインタＷＰの初期値は”０”である。例えば、記憶部９１がＩＰパケットを１０個まで記憶可能である場合には、ライトポインタＷＰは”０”から”９”までの間を循環しながらインクリメントされる。
【００５０】
また、書込み制御部９３は、選択部２３から供給されたＩＰパケットに含まれるシーケンス番号ＳＮを取得することができる。シーケンス番号ＳＮは、例えば、ＩＰパケットのＲＴＰヘッダに含まれている１６ビットの符号無し整数である。シーケンス番号ＳＮは、送信元である対向側のゲートウェイ装置１０２がＩＰパケットを送信する毎に巡回インクリメントされる。例えば、シーケンス番号ＳＮの最大値が２１６−１である場合、ＳＮ＝２１６−１をインクリメントするとＳＮ＝０となる。
【００５１】
特に、書込み制御部９３は、遅延ゆらぎ吸収バッファ２４の動作開始後、選択部２３から供給された最初のＩＰパケットに含まれるシーケンス番号（以下、先頭シーケンス番号と称する）ＳＮ＿ＢＡＳＥを取得して書込み制御部８３に供給する。以下、当該供給手段をシーケンス番号供給手段と称する。
【００５２】
読出し制御部９４は、後述の読出し開始時刻Ｔ＿ＢＡＳＥの決定後に、読出しタイミング信号に同期して、記憶部９１に対してリードポインタＲＰを与える。換言すれば、読出し制御部９４は、読出し開始時刻Ｔ＿ＢＡＳＥが到来するまでは、記憶部９１に対してリードポインタＲＰを与えない。この間、記憶部９１はＩＰパケットの読出しを行わない。リードポインタＲＰの初期値は”０”であり、読出しタイミング信号に同期してインクリメントされる。例えば、記憶部９１がＩＰパケットを１０個まで記憶可能である場合には、リードポインタＲＰは”０”から”９”までの間を循環しながらインクリメントされる。
【００５３】
また、読出し制御部９４は、遅延ゆらぎ吸収バッファ２４の動作開始後、最初のＩＰパケットが到来したときの時刻ｔに所定の固定遅延時間Ｔｃを加算して得られた時刻を読出し開始時刻Ｔ＿ＢＡＳＥとして予備系の読出し制御部８４に供給する。以下、当該供給手段を読出し開始時刻供給手段と称する。固定遅延時間Ｔｃは、ＩＰ網３００内で生じる最大遅延ゆらぎ時間Ｔｖ以上の値とする。
【００５４】
遅延ゆらぎ吸収バッファ１４は、記憶部８１と、書込み制御部８２と、タイミング生成部８３と、読出し制御部８４と、を含む。
【００５５】
記憶部８１は、選択部１３（図４）から順次供給されたＩＰパケットを一時的に記憶し、その後、順次出力してＴＤＭフレーム生成部１５（図４）に供給する。詳細には、記憶部８１は、各々が１の番号に対応付けられたＮ個（Ｎは２以上の整数）の記憶領域からなる。換言すれば、記憶部８１の記憶容量はＮ個のＩＰパケット相当である。記憶部８１は、書込み制御部８３から与えられるライトポインタＷＰの番号が示す記憶領域に、選択部１３から供給されたＩＰパケットを書き込む。また、記憶部８１は、読出し制御部８４から与えられるリードポインタＲＰの番号が示す記憶領域に記憶しているＩＰパケットを読み出して出力する。ライトポインタＷＰ及びリードポインタＲＰの各々は、記憶領域の論理アドレスである。例えば、記憶部８１の記憶容量がＮ個のＩＰパケット相当である場合、ライトポインタＷＰは０≦ＷＰ≦Ｎ−１の範囲内の整数値であり、リードポインタＲＰは０≦ＲＰ≦Ｎ−１の範囲内の整数値である。
【００５６】
タイミング生成部８２は、読出しタイミング信号を生成して読出し制御部８４に供給する。また、タイミング生成部８２は、タイミング同期信号Ｔ＿ＳＹＮＣを生成して現用系のタイミング生成部９２に供給する。タイミング生成部８２は、回線交換網同期クロックを分周してこれらの信号を生成する。また、タイミング生成部８２は、回線交換網同期クロックに同期して現在時刻ｔをカウントする。予備系のタイミング生成部８２は、現用系のタイミング生成部９２からタイミング同期信号Ｔ＿ＳＹＮＣの供給を受けることにより、現用系と動作タイミングを一致させている。
【００５７】
書込み制御部８３は、現用系の書込み制御部９３から先頭シーケンス番号ＳＮ＿ＢＡＳＥが供給されてから、記憶部８１に対するライトポインタＷＰの供給を開始する。換言すれば、書込み制御部８３は、現用系の書込み制御部９３から先頭シーケンス番号ＳＮ＿ＢＡＳＥの供給を受けるまでは待機状態にあり、記憶部８１に対してライトポインタＷＰを供給しない。この間、記憶部８１はＩＰパケットを記憶しない。
【００５８】
書込み制御部８３は、選択部１３から供給されたＩＰパケットに含まれるシーケンス番号ＳＮを取得することができる。書込み制御部８３は、当該取得したシーケンス番号ＳＮが先頭シーケンス番号ＳＮ＿ＢＡＳＥよりも小さい場合には、記憶部８１に対してライトポインタＷＰを供給しない。この場合、記憶部８１は当該ＩＰパケットを記憶せずに破棄する。一方、書込み制御部８３は、当該取得したシーケンス番号ＳＮが先頭シーケンス番号ＳＮ＿ＢＡＳＥ以降の番号である場合には、記憶部８１に対してライトポインタＷＰを供給する。この場合、記憶部８１は、ライトポインタＷＰにより指定された論理アドレスにＩＰパケットを記憶する。かかる処理により、現用系の記憶部９１に記憶されるＩＰパケットと、予備系の記憶部８１に記憶されるＩＰパケットとが一致する。
【００５９】
書込み制御部８３は、記憶部８１に対してライトポインタＷＰを与える。ライトポインタＷＰの初期値は”０”である。例えば、記憶部８１がＩＰパケットを１０個まで記憶可能である場合には、ライトポインタＷＰは”０”から”９”までの間を循環しながらインクリメントされる。
【００６０】
読出し制御部８４は、読出し開始時刻Ｔ＿ＢＡＳＥが到来してから、読出しタイミング信号に同期して、記憶部８１に対してリードポインタＲＰを与える。換言すれば、読出し制御部８４は、読出し開始時刻Ｔ＿ＢＡＳＥが到来するまでは、記憶部８１に対してリードポインタＲＰを与えない。この間、記憶部８１はＩＰパケットの読出しを行わない。読出し開始時刻Ｔ＿ＢＡＳＥは、現用系の読出し制御部９４から供給される。リードポインタＲＰの初期値は”０”であり、読出しタイミング信号に同期してインクリメントされる。例えば、記憶部８１がＩＰパケットを１０個まで記憶可能である場合には、リードポインタＲＰは”０”から”９”までの間を循環しながらインクリメントされる。
【００６１】
以下、図８〜図１１を参照しつつ、ＩＰ網３００からＩＰパケットが到来した際における現用系及び予備系の遅延ゆらぎ吸収バッファ１４及び２４の遅延ゆらぎ吸収動作について説明する。
【００６２】
図８に示されるように、ゲートウェイ装置１０１（図２）には、時刻Ｔ０に通信動作を開始してから、ＩＰパケットｐ５、ｐ６、ｐ８、ｐ７、ｐ９及びｐ１０がＩＰ網３００から順次到来する。通信動作開始後、最初のＩＰパケットｐ５が到来した時刻Ｔ１から固定遅延時間Ｔｃだけ経過した時点の時刻すなわち読出し開始時刻Ｔ＿ＢＡＳＥは、ＩＰパケットｐ９の到来時刻とＩＰパケットｐ１０の到来時刻との間に位置する。
【００６３】
先ず、現用系の遅延ゆらぎ吸収バッファ２４が通信動作を開始する（ステップＳ１）。通信動作開始直後は、遅延ゆらぎ吸収バッファ２４にはＩＰパケットが記憶されていない（図１０（ａ））。また、予備系の遅延ゆらぎ吸収バッファ１４は、待機状態であり、通信動作を未だ開始していない（ステップＳ２）。
【００６４】
遅延ゆらぎ吸収バッファ２４は、通信動作開始後、ＩＰ網回線終端部１３２（図２）によって受信された最初のＩＰパケットｐ５を選択部２３（図４）から受け取る（ステップＳ３）。
【００６５】
書込み制御部９３は、ＩＰパケットｐ５に含まれるシーケンス番号ＳＮを取得し、これを先頭シーケンス番号ＳＮ＿ＢＡＳＥとする（ステップＳ４）。
【００６６】
読出し制御部９４は、ＩＰパケットｐ５がゲートウェイ装置１０１に到来したときに、タイミング生成部９２によりカウントされている時刻を参照し、当該時刻Ｔ１に固定遅延時間Ｔｃを加算して得られた時刻を読出し開始時刻Ｔ＿ＢＡＳＥとする（ステップＳ５）。実際には、カウント時刻ｔが０〜Ｍ−１の範囲で循環することから、読出し開始時刻Ｔ＿ＢＡＳＥ＝（ｔ＋Ｔｃ）ｍｏｄＭとして算出する。なお、（ｔ＋Ｔｃ）ｍｏｄＭは、周期Ｍを法としたときの（ｔ＋Ｔｃ）の剰余を表す。
【００６７】
書込み制御部９３は先頭シーケンス番号ＳＮ＿ＢＡＳＥを予備系の書込み制御部８３に供給し、読出し制御部９４は読出し開始時刻Ｔ＿ＢＡＳＥを予備系の読出し制御部８４に供給する（ステップＳ６）。
【００６８】
予備系の遅延ゆらぎ吸収バッファ１４は、これらの情報の供給を受けてから通信動作を開始する（ステップＳ７）。遅延ゆらぎ吸収バッファ１４は、通信動作開始後、ＩＰ網回線終端部１３１（図２）によって受信されたＩＰパケットを選択部１３（図４）から順次受け取る。
【００６９】
遅延ゆらぎ吸収バッファ１４の書込み制御部８３は、選択部１３から供給されるＩＰパケットに含まれるシーケンス番号ＳＮを取得する。そして、書込み制御部８３は、当該取得したシーケンス番号ＳＮが先頭シーケンス番号ＳＮ＿ＢＡＳＥよりも小さい場合には記憶部８１に対してライトポインタＷＰを供給せず、シーケンス番号ＳＮが先頭シーケンス番号ＳＮ＿ＢＡＳＥ以上である場合には記憶部８１に対してライトポインタＷＰを供給する（ステップＳ８）。
【００７０】
遅延ゆらぎ吸収バッファ１４の読出し制御部８４は、読出し開始時刻Ｔ＿ＢＡＳＥが到来するまで、記憶部８１からのＩＰパケットの読出しを行なわない（ステップＳ８）。
【００７１】
この間、現用系の記憶部９１は、ゲートウェイ装置１０１に到来したＩＰパケットをシーケンス番号順に記憶する（ステップＳ９）。ライトポインタＷＰの初期値は”０”であり、最初のパケットｐ５は、記憶部９１の記憶領域のうちのＷＰ＝０で示される領域に記憶される（図１０（ｂ））。
【００７２】
書込み制御部９３は、ＩＰパケットｐ６等の後続パケットについてのライトポインタＷＰをＷＰ＝ＳＮ−ＳＢ＿ＢＡＳＥにより算出する。ライトポインタＷＰを単純にインクリメントせずに、このように算出することによって、ＩＰパケットの到来順序が逆になっている場合（例えば図８におけるＩＰパケットｐ７とｐ８）でも、ＩＰパケットをシーケンス番号順に整列させて記憶することができる。すなわち、ライトポインタＷＰの値の増加順にＩＰパケットが記憶される（図１０（ｃ）及び（ｄ））。
【００７３】
実際には、シーケンス番号ＳＮが０〜２１６−１の範囲で循環すること、及びライトポインタＷＰが０〜Ｎの範囲で循環することから、ライトポインタＷＰをＷＰ＝((ＳＮ−ＳＮ＿ＢＡＳＥ)ｍｏｄ２１６)ｍｏｄＮとして算出する。書込み制御部９３は、このようにして算出したライトポインタＷＰが示す記憶部９１の記憶領域にＩＰパケットを順次記憶せしめる（ステップＳ９）。
【００７４】
予備系の記憶部８１も、ＳＮ＿ＢＡＳＥ及びＴ＿ＢＡＳＥの設定後に（ステップＳ８）、ゲートウェイ装置１０１に到来したＩＰパケットをシーケンス番号順に記憶する（ステップＳ１０）。ライトポインタＷＰの初期値は”０”であり、最初のパケットｐ５は、記憶部９１の記憶領域のうちのＷＰ＝０で示される領域に記憶される（図１０（ｂ））。
【００７５】
書込み制御部８３は、現用系の書込み制御部９３と同様に、ＩＰパケットｐ６等の後続パケットについてのライトポインタＷＰをＷＰ＝((ＳＮ−ＳＮ＿ＢＡＳＥ)ｍｏｄ２１６)ｍｏｄＮとして算出する。書込み制御部８３は、このようにして算出したライトポインタＷＰが示す記憶部８１の記憶領域にＩＰパケットを順次記憶せしめる（ステップＳ１０、図１０（ｃ）及び（ｄ））。
【００７６】
かかる処理により、現用系の書込み制御部９３のライトポインタＷＰと、予備系の書込み制御部８３のライトポインタＷＰとは一致し、同一シーケンス番号のＩＰパケットは同一番号の記憶領域に記憶される。
【００７７】
現用系の読出し制御部９４は、現在時刻ｔが読出し開始時刻Ｔ＿ＢＡＳＥになってから記憶部９１に記憶されているＩＰパケットの読み出しを開始する（ステップＳ１１）。読出し制御部９４は、タイミング生成部９２から供給される読出しタイミング信号に同期して周期Ｔｐ毎に記憶部９１に対してリードポインタＲＰを与える。リードポインタＲＰの初期値は”０”であり、記憶部９１の記憶領域のうちのＲＰ＝０で示される領域から最初のパケットｐ５が読み出される（図１０（ｅ））。
【００７８】
読出し制御部９４は、ＩＰパケットｐ６等の後続パケットについてのリードポインタＲＰをＲＰ＝（ＲＰｐ＋１）ｍｏｄＮにより算出する。ここで、ＲＰｐは、現在ＩＰパケットの直前のＩＰパケットについてのリードポインタ値である。Ｎは、記憶領域の総数である。ＲＰが０〜Ｎ−１の範囲で循環することから、（ＲＰｐ＋１）ｍｏｄＮとして算出している。読出し制御部９４は、このようにして算出したリードポインタＲＰが示す記憶部９１の記憶領域からＩＰパケットを順次記読み出す（ステップＳ１１）。かかる動作により、現用系の遅延ゆらぎ吸収バッファ２４からＩＰパケットｐ５、ｐ６、・・・が間隔Ｔｐで順次出力される（図１０（ｅ））。
【００７９】
同様に、予備系の読出し制御部８４は、現在時刻ｔが読出し開始時刻Ｔ＿ＢＡＳＥになってから記憶部８１に記憶されているＩＰパケットの読み出しを開始する（ステップＳ１１）。読出し制御部８４は、タイミング生成部８２から供給される読出しタイミング信号に同期して周期Ｔｐ毎に記憶部８１に対してリードポインタＲＰを与える。リードポインタＲＰの初期値は”０”であり、記憶部８１の記憶領域のうちのＲＰ＝０で示される領域から最初のパケットｐ５が読み出される（図１０（ｅ））。
【００８０】
読出し制御部８４は、ＩＰパケットｐ６等の後続パケットについてのリードポインタＲＰをＲＰ＝（ＲＰｐ＋１）ｍｏｄＮにより算出する。ここで、ＲＰｐは、現在ＩＰパケットの直前のＩＰパケットについてのリードポインタ値である。Ｎは、記憶領域の総数である。読出し制御部８４は、このようにして算出したリードポインタＲＰが示す記憶部８１の記憶領域からＩＰパケットを順次記読み出す（ステップＳ１１）。かかる動作により、予備系の遅延ゆらぎ吸収バッファ１４からもＩＰパケットｐ５、ｐ６、・・・が間隔Ｔｐで順次出力される（図１０（ｅ））。
【００８１】
現用系及び予備系の各々の読出しタイミング信号が示す読出しタイミングは一致している。また、現用系及び予備系の各々のリードポインタＲＰの初期値は共に”０”である。現用系の遅延ゆらぎ吸収バッファ２４及び予備系の遅延ゆらぎ吸収バッファ１４の各々から最初に出力されるＩＰパケットは共にｐ５で一致しており、且つ、その出力タイミングも一致している（図１１）。後続のパケットｐ６、ｐ７、・・・についても、現用系及び予備系の各々のリードポインタＲＰは一致しており、出力タイミングも一致している（図１１）。このように、現用系及び予備系の各々の出力ＩＰパケットの内容及びその出力タイミングを一致させることができるので、これ以降、現用系と予備系とを切り替えても通信の瞬断は生じない。
【００８２】
上記したように、本実施例のゲートウェイ装置１０１においては、第１に、現用系において最初のＩＰパケットｐ５に対して所定の固定遅延時間Ｔｃを与えてから読み出すので、ＩＰ網内での伝送によって生じたＩＰパケットｐ５の遅延ゆらぎを吸収することができる。一般的には、入力タイミングのずれはナノ秒オーダーであり、固定遅延時間Ｔｃはミリ秒単位に設定される。
【００８３】
第２に、現用系において最初のＩＰパケットを受信した時刻ｔに所定の固定遅延時間Ｔｃを加算して得られた読出し開始時刻Ｔ＿ＢＡＳＥを予備系に供給し、現用系及び予備系ともに読出し開始時刻Ｔ＿ＢＡＳＥが到来してからＩＰパケットを出力するので、現用系と予備系とで読み出しタイミングを一致させることができる。
【００８４】
第３に、現用系において最初に受信したＩＰパケットの先頭シーケンス番号ＳＮ＿ＢＡＳＥを予備系に供給し、予備系においてシーケンス番号ＳＮが先頭シーケンス番号ＳＮ＿ＢＡＳＥ以上のＩＰパケットから記憶を開始することにより、現用系と予備系とでバッファに記憶するＩＰパケットを一致させることができる。
【００８５】
例えば、両系のバッファが回線交換網のクロックに同期して同時に動作を開始したとしても、図１１に示されるように、現用系へのＩＰパケットｐ４の到来時刻が予備系のそれよりも遅かった場合に、ＩＰパケットｐ４を、予備系バッファは動作開始直後に受信できたが、現用系バッファは動作開始時にＩＰパケットｐ４を認識できずに受信できないということが考えられる。このような場合でも、予備系バッファは、現用系バッファが最初に記憶したＩＰパケットｐ５から記憶し始めるので、現用系と予備系とでバッファに記憶するＩＰパケットを一致させることができる。
【００８６】
かかる動作により、現用系及び予備系の各々の出力ＩＰパケットの内容及びその出力タイミングを一致させることができるので、現用系と予備系の切り替え時においても通信の瞬断は生じない。また、本実施例のゲートウェイ装置１０１においては、従来技術におけるクロックの乗せ換え等の複雑な動作を行なう必要がなく、且つ予備系に対して与える情報量も少ないので、コストや装置規模の点からも有利である。
【００８７】
このように、本発明によるゲートウェイ装置によれば、現用系と予備系の各々のＴＤＭフレームの内容及びその出力タイミングを簡単に一致させることができ、通信の瞬断を生じることなく系切り替えを行うことができる。
【００８８】
上記の実施例は、予備系の遅延ゆらぎ吸収バッファ１４が、現用系の遅延ゆらぎ吸収バッファ２４から先頭シーケンス番号ＳＮ＿ＢＡＳＥ等の動作パラメータの供給を受けてから通信動作を開始する場合の例であるがこれに限られない。例えば、予備系の遅延ゆらぎ吸収バッファ１４も、現用系の遅延ゆらぎ吸収バッファ２４と同時に通信動作を開始し、動作パラメータの供給を受けてから先頭シーケンス番号ＳＮ＿ＢＡＳＥにライトポイントＷＰ＝０をマッピングし直しても良い。
【００８９】
また、上記の実施例は、現用系と予備系とが同時に運用を開始した場合の例であるが、これに限られない。例えば、現用系の運用中に、故障した予備系を交換する場合が考えられる。現用系の遅延ゆらぎ吸収バッファ２４は、予備系のインターワーク処理部１２１が新規に組み込まれた際に発せられる新規組込み信号（図示せず）に応じて、Ｔ＿ＳＹＮＣ、Ｔ＿ＢＡＳＥ、及びＳＮ＿ＢＡＳＥを予備系の遅延ゆらぎ吸収バッファ１４に供給する。新規組込み信号は、例えば、予備系のインターワーク処理部１２１やゲートウェイ装置１０１内の制御部（図示せず）から現用系の遅延ゆらぎ吸収バッファ２４に発せられる。予備系のインターワーク処理部１２１は、現用系から供給されたＳＮ＿ＢＡＳＥ等の動作パラメータに基づいて上記したのと同様にライトポインタＷＰ及びリードポインタＲＰを算出する。かかる動作により、予備系におけるライトポインタＷＰ及びリードポインタＲＰを現用系におけるものと正確に一致させることができるので、現用系と予備系は同期を取ることができる。
【００９０】
なお、図７に破線で示すように、予備系から現用系に対しても、動作パラメータすなわちタイミング同期信号Ｔ＿ＳＹＮＣ、先頭シーケンス番号ＳＮ＿ＢＡＳＥ、及び読出し開始時刻Ｔ＿ＢＡＳＥを供給し、現用系から予備系に系切替されたときに現用系側でこれらの動作パラメータを用いることにより上記と同様に動作することができる。
【符号の説明】
【００９１】
１０１、１０２ ゲートウェイ装置
１１１、１１２ 回線交換網回線終端部
１２１、１２２ インターワーク処理部
１３１、１３２ ＩＰ網回線終端部
２０１、２０２ 回線交換網
３００ ＩＰ網
１１、２１ 選択部
１２、２２ パケット生成部
１３、２３ 選択部
１４、２４ 遅延ゆらぎ吸収バッファ
１５、２５ ＴＤＭフレーム生成部
４１、４２ 入力ＴＤＭフレーム
５１、５２ 出力パケット
６１、６２ 入力パケット
７１、７２ 出力ＴＤＭフレーム
８１、９１ 記憶部
８２、９２ タイミング生成部
８３、９３ 書込み制御部
８４、９４ 読出し制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信品質の維持のために二重化されたゲートウェイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ＴＤＭ（Time Division Multiplexing：時分割多重）フレームとＩＰ（Internet Protocol）パケットとの間でデータフォーマットを変換しつつデータを中継するゲートウェイ装置が知られている。例えば電話サービスの場合には、回線交換網から到来した音声のＴＤＭフレームをＩＰパケットにフォーマット変換してＩＰ網に送出し、且つ、ＩＰ網から到来した音声のＩＰパケットをＴＤＭフレームにフォーマット変換して回線交換網に送出する。一般的に、ゲートウェイ装置は二重化されており、故障発生時には通信路を現用系から予備系に切り替えることにより、サービス提供の中断を回避している。
【０００３】
通常、二重化されたゲートウェイ装置においては、障害発生時に予備系から現用系への系切替が確実になされることを保証するための動作確認として、障害が発生していないときにも定期的に系切替を行っている。定期系切替時には、実際には障害が発生していないので、通信トラフィックの瞬断が生じないようにしなければならない。そのためには、現用系と予備系とで通信タイミングが一致していることを要する。通常、ＩＰ網内で生じるいわゆる遅延ゆらぎにより、ゲートウェイ装置におけるパケットの受信間隔は一定ではなくなっている。この遅延ゆらぎを吸収して通信タイミングを一致させるためにゲートウェイ装置には現用系バッファ１及び予備系バッファ２が設けられている。
【０００４】
図１には、現用系バッファ１及び予備系バッファ２と、パケットｐ１、ｐ２、ｐ３及びｐ４とが示されている。パケットｐ１、ｐ２、ｐ３及びｐ４は、ＩＰ網から順次到来して現用系バッファ１及び予備系バッファ２に一時的に記憶され、ＴＤＭフレーム化されるために所定間隔Ｔｐで順次出力される。かかる動作を行なう際には、以下のような問題が生じることが考えられる。
【０００５】
第１に、現用系バッファ１及び予備系バッファ２の各々へのパケットの書込みタイミングの同期が取れないという問題がある。両バッファへの受信パケットの入力タイミングはほぼ一致しているが、ＩＰ網の伝送クロックが両系で同期しておらず、且つ、当該入力タイミングは回線交換網のクロックとも同期していないので、書込みタイミングの同期が取れないのである。両系で同期が取れていない場合、ＴＤＭフレームの位相を両系で一致させることができなくなってしまう。
【０００６】
第２に、例えば、両系のバッファが回線交換網のクロックに同期して同時に動作を開始したとしても、ＩＰ網から到来したパケットｐ１を、予備系バッファ２は動作開始直後に受信できたが、現用系バッファ１は受信できないということも起こり得る。例えば、現用系へのパケットｐ１の到来時刻が予備系のそれよりも遅かった場合に、現用系バッファ１が動作開始時にパケットｐ１を認識できずに受信できないということが考えられる。この場合、例えば、現用系バッファ１からはパケットｐ２が出力され、これと同タイミングで予備系バッファ１からはパケットｐ１が出力されるということが起こり得る。この場合、両系から出力されるＴＤＭフレームの内容が異なってしまう。
【０００７】
例えば特許文献１には、このような問題を解決するための冗長化ゲートウェイシステムが開示されている。当該システムにおいては、以下の３つの動作を行なっている。すなわち、（１）現用系側の受信ＩＰパケットを回線交換網のクロックに乗せ換えてからバッファメモリに書き込む、（２）当該ＩＰパケットと書込み時のライトポインタとを予備系バッファに与える、（３）現用系バッファのリードポインタを予備系バッファに対して定期的に与える、という動作を行なっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−１７８０６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に開示されている技術の場合には、クロックの乗せ換え等の複雑な動作を行わなければならず、予備系に対して与える情報量も多くなってしまうという問題がある。また、これらの動作を実行するためのハードウェア資源を要するのでコストや装置規模の点からも問題がある。
【００１０】
本発明は上記した如き問題点に鑑みてなされたものであって、現用系と予備系の各々のＴＤＭフレームの内容及びその出力タイミングを簡単に一致させることができるゲートウェイ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によるゲートウェイ装置は、回線交換網とＩＰ網との間でデータフォーマットを変換しつつデータを中継可能な２つの中継部と、前記２つの中継部のうちの一方を現用系中継部として指定し他方を予備系中継部として指定し且つ前記現用系中継部と予備系中継部とを選択的に切り替えて前記現用系中継部による前記データの中継を許可する系切替え手段と、を含むゲートウェイ装置であって、前記中継部の各々は、前記ＩＰ網から到来したパケットを一時的に記憶する記憶部を含み、前記現用系中継部として指定されたときは、通信開始後に最初に前記ＩＰ網から到来したパケットである先頭パケットに含まれるシーケンス番号を先頭シーケンス番号として前記予備系中継部に供給するシーケンス番号供給手段と、前記先頭パケットを受信した時刻に所定遅延時間を加算して得られた読出し開始時刻を前記予備系中継部に供給する読出し開始時刻供給手段と、前記パケットを前記記憶部に順次記憶せしめる現用系書込み制御部と、前記読出し開始時刻が到来してから前記記憶部に記憶されているパケットの読出しを開始せしめる現用系読出し制御部と、を含み、前記予備系中継部として指定されたときは、前記先頭シーケンス番号以降のシーケンス番号のパケットのみを前記記憶部に記憶せしめる予備系書込み制御部と、前記読出し開始時刻が到来してから前記記憶部に記憶されているパケットの読出しを開始せしめる予備系読出し制御部と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によるゲートウェイ装置によれば、現用系と予備系の各々のＴＤＭフレームの内容及びその出力タイミングを簡単に一致させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】従来のゲートウェイ装置における現用系及び予備系のバッファの入出力パケットを示す説明図である。
【図２】本発明の実施例であるゲートウェイ装置の構成を回線交換網及びＩＰ網と共に示すブロック図である。
【図３】図２のインターワーク処理部によるインターワーク処理の対象となるＴＤＭフレーム及びＩＰパケットを示す説明図である。
【図４】インターワーク処理部の構成を示すブロック図である。
【図５】インターワーク処理部の入出力データを示すタイムチャートである。
【図６】図４の遅延ゆらぎ吸収バッファによる遅延ゆらぎの吸収を示す説明図である。
【図７】現用系及び予備系の遅延ゆらぎ吸収バッファの構成を示すブロック図である。
【図８】ＩＰ網から現用系のＩＰ網回線終端部に到来するパケットを示すタイムチャートである。
【図９】現用系及び予備系の遅延ゆらぎ吸収バッファの動作を示すシーケンス図である。
【図１０】現用系及び予備系の遅延ゆらぎ吸収バッファの記憶パケット及び出力パケットを示す説明図である。
【図１１】本実施例のゲートウェイ装置における現用系及び予備系の遅延ゆらぎ吸収バッファの入出力パケットを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る実施例について添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１５】
図２には、本発明の実施例であるゲートウェイ装置１０１の構成が示されている。ゲートウェイ装置１０１は、対向側のゲートウェイ装置１０２との間でデータを中継することができる。ゲートウェイ装置１０１は、回線交換網２０１から到来したＴＤＭフレームをＩＰパケットにフォーマット変換してＩＰ網３００に送出する。また、ゲートウェイ装置１０１は、ＩＰ網３００から到来したＩＰパケットをＴＤＭフレームにフォーマット変換して回線交換網２０１に送出する。
【００１６】
ゲートウェイ装置１０１は、回線交換網回線終端部１１１及び１１２と、インターワーク処理部１２１及び１２２と、ＩＰ網回線終端部１３１及び１３２と、を含む。ゲートウェイ装置１０１においては、各機能ブロックが二重化されている。以下、回線交換網回線終端部１１１、インターワーク処理部１２２、ＩＰ網回線終端部１３１からなる構成を現用系の中継部と称し、回線交換網回線終端部１１２、インターワーク処理部１２１、ＩＰ網回線終端部１３２からなる構成を予備系の中継部と称する。
【００１７】
ゲートウェイ装置１０１は、現用系と予備系とを選択的に切り替える系切替え手段（図示せず）を有する。系切替え手段は、２つの中継部のうちの一方を現用系中継部として指定し他方を予備系中継部として指定し、且つ現用系中継部と予備系中継部との指定を選択的に切り替えて現用系中継部によるデータの中継を許可する。系切替え手段は、例えば、初期動作時に回線交換網回線終端部１１１及び１１２のうちの一方を現用系として指定し、系切り替え時には他方を現用系として指定する。系切替え手段は、インターワーク処理部１２１及び１２２、ＩＰ網回線終端部１３１及び１３２についても同様に現用系を択一的に指定する。系切替え手段は、現用系ではない方の機能ブロックを予備系として指定する。系切替え手段は、例えば、故障発生時や動作確認のための定期系切替え時に系切り替えを行う。
【００１８】
図２においては、現用系を構成する各機能ブロックの各々には黒三角の符号が付されており、現用系を構成する各機能ブロックの各々には白三角の符号が付されている。また、現用系側のデータの流れを太い矢印で示している。なお、各機能ブロックについては個別に現用系又は予備系として設定可能であり、上記の現用系／予備系の設定は一例に過ぎない。
【００１９】
回線交換網回線終端部１１１は、回線交換網２０１に対する回線終端機能を有する。詳細には、回線交換網回線終端部１１１は、回線交換網２０１から到来したＴＤＭフレームをインターワーク処理部１２１及び１２２の各々に供給し、且つ、インターワーク処理部１２１及び１２２の各々から供給されたＴＤＭフレームのうちの現用系側のデータを回線交換網２０１に送出する。回線交換網回線終端部１１２も、回線交換網回線終端部１１１と同様の機能を有する。
【００２０】
インターワーク処理部１２１は、回線交換網回線終端部１１１のためのＴＤＭフレームとＩＰ網のためのＩＰパケットとをインターワークする機能を有する。詳細には、インターワーク処理部１２１は、回線交換網回線終端部１１１及び１１２の各々から供給されたＴＤＭフレームのうちの現用系側のデータをＩＰパケットに変換してＩＰ網回線終端部１３１及び１３２の各々に供給し、且つ、ＩＰ網回線終端部１３１及び１３２の各々から供給されたＩＰパケットのうちの現用系側のパケットをＴＤＭフレームに変換して回線交換網回線終端部１１１及び１１２の各々に供給する。インターワーク処理部１２２も、インターワーク処理部１２１と同様の機能を有する。インターワーク処理の対象となるＴＤＭフレーム及びＩＰパケットの詳細については後述する（図３）。
【００２１】
ＩＰ網回線終端部１３１は、ＩＰ網３００に対する回線終端機能を有する。詳細には、ＩＰ網回線終端部１３１は、ＩＰ網３００から到来したＩＰパケットをインターワーク処理部１２１及び１２２の各々に供給し、且つ、インターワーク処理部１２１及び１２２の各々から供給されたＩＰパケットのうちの現用系側のパケットをＩＰ網３００に送出する。ＩＰ網回線終端部１３２も、ＩＰ網回線終端部１３１と同様の機能を有する。
【００２２】
対向側のゲートウェイ装置１０２も、ゲートウェイ装置１０１と同様の機能を有する。
【００２３】
図３には、インターワーク処理部１２１及び１２２によるインターワーク処理の対象となるＴＤＭフレーム及びＩＰパケットが示されている。
【００２４】
ＴＤＭフレームは、回線交換網の通信フォーマットであり、８ｋＨｚフレーム毎すなわち１２５μ秒周期で複数チャネルｃｈ１、ｃｈ２、・・・のチャネルデータがそれぞれ１バイト単位で時分割多重されて構成されている。ＩＰパケットは、ＩＰ網の通信フォーマットであり、発着信アドレスや各種制御情報を格納したヘッダと、ある１つのチャネルについての複数のチャネルデータを格納したペイロードとからなる。ＴＤＭフレームとＩＰパケットにおけるチャネルデータの対応が矢印で示されている。
【００２５】
図４には、インターワーク処理部１２１及び１２２の構成が示されている。
【００２６】
インターワーク処理部１２１は、選択部１１と、パケット生成部１２と、選択部１３と、遅延ゆらぎ吸収バッファ１４と、ＴＤＭフレーム生成部１５と、を含む。
【００２７】
選択部１１は、回線交換網回線終端部１１１及び１１２（図２）の各々から供給されたＴＤＭフレーム４１及び４２のうちの現用系のデータを選択してパケット生成部１２に供給する。
【００２８】
パケット生成部１２は、選択部１１から供給されたＴＤＭフレームを構成する複数のチャネルデータのうちのある１つのチャネルについてのデータを含むＩＰパケット５１をチャネル毎に生成する。パケット生成部１２は、ＩＰパケット５１をＩＰ網回線終端部１３１及び１３２（図２）の各々に順次供給する。
【００２９】
選択部１３は、ＩＰ網回線終端部１３１及び１３２（図２）の各々から供給されたＩＰパケット６１及び６２のうちの現用系のパケットを選択して遅延ゆらぎ吸収バッファ１４に供給する。
【００３０】
遅延ゆらぎ吸収バッファ１４は、選択部１３から供給されたＩＰパケットを一時的に記憶し、その後出力する。遅延ゆらぎ吸収バッファ１４による遅延ゆらぎ処理については後述する（図６）。
【００３１】
ＴＤＭフレーム生成部１５は、遅延ゆらぎ吸収バッファ１４から出力されたＩＰパケットに含まれるチャネルデータを例えば１２５μ秒周期で各チャネルについて１バイト単位で時分割多重してＴＤＭフレーム７１を生成する。ＴＤＭフレーム生成部１５は、ＴＤＭフレーム７１を回線交換網回線終端部１１１及び１１２（図２）の各々に順次供給する。
【００３２】
インターワーク処理部１２２は、選択部２１と、パケット生成部２２と、選択部２３と、遅延ゆらぎ吸収バッファ２４と、ＴＤＭフレーム生成部２５と、を含む。
【００３３】
選択部２１は、回線交換網回線終端部１１１及び１１２（図２）の各々から供給されたＴＤＭフレーム４１及び４２のうちの現用系のデータを選択してパケット生成部２２に供給する。
【００３４】
パケット生成部２２は、選択部２１から供給されたＴＤＭフレームを構成する複数のチャネルデータのうちのある１つのチャネルについてのデータを含むＩＰパケット５２をチャネル毎に生成する。パケット生成部２２は、ＩＰパケット５２をＩＰ網回線終端部１３１及び１３２（図２）の各々に順次供給する。
【００３５】
選択部２３は、ＩＰ網回線終端部１３１及び１３２（図２）の各々から供給されたＩＰパケット６１及び６２のうちの現用系のパケットを選択して遅延ゆらぎ吸収バッファ２４に供給する。
【００３６】
遅延ゆらぎ吸収バッファ２４は、選択部２３から供給されたＩＰパケットを一時的に記憶し、その後出力する。遅延ゆらぎ吸収バッファ２４による遅延ゆらぎ処理については後述する（図６）。
【００３７】
ＴＤＭフレーム生成部２５は、遅延ゆらぎ吸収バッファ２４から出力されたＩＰパケットに含まれるチャネルデータを例えば１２５μ秒周期で各チャネルについて１バイト単位で時分割多重してＴＤＭフレーム７２を生成する。ＴＤＭフレーム生成部２５は、ＴＤＭフレーム７２を回線交換網回線終端部１１１及び１１２（図２）の各々に順次供給する。
【００３８】
図５には、インターワーク処理部１２１及び１２２の入出力データが示されている。
【００３９】
選択部１１及び２１の各々に供給されるＴＤＭフレーム４１の位相とＴＤＭフレーム４２の位相とは一致している。ＴＤＭフレーム４１及び４２は回線交換網回線終端部１１１及び１１２（図２）からそれぞれ供給される。なお、これら両ＴＤＭフレームの位相を一致させることは技術的に容易である。
【００４０】
パケット生成部１２が出力するＩＰパケット５１の位相とパケット生成部２２が出力するＩＰパケット５２の位相とは一致している。なお、図５では、ＩＰパケット５１及び５２についてはチャネルｃｈ１のみが示されている。パケット化周期Ｔｐ毎にチャネルｃｈ１の位相が一致している。なお、これら両パケットの位相を一致させることは技術的に容易である。
【００４１】
選択部１３及び２３の各々に供給されるＩＰパケット６１の位相とＩＰパケット６２の位相とは、ある許容偏差内で異なっているのが通常である。また、ＩＰ網３００内でいわゆる遅延ゆらぎの影響を受けるので、パケット間の間隔Ｔ１、Ｔ２及びＴ３は一定ではない。ＩＰパケット６１及び６２はＩＰ網回線終端部１３１及び１３２（図２）からそれぞれ供給される。
【００４２】
ＴＤＭフレーム生成部１５が出力するＴＤＭフレーム７１の位相とＴＤＭフレーム生成部２５が出力するＴＤＭフレーム７２の位相とは一致している。これら両ＴＤＭフレームの位相を一致させる動作については後述する（図８〜図１１）。
【００４３】
図６には、遅延ゆらぎ吸収バッファ１４による遅延ゆらぎの吸収動作の概略が示されている。パケットｐ１、ｐ２及びｐ３は、対向側のゲートウェイ装置１０２（図２）から所定のパケット化周期ＴｐでＩＰ網３００に送出される。しかし、ＩＰ網３００内での遅延ゆらぎによって、ゲートウェイ装置１０１に順次到来するときのパケット間隔Ｔ１及びＴ２は周期Ｔｐとは異なっており、一定ではなくなっている。遅延ゆらぎ吸収バッファ１４及び２４の各々は、パケットｐ１、ｐ２及びｐ３を一時的に記憶し、その後、これらを周期Ｔｐで出力し、ＴＤＭフレーム生成部１５及び２５に供給する。かかる動作より、遅延ゆらぎによってＴ１及びＴ２に変化したパケット間隔をＴｐに戻す。
【００４４】
図７には、現用系の遅延ゆらぎ吸収バッファ２４、及び予備系の遅延ゆらぎ吸収バッファ１４の構成を示すブロック図である。
【００４５】
遅延ゆらぎ吸収バッファ２４は、記憶部９１と、タイミング生成部９２と、書込み制御部９３と、読出し制御部９４と、を含む。
【００４６】
記憶部９１は、選択部２３（図４）から順次供給されたＩＰパケットを一時的に記憶し、その後、順次出力してＴＤＭフレーム生成部２５（図４）に供給する。詳細には、記憶部９１は、各々が１の番号に対応付けられたＮ個（Ｎは２以上の整数）の記憶領域からなる。換言すれば、記憶部９１の記憶容量はＮ個のＩＰパケット相当である。記憶部９１は、書込み制御部９３から与えられるライトポインタＷＰの番号が示す記憶領域に、選択部２３から供給されたＩＰパケットを書き込む。また、記憶部９１は、読出し制御部９４から与えられるリードポインタＲＰの番号が示す記憶領域に記憶しているＩＰパケットを読み出して出力する。ライトポインタＷＰ及びリードポインタＲＰの各々は、記憶領域の論理アドレスである。ライトポインタＷＰは０≦ＷＰ≦Ｎ−１の範囲内の整数値であり、リードポインタＲＰは０≦ＲＰ≦Ｎ−１の範囲内の整数値である。
【００４７】
タイミング生成部９２は、読出しタイミング信号を生成して読出し制御部９４に供給する。また、タイミング生成部９２は、タイミング同期信号Ｔ＿ＳＹＮＣを生成して予備系のタイミング生成部８２に供給する。タイミング生成部９２は、回線交換網同期クロックを分周してこれらの信号を生成する。現用系のタイミング生成部９２は、予備系のタイミング生成部８２との間でタイミング同期信号Ｔ＿ＳＹＮＣを交換することにより、予備系と動作タイミングを一致させている。
【００４８】
また、タイミング生成部９２は、回線交換網同期クロックに同期して現在時刻ｔをカウントする。例えば、周期をＭとすると、０≦ｔ≦Ｍ−１とし得る。また、例えば、周期Ｍをパケット化周期Ｔｐの倍数とし得る。パケット化周期Ｔｐは、対向側のゲートウェイ装置１０２（図２）が、回線交換網２０２から到来したＴＤＭフレームに含まれるチャネルデータを抽出してＩＰパケットのペイロードに充填するのに要する時間である。また、例えば、周期Ｍは、後述のＴｖ及びＴｃと比較すると、Ｔｖ＜Ｍ、及びＴｃ＜Ｍの関係となり得る。
【００４９】
書込み制御部９３は、記憶部９１に対してライトポインタＷＰを与える。ライトポインタＷＰの初期値は”０”である。例えば、記憶部９１がＩＰパケットを１０個まで記憶可能である場合には、ライトポインタＷＰは”０”から”９”までの間を循環しながらインクリメントされる。
【００５０】
また、書込み制御部９３は、選択部２３から供給されたＩＰパケットに含まれるシーケンス番号ＳＮを取得することができる。シーケンス番号ＳＮは、例えば、ＩＰパケットのＲＴＰヘッダに含まれている１６ビットの符号無し整数である。シーケンス番号ＳＮは、送信元である対向側のゲートウェイ装置１０２がＩＰパケットを送信する毎に巡回インクリメントされる。例えば、シーケンス番号ＳＮの最大値が２１６−１である場合、ＳＮ＝２１６−１をインクリメントするとＳＮ＝０となる。
【００５１】
特に、書込み制御部９３は、遅延ゆらぎ吸収バッファ２４の動作開始後、選択部２３から供給された最初のＩＰパケットに含まれるシーケンス番号（以下、先頭シーケンス番号と称する）ＳＮ＿ＢＡＳＥを取得して書込み制御部８３に供給する。以下、当該供給手段をシーケンス番号供給手段と称する。
【００５２】
読出し制御部９４は、後述の読出し開始時刻Ｔ＿ＢＡＳＥの決定後に、読出しタイミング信号に同期して、記憶部９１に対してリードポインタＲＰを与える。換言すれば、読出し制御部９４は、読出し開始時刻Ｔ＿ＢＡＳＥが到来するまでは、記憶部９１に対してリードポインタＲＰを与えない。この間、記憶部９１はＩＰパケットの読出しを行わない。リードポインタＲＰの初期値は”０”であり、読出しタイミング信号に同期してインクリメントされる。例えば、記憶部９１がＩＰパケットを１０個まで記憶可能である場合には、リードポインタＲＰは”０”から”９”までの間を循環しながらインクリメントされる。
【００５３】
また、読出し制御部９４は、遅延ゆらぎ吸収バッファ２４の動作開始後、最初のＩＰパケットが到来したときの時刻ｔに所定の固定遅延時間Ｔｃを加算して得られた時刻を読出し開始時刻Ｔ＿ＢＡＳＥとして予備系の読出し制御部８４に供給する。以下、当該供給手段を読出し開始時刻供給手段と称する。固定遅延時間Ｔｃは、ＩＰ網３００内で生じる最大遅延ゆらぎ時間Ｔｖ以上の値とする。
【００５４】
遅延ゆらぎ吸収バッファ１４は、記憶部８１と、書込み制御部８２と、タイミング生成部８３と、読出し制御部８４と、を含む。
【００５５】
記憶部８１は、選択部１３（図４）から順次供給されたＩＰパケットを一時的に記憶し、その後、順次出力してＴＤＭフレーム生成部１５（図４）に供給する。詳細には、記憶部８１は、各々が１の番号に対応付けられたＮ個（Ｎは２以上の整数）の記憶領域からなる。換言すれば、記憶部８１の記憶容量はＮ個のＩＰパケット相当である。記憶部８１は、書込み制御部８３から与えられるライトポインタＷＰの番号が示す記憶領域に、選択部１３から供給されたＩＰパケットを書き込む。また、記憶部８１は、読出し制御部８４から与えられるリードポインタＲＰの番号が示す記憶領域に記憶しているＩＰパケットを読み出して出力する。ライトポインタＷＰ及びリードポインタＲＰの各々は、記憶領域の論理アドレスである。例えば、記憶部８１の記憶容量がＮ個のＩＰパケット相当である場合、ライトポインタＷＰは０≦ＷＰ≦Ｎ−１の範囲内の整数値であり、リードポインタＲＰは０≦ＲＰ≦Ｎ−１の範囲内の整数値である。
【００５６】
タイミング生成部８２は、読出しタイミング信号を生成して読出し制御部８４に供給する。また、タイミング生成部８２は、タイミング同期信号Ｔ＿ＳＹＮＣを生成して現用系のタイミング生成部９２に供給する。タイミング生成部８２は、回線交換網同期クロックを分周してこれらの信号を生成する。また、タイミング生成部８２は、回線交換網同期クロックに同期して現在時刻ｔをカウントする。予備系のタイミング生成部８２は、現用系のタイミング生成部９２からタイミング同期信号Ｔ＿ＳＹＮＣの供給を受けることにより、現用系と動作タイミングを一致させている。
【００５７】
書込み制御部８３は、現用系の書込み制御部９３から先頭シーケンス番号ＳＮ＿ＢＡＳＥが供給されてから、記憶部８１に対するライトポインタＷＰの供給を開始する。換言すれば、書込み制御部８３は、現用系の書込み制御部９３から先頭シーケンス番号ＳＮ＿ＢＡＳＥの供給を受けるまでは待機状態にあり、記憶部８１に対してライトポインタＷＰを供給しない。この間、記憶部８１はＩＰパケットを記憶しない。
【００５８】
書込み制御部８３は、選択部１３から供給されたＩＰパケットに含まれるシーケンス番号ＳＮを取得することができる。書込み制御部８３は、当該取得したシーケンス番号ＳＮが先頭シーケンス番号ＳＮ＿ＢＡＳＥよりも小さい場合には、記憶部８１に対してライトポインタＷＰを供給しない。この場合、記憶部８１は当該ＩＰパケットを記憶せずに破棄する。一方、書込み制御部８３は、当該取得したシーケンス番号ＳＮが先頭シーケンス番号ＳＮ＿ＢＡＳＥ以降の番号である場合には、記憶部８１に対してライトポインタＷＰを供給する。この場合、記憶部８１は、ライトポインタＷＰにより指定された論理アドレスにＩＰパケットを記憶する。かかる処理により、現用系の記憶部９１に記憶されるＩＰパケットと、予備系の記憶部８１に記憶されるＩＰパケットとが一致する。
【００５９】
書込み制御部８３は、記憶部８１に対してライトポインタＷＰを与える。ライトポインタＷＰの初期値は”０”である。例えば、記憶部８１がＩＰパケットを１０個まで記憶可能である場合には、ライトポインタＷＰは”０”から”９”までの間を循環しながらインクリメントされる。
【００６０】
読出し制御部８４は、読出し開始時刻Ｔ＿ＢＡＳＥが到来してから、読出しタイミング信号に同期して、記憶部８１に対してリードポインタＲＰを与える。換言すれば、読出し制御部８４は、読出し開始時刻Ｔ＿ＢＡＳＥが到来するまでは、記憶部８１に対してリードポインタＲＰを与えない。この間、記憶部８１はＩＰパケットの読出しを行わない。読出し開始時刻Ｔ＿ＢＡＳＥは、現用系の読出し制御部９４から供給される。リードポインタＲＰの初期値は”０”であり、読出しタイミング信号に同期してインクリメントされる。例えば、記憶部８１がＩＰパケットを１０個まで記憶可能である場合には、リードポインタＲＰは”０”から”９”までの間を循環しながらインクリメントされる。
【００６１】
以下、図８〜図１１を参照しつつ、ＩＰ網３００からＩＰパケットが到来した際における現用系及び予備系の遅延ゆらぎ吸収バッファ１４及び２４の遅延ゆらぎ吸収動作について説明する。
【００６２】
図８に示されるように、ゲートウェイ装置１０１（図２）には、時刻Ｔ０に通信動作を開始してから、ＩＰパケットｐ５、ｐ６、ｐ８、ｐ７、ｐ９及びｐ１０がＩＰ網３００から順次到来する。通信動作開始後、最初のＩＰパケットｐ５が到来した時刻Ｔ１から固定遅延時間Ｔｃだけ経過した時点の時刻すなわち読出し開始時刻Ｔ＿ＢＡＳＥは、ＩＰパケットｐ９の到来時刻とＩＰパケットｐ１０の到来時刻との間に位置する。
【００６３】
先ず、現用系の遅延ゆらぎ吸収バッファ２４が通信動作を開始する（ステップＳ１）。通信動作開始直後は、遅延ゆらぎ吸収バッファ２４にはＩＰパケットが記憶されていない（図１０（ａ））。また、予備系の遅延ゆらぎ吸収バッファ１４は、待機状態であり、通信動作を未だ開始していない（ステップＳ２）。
【００６４】
遅延ゆらぎ吸収バッファ２４は、通信動作開始後、ＩＰ網回線終端部１３２（図２）によって受信された最初のＩＰパケットｐ５を選択部２３（図４）から受け取る（ステップＳ３）。
【００６５】
書込み制御部９３は、ＩＰパケットｐ５に含まれるシーケンス番号ＳＮを取得し、これを先頭シーケンス番号ＳＮ＿ＢＡＳＥとする（ステップＳ４）。
【００６６】
読出し制御部９４は、ＩＰパケットｐ５がゲートウェイ装置１０１に到来したときに、タイミング生成部９２によりカウントされている時刻を参照し、当該時刻Ｔ１に固定遅延時間Ｔｃを加算して得られた時刻を読出し開始時刻Ｔ＿ＢＡＳＥとする（ステップＳ５）。実際には、カウント時刻ｔが０〜Ｍ−１の範囲で循環することから、読出し開始時刻Ｔ＿ＢＡＳＥ＝（ｔ＋Ｔｃ）ｍｏｄＭとして算出する。なお、（ｔ＋Ｔｃ）ｍｏｄＭは、周期Ｍを法としたときの（ｔ＋Ｔｃ）の剰余を表す。
【００６７】
書込み制御部９３は先頭シーケンス番号ＳＮ＿ＢＡＳＥを予備系の書込み制御部８３に供給し、読出し制御部９４は読出し開始時刻Ｔ＿ＢＡＳＥを予備系の読出し制御部８４に供給する（ステップＳ６）。
【００６８】
予備系の遅延ゆらぎ吸収バッファ１４は、これらの情報の供給を受けてから通信動作を開始する（ステップＳ７）。遅延ゆらぎ吸収バッファ１４は、通信動作開始後、ＩＰ網回線終端部１３１（図２）によって受信されたＩＰパケットを選択部１３（図４）から順次受け取る。
【００６９】
遅延ゆらぎ吸収バッファ１４の書込み制御部８３は、選択部１３から供給されるＩＰパケットに含まれるシーケンス番号ＳＮを取得する。そして、書込み制御部８３は、当該取得したシーケンス番号ＳＮが先頭シーケンス番号ＳＮ＿ＢＡＳＥよりも小さい場合には記憶部８１に対してライトポインタＷＰを供給せず、シーケンス番号ＳＮが先頭シーケンス番号ＳＮ＿ＢＡＳＥ以上である場合には記憶部８１に対してライトポインタＷＰを供給する（ステップＳ８）。
【００７０】
遅延ゆらぎ吸収バッファ１４の読出し制御部８４は、読出し開始時刻Ｔ＿ＢＡＳＥが到来するまで、記憶部８１からのＩＰパケットの読出しを行なわない（ステップＳ８）。
【００７１】
この間、現用系の記憶部９１は、ゲートウェイ装置１０１に到来したＩＰパケットをシーケンス番号順に記憶する（ステップＳ９）。ライトポインタＷＰの初期値は”０”であり、最初のパケットｐ５は、記憶部９１の記憶領域のうちのＷＰ＝０で示される領域に記憶される（図１０（ｂ））。
【００７２】
書込み制御部９３は、ＩＰパケットｐ６等の後続パケットについてのライトポインタＷＰをＷＰ＝ＳＮ−ＳＢ＿ＢＡＳＥにより算出する。ライトポインタＷＰを単純にインクリメントせずに、このように算出することによって、ＩＰパケットの到来順序が逆になっている場合（例えば図８におけるＩＰパケットｐ７とｐ８）でも、ＩＰパケットをシーケンス番号順に整列させて記憶することができる。すなわち、ライトポインタＷＰの値の増加順にＩＰパケットが記憶される（図１０（ｃ）及び（ｄ））。
【００７３】
実際には、シーケンス番号ＳＮが０〜２１６−１の範囲で循環すること、及びライトポインタＷＰが０〜Ｎの範囲で循環することから、ライトポインタＷＰをＷＰ＝((ＳＮ−ＳＮ＿ＢＡＳＥ)ｍｏｄ２１６)ｍｏｄＮとして算出する。書込み制御部９３は、このようにして算出したライトポインタＷＰが示す記憶部９１の記憶領域にＩＰパケットを順次記憶せしめる（ステップＳ９）。
【００７４】
予備系の記憶部８１も、ＳＮ＿ＢＡＳＥ及びＴ＿ＢＡＳＥの設定後に（ステップＳ８）、ゲートウェイ装置１０１に到来したＩＰパケットをシーケンス番号順に記憶する（ステップＳ１０）。ライトポインタＷＰの初期値は”０”であり、最初のパケットｐ５は、記憶部９１の記憶領域のうちのＷＰ＝０で示される領域に記憶される（図１０（ｂ））。
【００７５】
書込み制御部８３は、現用系の書込み制御部９３と同様に、ＩＰパケットｐ６等の後続パケットについてのライトポインタＷＰをＷＰ＝((ＳＮ−ＳＮ＿ＢＡＳＥ)ｍｏｄ２１６)ｍｏｄＮとして算出する。書込み制御部８３は、このようにして算出したライトポインタＷＰが示す記憶部８１の記憶領域にＩＰパケットを順次記憶せしめる（ステップＳ１０、図１０（ｃ）及び（ｄ））。
【００７６】
かかる処理により、現用系の書込み制御部９３のライトポインタＷＰと、予備系の書込み制御部８３のライトポインタＷＰとは一致し、同一シーケンス番号のＩＰパケットは同一番号の記憶領域に記憶される。
【００７７】
現用系の読出し制御部９４は、現在時刻ｔが読出し開始時刻Ｔ＿ＢＡＳＥになってから記憶部９１に記憶されているＩＰパケットの読み出しを開始する（ステップＳ１１）。読出し制御部９４は、タイミング生成部９２から供給される読出しタイミング信号に同期して周期Ｔｐ毎に記憶部９１に対してリードポインタＲＰを与える。リードポインタＲＰの初期値は”０”であり、記憶部９１の記憶領域のうちのＲＰ＝０で示される領域から最初のパケットｐ５が読み出される（図１０（ｅ））。
【００７８】
読出し制御部９４は、ＩＰパケットｐ６等の後続パケットについてのリードポインタＲＰをＲＰ＝（ＲＰｐ＋１）ｍｏｄＮにより算出する。ここで、ＲＰｐは、現在ＩＰパケットの直前のＩＰパケットについてのリードポインタ値である。Ｎは、記憶領域の総数である。ＲＰが０〜Ｎ−１の範囲で循環することから、（ＲＰｐ＋１）ｍｏｄＮとして算出している。読出し制御部９４は、このようにして算出したリードポインタＲＰが示す記憶部９１の記憶領域からＩＰパケットを順次記読み出す（ステップＳ１１）。かかる動作により、現用系の遅延ゆらぎ吸収バッファ２４からＩＰパケットｐ５、ｐ６、・・・が間隔Ｔｐで順次出力される（図１０（ｅ））。
【００７９】
同様に、予備系の読出し制御部８４は、現在時刻ｔが読出し開始時刻Ｔ＿ＢＡＳＥになってから記憶部８１に記憶されているＩＰパケットの読み出しを開始する（ステップＳ１１）。読出し制御部８４は、タイミング生成部８２から供給される読出しタイミング信号に同期して周期Ｔｐ毎に記憶部８１に対してリードポインタＲＰを与える。リードポインタＲＰの初期値は”０”であり、記憶部８１の記憶領域のうちのＲＰ＝０で示される領域から最初のパケットｐ５が読み出される（図１０（ｅ））。
【００８０】
読出し制御部８４は、ＩＰパケットｐ６等の後続パケットについてのリードポインタＲＰをＲＰ＝（ＲＰｐ＋１）ｍｏｄＮにより算出する。ここで、ＲＰｐは、現在ＩＰパケットの直前のＩＰパケットについてのリードポインタ値である。Ｎは、記憶領域の総数である。読出し制御部８４は、このようにして算出したリードポインタＲＰが示す記憶部８１の記憶領域からＩＰパケットを順次記読み出す（ステップＳ１１）。かかる動作により、予備系の遅延ゆらぎ吸収バッファ１４からもＩＰパケットｐ５、ｐ６、・・・が間隔Ｔｐで順次出力される（図１０（ｅ））。
【００８１】
現用系及び予備系の各々の読出しタイミング信号が示す読出しタイミングは一致している。また、現用系及び予備系の各々のリードポインタＲＰの初期値は共に”０”である。現用系の遅延ゆらぎ吸収バッファ２４及び予備系の遅延ゆらぎ吸収バッファ１４の各々から最初に出力されるＩＰパケットは共にｐ５で一致しており、且つ、その出力タイミングも一致している（図１１）。後続のパケットｐ６、ｐ７、・・・についても、現用系及び予備系の各々のリードポインタＲＰは一致しており、出力タイミングも一致している（図１１）。このように、現用系及び予備系の各々の出力ＩＰパケットの内容及びその出力タイミングを一致させることができるので、これ以降、現用系と予備系とを切り替えても通信の瞬断は生じない。
【００８２】
上記したように、本実施例のゲートウェイ装置１０１においては、第１に、現用系において最初のＩＰパケットｐ５に対して所定の固定遅延時間Ｔｃを与えてから読み出すので、ＩＰ網内での伝送によって生じたＩＰパケットｐ５の遅延ゆらぎを吸収することができる。一般的には、入力タイミングのずれはナノ秒オーダーであり、固定遅延時間Ｔｃはミリ秒単位に設定される。
【００８３】
第２に、現用系において最初のＩＰパケットを受信した時刻ｔに所定の固定遅延時間Ｔｃを加算して得られた読出し開始時刻Ｔ＿ＢＡＳＥを予備系に供給し、現用系及び予備系ともに読出し開始時刻Ｔ＿ＢＡＳＥが到来してからＩＰパケットを出力するので、現用系と予備系とで読み出しタイミングを一致させることができる。
【００８４】
第３に、現用系において最初に受信したＩＰパケットの先頭シーケンス番号ＳＮ＿ＢＡＳＥを予備系に供給し、予備系においてシーケンス番号ＳＮが先頭シーケンス番号ＳＮ＿ＢＡＳＥ以上のＩＰパケットから記憶を開始することにより、現用系と予備系とでバッファに記憶するＩＰパケットを一致させることができる。
【００８５】
例えば、両系のバッファが回線交換網のクロックに同期して同時に動作を開始したとしても、図１１に示されるように、現用系へのＩＰパケットｐ４の到来時刻が予備系のそれよりも遅かった場合に、ＩＰパケットｐ４を、予備系バッファは動作開始直後に受信できたが、現用系バッファは動作開始時にＩＰパケットｐ４を認識できずに受信できないということが考えられる。このような場合でも、予備系バッファは、現用系バッファが最初に記憶したＩＰパケットｐ５から記憶し始めるので、現用系と予備系とでバッファに記憶するＩＰパケットを一致させることができる。
【００８６】
かかる動作により、現用系及び予備系の各々の出力ＩＰパケットの内容及びその出力タイミングを一致させることができるので、現用系と予備系の切り替え時においても通信の瞬断は生じない。また、本実施例のゲートウェイ装置１０１においては、従来技術におけるクロックの乗せ換え等の複雑な動作を行なう必要がなく、且つ予備系に対して与える情報量も少ないので、コストや装置規模の点からも有利である。
【００８７】
このように、本発明によるゲートウェイ装置によれば、現用系と予備系の各々のＴＤＭフレームの内容及びその出力タイミングを簡単に一致させることができ、通信の瞬断を生じることなく系切り替えを行うことができる。
【００８８】
上記の実施例は、予備系の遅延ゆらぎ吸収バッファ１４が、現用系の遅延ゆらぎ吸収バッファ２４から先頭シーケンス番号ＳＮ＿ＢＡＳＥ等の動作パラメータの供給を受けてから通信動作を開始する場合の例であるがこれに限られない。例えば、予備系の遅延ゆらぎ吸収バッファ１４も、現用系の遅延ゆらぎ吸収バッファ２４と同時に通信動作を開始し、動作パラメータの供給を受けてから先頭シーケンス番号ＳＮ＿ＢＡＳＥにライトポイントＷＰ＝０をマッピングし直しても良い。
【００８９】
また、上記の実施例は、現用系と予備系とが同時に運用を開始した場合の例であるが、これに限られない。例えば、現用系の運用中に、故障した予備系を交換する場合が考えられる。現用系の遅延ゆらぎ吸収バッファ２４は、予備系のインターワーク処理部１２１が新規に組み込まれた際に発せられる新規組込み信号（図示せず）に応じて、Ｔ＿ＳＹＮＣ、Ｔ＿ＢＡＳＥ、及びＳＮ＿ＢＡＳＥを予備系の遅延ゆらぎ吸収バッファ１４に供給する。新規組込み信号は、例えば、予備系のインターワーク処理部１２１やゲートウェイ装置１０１内の制御部（図示せず）から現用系の遅延ゆらぎ吸収バッファ２４に発せられる。予備系のインターワーク処理部１２１は、現用系から供給されたＳＮ＿ＢＡＳＥ等の動作パラメータに基づいて上記したのと同様にライトポインタＷＰ及びリードポインタＲＰを算出する。かかる動作により、予備系におけるライトポインタＷＰ及びリードポインタＲＰを現用系におけるものと正確に一致させることができるので、現用系と予備系は同期を取ることができる。
【００９０】
なお、図７に破線で示すように、予備系から現用系に対しても、動作パラメータすなわちタイミング同期信号Ｔ＿ＳＹＮＣ、先頭シーケンス番号ＳＮ＿ＢＡＳＥ、及び読出し開始時刻Ｔ＿ＢＡＳＥを供給し、現用系から予備系に系切替されたときに現用系側でこれらの動作パラメータを用いることにより上記と同様に動作することができる。
【符号の説明】
【００９１】
１０１、１０２ ゲートウェイ装置
１１１、１１２ 回線交換網回線終端部
１２１、１２２ インターワーク処理部
１３１、１３２ ＩＰ網回線終端部
２０１、２０２ 回線交換網
３００ ＩＰ網
１１、２１ 選択部
１２、２２ パケット生成部
１３、２３ 選択部
１４、２４ 遅延ゆらぎ吸収バッファ
１５、２５ ＴＤＭフレーム生成部
４１、４２ 入力ＴＤＭフレーム
５１、５２ 出力パケット
６１、６２ 入力パケット
７１、７２ 出力ＴＤＭフレーム
８１、９１ 記憶部
８２、９２ タイミング生成部
８３、９３ 書込み制御部
８４、９４ 読出し制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回線交換網とＩＰ網との間でデータフォーマットを変換しつつデータを中継可能な２つの中継部と、前記２つの中継部のうちの一方を現用系中継部として指定し他方を予備系中継部として指定し且つ前記現用系中継部と予備系中継部とを選択的に切り替えて前記現用系中継部による前記データの中継を許可する系切替え手段と、を含むゲートウェイ装置であって、
前記中継部の各々は、
前記ＩＰ網から到来したパケットを一時的に記憶する記憶部を含み、
前記現用系中継部として指定されたときは、
通信開始後に最初に前記ＩＰ網から到来したパケットである先頭パケットに含まれるシーケンス番号を先頭シーケンス番号として前記予備系中継部に供給するシーケンス番号供給手段と、
前記先頭パケットを受信した時刻に所定遅延時間を加算して得られた読出し開始時刻を前記予備系中継部に供給する読出し開始時刻供給手段と、
前記パケットを前記記憶部に順次記憶せしめる現用系書込み制御部と、
前記読出し開始時刻が到来してから前記記憶部に記憶されているパケットの読出しを開始せしめる現用系読出し制御部と、を含み、
前記予備系中継部として指定されたときは、
前記先頭シーケンス番号以降のシーケンス番号のパケットのみを前記記憶部に記憶せしめる予備系書込み制御部と、
前記読出し開始時刻が到来してから前記記憶部に記憶されているパケットの読出しを開始せしめる予備系読出し制御部と、を含むことを特徴とするゲートウェイ装置。
【請求項２】
前記記憶部は、１の連続番号に対応付けられた複数の記憶領域からなり、
前記現用系書込み制御部は、前記連続番号のうちの１の番号を示すライトポインタを前記記憶部に供給して前記パケットを書き込むべき記憶領域を指定し、
前記予備系書込み制御部は、前記１の番号と同一番号を示すライトポインタを前記記憶部に供給して前記パケットを書き込むべき記憶領域を指定することを特徴とする請求項１に記載のゲートウェイ装置。
【請求項３】
前記シーケンス番号は、その総数がＭからなる循環番号であり、
前記ライトポインタは、その総数がＮからなる循環番号であり、
前記現用系書込み制御部及び前記予備系書込み制御部の各々は、現在ライトポインタをＷＰ、前記ＩＰ網から到来した現在パケットに含まれるシーケンス番号をＳＮ、前記先頭シーケンス番号をＳＮ＿ＢＡＳＥ、Ｙを法としたときのＸの剰余をＸｍｏｄＹ、としたときに、前記現在ライトポインタをＷＰ＝（（ＳＮ−ＳＮ＿ＢＡＳＥ）ｍｏｄＭ）ｍｏｄＮとして算出することを特徴とする請求項２に記載のゲートウェイ装置。
【請求項４】
前記現用系読出し制御部は、前記連続番号のうちの１の番号を示すリードポインタを前記記憶部に供給して前記パケットを読み出すべき記憶領域を指定し、
前記予備系読出し制御部は、前記１の番号と同一番号を示すリードポインタを前記記憶部に供給して前記パケットを読み出すべき記憶領域を指定することを特徴とする請求項３に記載のゲートウェイ装置。
【請求項５】
前記リードポインタは、その総数がＮからなる循環番号であり、
前記現用系読出し制御部及び予備系読出し制御部の各々は、現在リードポインタをＲＰ、前記現在パケットの直前のパケットについてのリードポインタ値をＲＰｐ、Ｙを法としたときのＸの剰余をＸｍｏｄＹ、としたときに、前記現在リードポインタをＲＰ＝（ＲＰｐ＋１）ｍｏｄＮとして算出することを特徴とする請求項４に記載のゲートウェイ装置。
【請求項６】
前記所定遅延時間は、前記ＩＰ網で生じる最大遅延ゆらぎ時間以上であることを特徴とする請求項５に記載のゲートウェイ装置。
【請求項１】
回線交換網とＩＰ網との間でデータフォーマットを変換しつつデータを中継可能な２つの中継部と、前記２つの中継部のうちの一方を現用系中継部として指定し他方を予備系中継部として指定し且つ前記現用系中継部と予備系中継部とを選択的に切り替えて前記現用系中継部による前記データの中継を許可する系切替え手段と、を含むゲートウェイ装置であって、
前記中継部の各々は、
前記ＩＰ網から到来したパケットを一時的に記憶する記憶部を含み、
前記現用系中継部として指定されたときは、
通信開始後に最初に前記ＩＰ網から到来したパケットである先頭パケットに含まれるシーケンス番号を先頭シーケンス番号として前記予備系中継部に供給するシーケンス番号供給手段と、
前記先頭パケットを受信した時刻に所定遅延時間を加算して得られた読出し開始時刻を前記予備系中継部に供給する読出し開始時刻供給手段と、
前記パケットを前記記憶部に順次記憶せしめる現用系書込み制御部と、
前記読出し開始時刻が到来してから前記記憶部に記憶されているパケットの読出しを開始せしめる現用系読出し制御部と、を含み、
前記予備系中継部として指定されたときは、
前記先頭シーケンス番号以降のシーケンス番号のパケットのみを前記記憶部に記憶せしめる予備系書込み制御部と、
前記読出し開始時刻が到来してから前記記憶部に記憶されているパケットの読出しを開始せしめる予備系読出し制御部と、を含むことを特徴とするゲートウェイ装置。
【請求項２】
前記記憶部は、１の連続番号に対応付けられた複数の記憶領域からなり、
前記現用系書込み制御部は、前記連続番号のうちの１の番号を示すライトポインタを前記記憶部に供給して前記パケットを書き込むべき記憶領域を指定し、
前記予備系書込み制御部は、前記１の番号と同一番号を示すライトポインタを前記記憶部に供給して前記パケットを書き込むべき記憶領域を指定することを特徴とする請求項１に記載のゲートウェイ装置。
【請求項３】
前記シーケンス番号は、その総数がＭからなる循環番号であり、
前記ライトポインタは、その総数がＮからなる循環番号であり、
前記現用系書込み制御部及び前記予備系書込み制御部の各々は、現在ライトポインタをＷＰ、前記ＩＰ網から到来した現在パケットに含まれるシーケンス番号をＳＮ、前記先頭シーケンス番号をＳＮ＿ＢＡＳＥ、Ｙを法としたときのＸの剰余をＸｍｏｄＹ、としたときに、前記現在ライトポインタをＷＰ＝（（ＳＮ−ＳＮ＿ＢＡＳＥ）ｍｏｄＭ）ｍｏｄＮとして算出することを特徴とする請求項２に記載のゲートウェイ装置。
【請求項４】
前記現用系読出し制御部は、前記連続番号のうちの１の番号を示すリードポインタを前記記憶部に供給して前記パケットを読み出すべき記憶領域を指定し、
前記予備系読出し制御部は、前記１の番号と同一番号を示すリードポインタを前記記憶部に供給して前記パケットを読み出すべき記憶領域を指定することを特徴とする請求項３に記載のゲートウェイ装置。
【請求項５】
前記リードポインタは、その総数がＮからなる循環番号であり、
前記現用系読出し制御部及び予備系読出し制御部の各々は、現在リードポインタをＲＰ、前記現在パケットの直前のパケットについてのリードポインタ値をＲＰｐ、Ｙを法としたときのＸの剰余をＸｍｏｄＹ、としたときに、前記現在リードポインタをＲＰ＝（ＲＰｐ＋１）ｍｏｄＮとして算出することを特徴とする請求項４に記載のゲートウェイ装置。
【請求項６】
前記所定遅延時間は、前記ＩＰ網で生じる最大遅延ゆらぎ時間以上であることを特徴とする請求項５に記載のゲートウェイ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−１１０６５９（Ｐ２０１３−１１０６５９Ａ）
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５５７５２（Ｐ２０１１−２５５７５２）
【出願日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【出願人】（００００００２９５）沖電気工業株式会社 (6,645)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【出願人】（００００００２９５）沖電気工業株式会社 (6,645)
【Ｆターム（参考）】
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