JP2014225807A - 通信装置、通信システム、及び通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 低遅延でパケットを再送する通信装置、通信システム、及び通信方法を提供する。【解決手段】 通信装置は、フレーム内に複数の第１領域及び複数の第２領域を割り当て、前記複数の第１領域にパケットの一部をそれぞれ収容するフレーム処理部と、前記フレームを送信する送信部と、前記パケットの再送要求を受信する受信部とを有し、前記フレーム処理部は、前記受信部により受信された前記再送要求に応じて、前記複数の第２領域の少なくとも１つに再送パケットを収容する。【選択図】図４

Description

本件は、通信装置、通信システム、及び通信方法に関する。

通信需要の増加に伴い、高速光伝送方式が標準化されている。例えば、ＩＴＵ−Ｔ（International Telecommunication Union Telecommunication
Standardization Sector（国際電気通信連合））勧告Ｇ．７０９は、約１．２５〜１００（Ｇｂｐｓ）の光伝送ネットワーク（OTN：Optical Transport Network）の技術を規定する。

ＯＴＮなどの基幹系ネットワークに接続される伝送装置は、装置内通信の通信品質に関して、伝送速度が低いアクセス系ネットワークの伝送装置より厳しい要求がなされる。装置内通信は、例えば、伝送路ごとの通信処理カード（インターフェースカード）同士を接続するバックボードを介して行われる。バックボードには、主信号を伝送するための電気配線、光導波路、または光ファイバなどが設けられる。

このバックボードは、例えば、伝送装置の筐体であるラックの背面側に設けられるので、装置内の電子部品などから生ずる様々なノイズや熱などから影響を受けやすい。このため、バックボードに伝送される主信号は、通信品質が劣化しやすいという問題がある。

この問題の解決策として、ＩＥＥＥ（the
Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc．）が提唱するように、十分な誤り訂正能力を発揮するＦＥＣ（Forward
Error Correction）などの誤り訂正符号を主信号に付与することが考えられる。また、ＩＰ（Internet Protocol）のように、主信号を複数のパケットに分割して送信し、誤りが生じたパケットを再送することも考えられる。

パケットの再送手法に関し、例えば特許文献１には、パケットにシーケンス番号を付与することにより、再送するパケットを検出する点が記載されている。また、特許文献２には、信号送信中に起こるエラーの検出に必要な付加的オーバーヘッドを、信号に含める点が記載されている。

国際公開第０１／９９３５５号 特開２０００−３４１２３３号公報

しかし、ＦＥＣなどの誤り訂正手段を用いる場合、その訂正能力に応じたデータ量の訂正符号が必要となるため、主信号の遅延時間が増加するという問題が生ずる。また、インターリーブを用いてバーストエラー耐性を増加させると、実装するバッファ量が増加するため、やはり主信号の遅延時間が増加する。したがって、装置内通信において、エラーフリーを実現することは困難である。

そこで、主信号を複数のパケットに分割して送信し、誤りが生じたパケットを再送することにより、誤りに対処することが考えられる。しかし、再送処理は、通常のパケット送信処理の合間に実行されるので、再送要求、または再送パケットは、送信中の他のパケットが存在する場合、該パケットの送信が完了するまで待機させられ、結局、再送パケットが遅延するという問題が生ずる。なお、このような問題は、装置内通信に限られず、通信装置間の通信においても生じ得る。

そこで本件は上記の課題に鑑みてなされたものであり、低遅延でパケットを再送する通信装置、通信システム、及び通信方法を提供することを目的とする。

本明細書に記載の通信装置は、フレーム内に複数の第１領域及び複数の第２領域を割り当て、前記複数の第１領域にパケットの一部をそれぞれ収容するフレーム処理部と、前記フレームを送信する送信部と、前記パケットの再送要求を受信する受信部とを有し、前記フレーム処理部は、前記受信部により受信された前記再送要求に応じて、前記複数の第２領域の少なくとも１つに再送パケットを収容する。

本明細書に記載の通信装置は、フレーム内に複数の第３領域及び複数の第４領域を割り当て、前記複数の第３領域にパケットの一部をそれぞれ収容するフレーム処理部と、前記フレームを送信する送信部と、他装置からフレームを受信する受信部と、前記受信部により受信されたフレームに収容されたパケットの誤りを検出する検出部とを有し、前記フレーム処理部は、前記検出部によりパケットの誤りが検出されたとき、前記複数の第４領域の少なくとも１つに該パケットの再送要求を収容する。

本明細書に記載の通信システムは、第１通信装置及び第２通信装置を有し、前記第１通信装置は、第１フレーム内に複数の第１領域及び複数の第２領域を割り当て、前記複数の第１領域にパケットの一部をそれぞれ収容する第１フレーム処理部と、前記第１フレームを前記第２通信装置に送信する第１送信部と、前記第２通信装置から前記パケットの再送要求を受信する第１受信部とを有し、前記第１フレーム処理部は、前記第１受信部により受信された前記再送要求に応じて、前記複数の第２領域の少なくとも１つに再送パケットを収容し、前記第２通信装置は、前記第１通信装置から前記第１フレームを受信する第２受信部と、前記第２受信部が受信した前記第１フレームの前記複数の第１領域に収容されたパケットの誤りを検出する検出部と、第２フレーム内に複数の第３領域及び複数の第４領域を割り当て、前記複数の第３領域にパケットの一部をそれぞれ収容する第２フレーム処理部と、前記第２フレームを前記第１通信装置に送信する第２送信部とを有し、前記第２フレーム処理部は、前記検出部によりパケットの誤りが検出されたとき、前記複数の第４領域の少なくとも１つに該パケットの前記再送要求を収容する。

本明細書に記載の通信方法は、フレーム内に複数の第１領域及び複数の第２領域を割り当て、前記複数の第１領域にパケットの一部をそれぞれ収容して、前記フレームを送信し、
前記パケットの再送要求に応じて、前記複数の第２領域の少なくとも１つに再送パケットを収容する方法である。

本明細書に記載の通信装置、通信システム、及び通信方法は、低遅延でパケットを再送するという効果を奏する。

伝送装置の一例を示す構成図である。 比較例に係る通信装置の構成図である。 比較例におけるパケットの送信処理及び受信処理のタイミングの一例を示すタイムチャートである。 フレームの一例を示す構成図である。 （ａ）再送要求、及び（ｂ）再送パケットの一例を示す構成図である。 実施例に係る通信装置の構成図である。 フレームの送信処理のフローチャートである。 有効データ数の制御処理のフローチャートである。 フレームの送信処理の一例を示すタイムチャートである。 データ領域及びスタッフ領域の各帯域の変化の一例を示すグラフである。 フレームの送信処理の他例を示すタイムチャートである。 実施例におけるパケットの送信処理及び受信処理のタイミングの一例を示すタイムチャートである。

図１は、伝送装置の一例を示す構成図である。伝送装置は、例えば、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．７０９に基づいて、一定の通信レートで連続的なデータ信号を伝送する。なお、データ信号の形態は、ＯＴＮフレームに限定されず、イーサネット（登録商標）フレームやＳＯＮＥＴ（Synchronous Optical NETwork）フレームであってもよい。

伝送装置は、複数のインターフェースカード（通信装置）１と、バックボード２と、スイッチカード３とを有する。複数のインターフェースカード１は、複数の伝送路＃１〜＃ｎにそれぞれ接続され、伝送路＃１〜＃ｎからのデータ信号の受信処理、及び、伝送路＃１〜＃ｎに送信するデータ信号の送信処理を行う。

複数のインターフェースカード１は、スイッチカード３を介して相互に接続されている。インターフェースカード１は、伝送路＃１〜＃ｎから受信したデータ信号をパケットに変換して、スイッチカード３に出力する。このとき、インターフェースカード１は、パケットの宛先を示す宛先情報を、パケットに付与する。スイッチカード３は、パケットを、宛先となるインターフェースカード１に出力する。なお、スイッチカード３は、冗長構成を実現するように、現用系及び予備系の２枚が設けられてもよい。

インターフェースカード１は、スイッチカード３から入力されたパケットを、データ信号に復元して、伝送路＃１〜＃ｎに送信する。このように、インターフェースカード１は、スイッチカード３を介してパケット通信を行う（矢印参照）。

複数のインターフェースカード１及びスイッチカード３は、バックボード２に設けられた配線を介して通信可能に接続されている。配線は、パケット通信の伝送路として機能し、例えば、電気配線、光導波路、または光ファイバである。

バックボード２は、例えば、伝送装置の筐体であるラックの背面側に設けられ、複数のインターフェースカード１及びスイッチカード３は、バックボード２の前方に、並列に配置された複数のスロットにそれぞれ収容される。複数のインターフェースカード１及びスイッチカード３は、電気コネクタまたは光コネクタを介して、バックボード２の配線に接続される。

バックボード２は、複数のインターフェースカード１及びスイッチカード３などから生ずるノイズや熱などから影響を受けやすい。このため、バックボード２に伝送されるパケットは、通信品質が劣化しやすい。

パケットの誤りを訂正するために、十分な訂正能力を有する誤り訂正符号を用いると、その訂正能力に応じたデータ量の訂正符号が必要となるため、パケットの遅延時間が増加する。そこで、インターフェースカード１には、誤りが生じたパケットを再送する手段が設けられている。

図２は、比較例に係る通信装置の構成図である。より具体的には、図２には、上記のインターフェースカード１の比較例の構成が示されている。

図２には、第１インターフェースカード９ａ及び第２インターフェースカード９ｂが示されている。以下の説明では、第１インターフェースカード９ａが第２インターフェースカード９ｂに送信したパケットに誤りが検出され、第２インターフェースカード９ｂが第１インターフェースカード９ａに再送要求を送信することを前提とする。

第１インターフェースカード９ａは、バッファ９１，９２と、セレクタ９３と、再送制御部９４とを有する。第２インターフェースカード９ｂは、再送制御部９５と、セレクタ９６と、バッファ９７，９８とを有する。なお、第１インターフェースカード９ａ及び第２インターフェースカード９ｂは、異なる構成が示されているが、同一構成であってもよい。

第１インターフェースカード９ａは、伝送路＃１〜＃ｎから受信したデータ信号Ｄａｂをパケット９００に変換して、バッファ９１に一時的に蓄積した後、セレクタ９３を介して第２インターフェースカード９ｂに送信する。また、パケット９００は、パケット再送用のバッファ９２にも蓄積される。セレクタ９３は、パケット９００の再送処理が発生していないとき、２つのバッファ９１，９２のうち、バッファ９１に接続されている。

第２インターフェースカード９ｂは、伝送路＃１〜＃ｎから受信したデータ信号Ｄｂａをパケット９０１に変換して、バッファ９８に一時的に蓄積した後、セレクタ９６を介して第１インターフェースカード９ａに送信する。セレクタ９６は、パケット９００の再送要求処理が発生していないとき、バッファ９８及び再送制御部９５のうち、バッファ９８に接続されている。

第２インターフェースカード９ｂは、第１インターフェースカード９ａから受信したパケット９００をバッファ９７に一定時間蓄積した後、データ信号Ｄａｂに復元して伝送路＃１〜＃ｎに送信する。バッファ９７は、パケット９００の再送処理が発生した場合でもデータ信号Ｄａｂの復元処理が正常に行われるように、パケット９００を、少なくとも再送信時間の分だけ蓄積することにより遅延させる。

また、再送制御部９５は、受信したパケット９００の誤りを検出した場合、セレクタ９６の接続先をバッファ９８から再送制御部９５に切り替える。再送制御部９５は、再送要求ＲＥＱを含むパケットを生成して、セレクタ９６を介し、第１インターフェースカード９ａに送信する。再送制御部９５は、再送要求ＲＥＱの送信処理が終了すると、セレクタ９６の接続先を再送制御部９５からバッファ９８に切り替える。

第１インターフェースカード９ａは、第２インターフェースカード９ｂから受信したパケット９０１を、データ信号Ｄｂａに復元して伝送路＃１〜＃ｎに送信する。また、再送制御部９４は、受信したパケット９０１から再送要求ＲＥＱを検出した場合、セレクタ９３の接続先をバッファ９１から再送用のバッファ９２に切り替える。

これにより、再送用のバッファ９２に蓄積されていたパケット９００のうち、再送要求ＲＥＱされたパケット（以下、「再送パケット」と表記）が、セレクタ９３を介して第２インターフェースカード９ｂに再送される。再送パケットは、第２インターフェースカード９ｂのバッファ９７に蓄積され、蓄積されていた他のパケットとともにデータ信号Ｄａｂに復元される。

また、再送処理の間、バッファ９１には、後続のパケット９００が順次に蓄積される。再送制御部９４は、再送処理が終了すると、セレクタ９３の接続先を、再送用のバッファ９２からバッファ９１に戻す。これにより、再送処理中に送信できなかったパケット９００が、バッファ９１から出力され、第２インターフェースカード９ｂに送信される。

図３は、比較例におけるパケットの送信処理及び受信処理のタイミングの一例を示すタイムチャートである。図３において、第１インターフェースカード９ａが送信したパケットは、送信順に従い、「ＰＫＴ−Ａ１」〜「ＰＫＴ−Ａ５」と表記される。また、第２インターフェースカード９ｂが送信したパケットは、送信順に従い、「ＰＫＴ−Ｂ１」〜「ＰＫＴ−Ｂ５」と表記される。

図３は、第１インターフェースカード９ａが送信したパケットＰＫＴ−Ａ２の誤りが、第２インターフェースカード９ｂにより検出され、第１インターフェースカード９ａが、再送要求ＲＥＱに応じて、パケットＰＫＴ−Ａ２を再送する場合のタイミングを示す。図３には、紙面上部から、第１インターフェースカード９ａの送信処理及び受信処理と、第２インターフェースカード９ｂの送信処理、受信処理、及び復元処理の各タイミングが示されている。

時刻ｔ１において、第２インターフェースカード９ｂは、第１インターフェースカード９ａが送信したパケットＰＫＴ−Ａ２の誤りを検出する。第２インターフェースカード９ｂは、時刻ｔ１において、パケットＰＫＴ−Ｂ３を送信中であるため、該送信の完了後、パケットＰＫＴ−Ａ２の再送要求ＲＥＱを送信する。したがって、再送要求ＲＥＱは、パケットＰＫＴ−Ｂ３の送信が完了するまで待機させられることにより送信が遅延し、時刻ｔ１＋αにおいて送信される。

再送要求ＲＥＱは、パケットＰＫＴ−Ｂ３及びパケットＰＫＴ−Ｂ４の間隔Ｇに挿入されて送信される。インターフェースカード９ａ，９ｂ間の通信レートは、パケットの再送信に用いられる帯域を見込んで、データ信号Ｄａｂ，Ｄｂａの通信レートより高くなるように設定されている。このため、パケット間には、パケットの再送信に用いられる帯域分に相当する間隔Ｇが設けられる。

時刻ｔ２において、第１インターフェースカード９ａは、再送要求ＲＥＱを受信する。第１インターフェースカード９ａは、時刻ｔ２において、パケットＰＫＴ−Ａ４を送信中であるため、該送信の完了後、再送パケットＰＫＴ−Ａ２を送信する。したがって、再送パケットＰＫＴ−Ａ２は、パケットＰＫＴ−Ａ４の送信が完了するまで待機させられることにより送信が遅延し、時刻ｔ２＋αにおいて送信される。このとき、パケットの間隔Ｇは、パケットＰＫＴ−Ａ２の再送中にバッファ９１に蓄積されたパケットが、遅滞することなく送信されるように狭められる。

時刻ｔ３において、第２インターフェースカード９ｂは、第１インターフェースカード９ａが送信した再送パケットＰＫＴ−Ａ２を受信する。第２インターフェースカード９ｂは、再送パケットＰＫＴ−Ａ２を、先に受信したパケットＰＫＴ−Ａ１とともに、データ信号Ｄａｂに復元する。

上述したように、第２インターフェースカード９ｂは、受信したパケットＰＫＴ−Ａ１を、バッファ９７に一定時間Ｔｄ０だけ蓄積する。ここで、時間Ｔｄ０は、予め、第１インターフェースカード９ａからのパケットの再送にかかる時間を見込んで設定されるので、パケットＰＫＴ−Ａ２の再送による遅延時間Ｔｄより大きい。

したがって、第２インターフェースカード９ｂは、パケットＰＫＴ−Ａ１，ＰＫＴ−Ａ２からデータ信号Ｄａｂを正常に復元できる。すなわち、誤りがないパケットを、見積もられた再送時間だけ待機させることにより、データ信号Ｄａｂが正常に復元され、伝送装置全体として一定の伝送レートでのデータ信号Ｄａｂの伝送を可能とする。

しかし、上述したように、再送要求ＲＥＱは、送信中の他のパケットＰＫＴ−Ｂ３により待機させられて遅延し、再送パケットＰＫＴ−Ａ２は、送信中の他のパケットＰＫＴ−Ａ４により待機させられて遅延する。このため、比較例によると、バッファ９７の容量が大きくなり、パケットの遅延が増加してしまう。

（実施例）
そこで、実施例では、フレーム内に複数のデータ領域及び複数のスタッフ領域を割り当て、各データ領域にパケットの一部を収容し、１以上のスタッフ領域に再送要求または再送パケットを収容してフレームを送信することで、低遅延でパケットを再送する。

図４は、フレームの一例を示す構成図である。フレームは、オーバーヘッド（OH: OverHead）と、ＥＣＣ（Error Correcting Code）と、ペイロード（ＰＬＤ）と、ＦＥＣとを含む。

オーバーヘッドＯＨは、ＦＡＳ（Frame
Alignment Signal）及び有効データ数Ｎを含む。ＦＡＳは、例えば１ビットのデータであり、フレームの同期処理に用いられる。なお、個々のフレームを識別できれば、ＦＡＳのデータパタンに限定はない。

有効データ数Ｎは、７ビットのデータであり、ペイロードＰＬＤにマッピングされるデータ領域Ｄの数を示す。また、ＥＣＣは、オーバーヘッドＯＨの誤りを訂正するための誤り訂正符号である。

ＦＥＣは、ペイロードＰＬＤの誤りを訂正するための誤り訂正符号であり、遅延に影響しない程度のデータ量を有する。なお、ＦＥＣは、フレームのデータ量を低減するために、設けられなくてもよい。

ペイロードＰＬＤは、複数のデータ領域（第１領域、第３領域）Ｄ及び複数のスタッフ領域（第２領域、第４領域）Ｓが割り当てられる。データ領域Ｄは、パケットの一部が収容され、スタッフ領域Ｓは、再送要求ＲＥＱ、または再送パケットが収容される。

複数のデータ領域Ｄ及び複数のスタッフ領域Ｓは、例えば、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．７０９に規定されたＧＭＰ（Generic Mapping Procedure）、つまりシグマデルタマッピング方式に基づいて割り当てられる。ペイロードＰＬＤは、領域全体を一定のデータ単位ごとに区切って得られた複数のスロットを有する。各スロットには、スロット番号ｊが与えられ、スロット番号ｊごとに、データ領域Ｄまたはスタッフ領域Ｓが割り当てられる。

Ｈ＝（ｊ×Ｎ） ｍｏｄ Ｌ 式（１）
Ｈ＜Ｎ 式（２）
Ｈ≧Ｎ 式（３）

各スロットの割り当て（データ領域Ｄ及びスタッフ領域Ｓの何れか）は、スロット番号ｊごとに式（１）の値Ｈを算出することにより決定される。式（１）において、変数Ｌは、ペイロードＰＬＤが有する全スロット数（つまり、データ数）であり、変数Ｎは、上述した有効データ数である。なお、ｍｏｄは、除算の剰余を表す。

各スロットは、上記の式（２）の条件が満たされる場合、データ領域Ｄが割り当てられ、上記の式（３）の条件が満たされる場合、スタッフ領域Ｓが割り当てられる。例えば、全スロット数Ｌ＝１２６とし、有効データ数Ｎ＝１００とした場合、スロット番号ｊ＝１について式（１）を算出すると、Ｈ＝１００となるので、式（３）が満たされ、スタッフ領域Ｓが割り当てられる。また、スロット番号ｊ＝２について式（１）を算出すると、Ｈ＝７４となるので、式（２）が満たされ、データ領域Ｄが割り当てられる。

このようにして、複数のデータ領域Ｄ及び複数のスタッフ領域Ｓを割り当てると、データ領域Ｄ及びスタッフ領域Ｓがペイロード内に分散させることが可能であるため、フレームを送信中であっても、スタッフ領域Ｓに再送要求ＲＥＱまたは再送パケットを収容できる。また、各データ領域Ｄには、パケットの一部が収容されるので、再送要求ＲＥＱまたは再送パケットを、送信中の他のパケットに割り込ませるように、スタッフ領域Ｓに収容することができる。このため、再送要求ＲＥＱまたは再送パケットは、他のパケットの送信が完了するまで待機させられることなく、送信される。

図５は、（ａ）再送要求、及び（ｂ）再送パケットの一例を示す構成図である。再送要求及び再送パケットは、２ビットのヘッダを有する。再送要求のヘッダの値は、０１ｂであり、再送パケットのヘッダの値は、１０ｂである。これにより、再送要求及び再送パケットは、区別される。なお、数値に付された「ｂ」は、二進数であることを示す。

再送要求は、ヘッダと、要求種別と、パケット識別番号（識別番号）と、ＥＣＣとを有する。要求種別は、要求するデータの内容の種別を示す。要求種別としては、例えば、再送パケットのみのデータ、誤り訂正符号が付与された再送パケットのデータ、及び、再送パケットの誤り訂正符号のみのデータが挙げられる。なお、要求種別として、再送パケットの誤り訂正符号のみのデータが選択される場合としては、パケットの誤りが数ビット程度であり、パリティなどの誤り訂正符号により訂正可能である場合が挙げられる。以降の説明において、要求種別が上記の何れであっても、再送対象のデータを「再送パケット」と表記する。

パケット識別番号は、再送要求されたパケットに付与された識別番号である。パケット識別番号により、再送要求されるパケットが特定される。ＥＣＣは、要求種別及びパケット識別番号の誤りを訂正するための誤り訂正符号である。なお、ＥＣＣは、設けられなくてもよい。

また、再送パケットは、ヘッダと、データ長と、ＥＣＣと、パケットデータとを有する。データ長は、パケットデータのデータ量を示す。ＥＣＣは、データ長の誤りを訂正するための誤り訂正符号である。なお、ＥＣＣは、設けられなくてもよい。

パケットデータは、再送パケットのデータである。再送要求の要求種別として、誤り訂正符号が付与された再送パケットのデータが選択された場合、パケットデータには、再送パケットのデータだけでなく、その誤り訂正符号も含まれる。また、再送要求の要求種別として、誤り訂正符号のみのデータが選択された場合、パケットデータには、再送パケットのデータの誤り訂正符号だけが含まれる。再送パケットは、１つのスタッフ領域Ｓに収容されてもよいし、複数のスタッフ領域Ｓに分かれて収容されてもよい。

図６は、実施例に係る通信装置の構成図である。より具体的には、図６は、上記のインターフェースカード１の実施例の構成を示す。

図６には、第１インターフェースカード（第１通信装置）１ａ及び第２インターフェースカード（第２通信装置）１ｂを有する通信システムが示されている。なお、図６において、スイッチカード３の図示は、省略されている。

以下の説明では、第１インターフェースカード１ａが第２インターフェースカード１ｂに送信したパケットに誤りが検出され、第２インターフェースカード１ｂが第１インターフェースカード１ａに再送要求を送信することを前提とする。なお、図６には、第１インターフェースカード１ａのみの構成が示されているが、第２インターフェースカード１ｂの構成は、第１インターフェースカード１ａと同様である。

第１インターフェースカード１ａは、データ信号受信部１００と、送信側パケット処理部（生成部）１１０と、送信側フレーム処理部１２と、送信側再送データ管理部１５０と、再送制御部１３と、フレーム送信部（送信部）１６０とを有する。フレーム処理部１２は、マッピング部１２０と、データ領域入力部１２１と、スタッフ領域入力部１２２と、有効データ数決定部１２３とを有する。再送制御部１３は、再送要求生成部１３０及び有効データ数制御部１３１を有する。

第１インターフェースカード１ａは、さらに、データ信号送信部１０１と、受信側パケット処理部（検出部）１１１と、受信側フレーム処理部１４と、受信側再送データ管理部１５１と、バッファ１６，１７０，１７１と、フレーム受信部（受信部）１６１とを有する。受信側フレーム処理部１４は、デマッピング部１４０と、データ領域出力部１４１と、スタッフ領域出力部１４２とを有する。

まず、第１インターフェースカード１ａにおいて、パケットの再送処理が発生していないときに、第２インターフェースカード１ｂにパケットを送信する処理について述べる。データ信号受信部１００は、伝送路＃１〜＃ｎからデータ信号Ｄａｂ（第２インターフェースカード１ｂではデータ信号Ｄｂａ（以下同様））を受信する。

送信側パケット処理部１１０は、データ信号Ｄａｂを一定のレートでパケットに変換して、フレーム処理部１２に出力する。パケット変換処理は、例えば、データ信号Ｄａｂを分割して、数百バイト程度の固定長のパケットにカプセル化することにより行われる。

送信側パケット処理部１１０は、各パケットに、個別のパケット識別番号を付与する。パケット識別番号は、例えばパケットのヘッダ部分に付与される。パケット識別番号は、例えば、数フレームが送受信される間だけ、各フレーム内のパケットの識別に用いられれば十分であるため、パケット識別番号として、例えば０〜１５の数値を繰り返して用いてもよい。

また、送信側パケット処理部１１０は、再送処理の発生に備えて、パケットをバッファ１７０に蓄積する。再送処理が発生すると、送信側パケット処理部１１０は、フレーム処理部１２へのパケットの出力レートが低下するので、パケットをバッファ１７０に蓄積する。

送信側パケット処理部１１０は、パケットをフレーム処理部１２に出力するとき、送信側再送データ管理部１５０にも同じパケットを出力する。送信側再送データ管理部１５０は、再送処理に備えて、送信側パケット処理部１１０から入力されたパケットをバッファ１６に蓄積する。

なお、後述するように、パケットの再送処理が発生したとき、送信側再送データ管理部１５０は、バッファ１６からパケットを読み出して、フレーム処理部１２に出力する。このとき、送信側再送データ管理部１５０は、再送制御部１３の指示に含まれるパケット識別番号に基づいて、バッファ１６から、再送対象のパケットを選択する。

有効データ数決定部１２３は、送信側パケット処理部１１０に入力されるデータ信号Ｄａｂの通信レートの平均値を検出し、該平均値に基づいて、上記の有効データ数Ｎを決定する。通信レートの平均値を検出する検出手段としては、例えば、データ信号Ｄａｂのバイト数を計数するバイトカウンタが挙げられる。

第１インターフェースカード１ａ及び第２インターフェースカード１ｂ間の通信レートは、パケットの再送処理に用いられる帯域を見込んで、送信側パケット処理部１１０に入力されるデータ信号Ｄａｂの通信レートより高く設定される。このため、有効データ数決定部１２３は、パケットの再送処理が発生していない場合、フレームのペイロードＰＬＤの全てがデータ領域Ｄとならないように、有効データ数Ｎを決定する。つまり、有効データ数Ｎは、パケットの再送処理に用いられる帯域が確保されるように、ペイロードＰＬＤのスロット数Ｌより小さくなるように決定される。有効データ数決定部１２３は、決定した有効データ数Ｎをマッピング部１２０に出力する。

マッピング部１２０は、フレームを生成し、図４を参照して述べたマッピング手法によりフレーム内をマッピングする。つまり、マッピング部１２０は、フレーム内に複数のデータ領域Ｄ及び複数のスタッフ領域Ｓを割り当てる。

マッピング部１２０は、パケットの再送処理が発生していない場合、有効データ数決定部１２３から有効データ数Ｎを取得する。一方。マッピング部１２０は、パケットの再送処理が発生した場合、再送制御部１３から有効データ数Ｎを取得する。マッピング部１２０は、取得した有効データ数Ｎ及びペイロードＰＬＤのスロット数Ｌに基づいて、フレームをマッピングする。なお、ペイロードＰＬＤのスロット数Ｌは、固定値として、予めマッピング部１２０に与えられている。

マッピング部１２０は、送信側パケット処理部１１０から、データ領域入力部１２１を介してパケットが入力される。マッピング部１２０は、複数のデータ領域Ｄにそれぞれパケットの一部を収容する。なお、マッピング部１２０は、受信側で個々のパケットが判別されるように、例えば、複数のデータ領域Ｄのうち、パケットの境界に相当するデータ領域Ｄに、デリミタのような境界部を示す情報を収容してもよい。また、マッピング部１２０は、各パケットの末尾にパリティビットなどの誤り検査符号を付与して、データ領域に収容してもよい。

また、マッピング部１２０は、再送処理が発生していない場合、複数のスタッフ領域Ｓに「０」のデータを収容する。この「０」のデータは、複数のスタッフ領域Ｓのうち、パケットの再送処理に用いられていないスタッフ領域Ｓをパディングするために用いられ、第２インターフェースカード１ｂにおいて廃棄される。

なお、後述するように、マッピング部１２０は、再送処理が発生している場合、送信側再送データ管理部１５０から、スタッフ領域入力部１２２を介して再送パケットが入力される。この場合、マッピング部１２０は、複数のスタッフ領域Ｓの少なくとも１つに再送パケットを収容する。

また、第２インターフェースカード１ｂにおいて、第１インターフェースカード１ａから受信したパケットに誤りを検出した場合、マッピング部１２０は、再送制御部１３から、スタッフ領域入力部１２２を介して再送要求のデータが入力される。この場合、マッピング部１２０は、複数のスタッフ領域Ｓの少なくとも１つに再送要求を収容する。

マッピング部１２０は、フレームをフレーム送信部１６０に出力する。フレーム送信部１６０は、マッピング部１２０から入力されたフレームＦＲＭを、例えば光信号に変換して、第２インターフェースカード１ｂに送信する。このとき、フレーム送信部１６０は、データ信号Ｄａｂの通信速度より速い通信速度でフレームを送信する。これにより、インターフェースカード１ａ，１ｂ間の帯域は、データ信号Ｄａｂの帯域より広く設けられ、その余剰分の帯域を、パケットの再送処理に用いることができる。

次に、第２インターフェースカード１ｂにおける再送要求ＲＥＱの送信処理について述べる。第１インターフェースカード１ａのフレーム送信部１６０から送信された、パケットを収容するフレームＦＲＭは、フレーム受信部１６１により受信される。フレーム受信部１６１は、フレームＦＲＭを、例えば電気信号に変換して、デマッピング部１４０に出力する。なお、フレーム受信部１６１は、フレームＦＲＭに収容されたパケットの誤りを検出してもよい。

デマッピング部１４０は、フレームＦＲＭ内のオーバーヘッドＯＨを検査し、誤りを検出した場合、フレームＦＲＭ内のＥＣＣにより誤りを訂正する。また、デマッピング部１４０は、フレームＦＲＭ内のペイロードＰＬＤを検査し、誤りを検出した場合、フレームＦＲＭ内のＦＥＣにより誤りを訂正する。デマッピング部１４０は、ＦＥＣによりペイロードＰＬＤの誤り訂正が不可能である場合、誤り訂正が不可能であることを示す情報をペイロードＰＬＤに付与してもよい。

デマッピング部１４０は、オーバーヘッドＯＨに含まれる有効データ数Ｎに基づき、フレームＦＲＭのペイロードＰＬＤから複数のデータ領域Ｄ及び複数のスタッフ領域Ｓを抽出する。すなわち、デマッピング部１４０は、複数のデータ領域Ｄ及び複数のスタッフ領域Ｓをデマッピングする。

デマッピング部１４０は、複数のスタッフ領域Ｓに収容された「０」のデータを、スタッフ領域出力部１４２に出力する。スタッフ領域出力部１４２は、複数のスタッフ領域Ｓに収容された「０」のデータを廃棄する。

デマッピング部１４０は、複数のデータ領域Ｄにそれぞれ収容されたパケットの一部を、データ領域出力部１４１を介して受信側パケット処理部１１１に出力する。受信側パケット処理部１１１は、フレームに収容されたパケットを再生し、検査することにより、パケットの誤りを検出する。

受信側パケット処理部１１１は、検査の結果、パケットに誤りが検出されない場合、一定時間だけバッファ１７１に蓄積する。これにより、誤りが検出されたパケットの再送処理が発生しても、他の正常なパケットを、少なくとも再送処理の時間、待機させて、正常にデータ信号Ｄａｂを復元することができる。なお、受信側パケット処理部１１１は、デマッピング部１４０によりペイロードＰＬＤに付与された、訂正不可能を示す情報に基づいて、パケットの誤りを検出してもよいし、パケットに付与されたパリティビットなどにより検出してもよい。

受信側パケット処理部１１１は、パケットに誤りが検出された場合、誤りが検出されたパケットのパケット識別番号を、再送制御部１３に通知する。受信側パケット処理部１１１は、常時、パケット識別番号を収集し、パケット識別番号が誤っている場合、正しいパケット識別番号に訂正する。例えば、パケット識別番号として、「１」，「２」，「３」，及び「９」が連続して順次に収集された場合、最後の「９」は、数字の順序が正しくなく、明らかに誤りであるため、「４」に訂正される。また、受信側パケット処理部１１１は、パケットの検査結果に従って、再送要求する情報の種別（図５の「要求種別」）を再送制御部１３に通知する。

再送要求生成部１３０は、受信側パケット処理部１１１から通知されたパケット識別番号及び要求種別に基づいて、図５に示される再送要求ＲＥＱを生成する。再送要求生成部１３０は、生成した再送要求ＲＥＱを、スタッフ領域入力部１２２を介して、マッピング部１２０に出力する。

マッピング部１２０は、再送要求ＲＥＱを、処理中のフレームに割り当てられた複数のスタッフ領域Ｓの１つに収容する。再送要求ＲＥＱの収容処理は、フレーム送信部１６０が当該フレームを送信中であっても、収容タイミングが確保できるスタッフ領域Ｓがあれば、可能である。これにより、再送要求ＲＥＱは、他の送信中のパケットのために待機させられることなく、第１インターフェースカード１ａに送信されるので、遅延が低減される。なお、再送要求ＲＥＱは、複数のスタッフ領域Ｓにわたって収容されてもよい。

次に、第１インターフェースカード１ａにおける再送処理について述べる。第１インターフェースカード１ａのフレーム送信部１６０から送信された、再送要求ＲＥＱを収容するフレームＦＲＭは、フレーム受信部１６１により受信される。フレーム受信部１６１は、フレームＦＲＭをデマッピング部１４０に出力する。デマッピング部１４０は、複数のデータ領域Ｄにそれぞれ収容されたパケットの一部を、データ領域出力部１４１を介して受信側パケット処理部１１１に出力する。

デマッピング部１４０は、複数のスタッフ領域Ｓに収容された再送要求ＲＥＱ及び「０」のデータをスタッフ領域出力部１４２に出力する。スタッフ領域出力部１４２は、再送要求ＲＥＱを、図５に示されるヘッダにより判別して、有効データ数制御部１３１及び送信側再送データ管理部１５０に出力する。なお、「０」のデータは、スタッフ領域出力部１４２により廃棄される。

送信側再送データ管理部１５０は、再送要求ＲＥＱが入力されると、再送要求ＲＥＱに含まれるパケット識別番号に基づいて、バッファ１６から、該当するパケットを読み出す。

さらに、送信側再送データ管理部１５０は、再送要求ＲＥＱに含まれる要求種別（図５参照）に基づいて、読み出したパケットから再送パケットを生成する。すなわち、送信側再送データ管理部１５０は、要求種別に応じて、再送パケットのデータ、誤り訂正符号が付与された再送パケットのデータ、及び再送パケットの誤り訂正符号のデータのうち、１つを選択して生成する。なお、上述したように、説明においては、要求種別によらず、これらのデータを「再送パケット」と統一して表記する。生成された再送パケットは、スタッフ領域入力部１２２を介してマッピング部１２０に入力される。

また、送信側再送データ管理部１５０は、マッピング部１２０によりマッピングが行われるたびに、再送パケットの未送信のデータ数Ｋを計数し、有効データ数制御部１３１に通知する。データ数Ｋは、再送パケットの未送信のデータ量を、ペイロードＰＬＤ内のスロット数に換算した値である。

マッピング部１２０は、スタッフ領域入力部１２２から入力された再送パケットを分割して、処理中のフレームに割り当てられた複数のスタッフ領域Ｓに収容する。再送パケットの収容処理は、フレーム送信部１６０が当該フレームを送信中であっても、収容タイミングが確保できるスタッフ領域Ｓがあれば、可能である。これにより、再送パケットは、他の送信中のパケットのために待機させられることなく、第２インターフェースカード１ｂに送信されるので、遅延が低減される。

有効データ数制御部１３１は、再送要求ＲＥＱが入力されると、有効データ数Ｎを決定してマッピング部１２０に通知する。このとき、マッピング部１２０は、有効データ数決定部１２３により決定された有効データ数Ｎではなく、有効データ数制御部１３１が指示する有効データ数Ｎを用いてマッピングを行う。決定された有効データ数Ｎは、マッピング処理中のフレームの次にマッピングされるフレームから適用される。

有効データ数制御部１３１は、送信側再送データ管理部１５０から通知された再送パケットのデータ数Ｋが、フレームＦＲＭのペイロードＰＬＤのスロット数Ｌ以上であるとき、有効データ数Ｎを０にする。これにより、マッピング部１２０は、ペイロードＰＬＤの全てが再送パケットの送信に使用されるように、フレーム内にスタッフ領域Ｓのみを割り当てる。

このように、フレーム処理部１２は、再送要求ＲＥＱに応じて、複数のスタッフ領域Ｓを拡張する。これにより、再送処理に用いられる帯域が拡張されるので、再送パケットの遅延が低減される。

一方、送信側再送データ管理部１５０から通知された再送パケットのデータ数Ｋが、フレームＦＲＭのペイロードＰＬＤのスロット数Ｌより少ないとき、有効データ数制御部１３１は、有効データ数Ｎ＝Ｌ−Ｋとする。これにより、マッピング部１２０は、パケットの再送処理において、ペイロードＰＬＤの余った部分が他のパケットの送信に使用されるように、フレーム内にデータ領域Ｄを割り当てる。これにより、未使用のスタッフ領域Ｓ、つまり「０」を収容するスタッフ領域Ｓが生じないので、帯域の無駄が低減される。

このように、フレーム処理部１２は、再送パケットの未送信のデータ量に応じて、複数のスタッフ領域Ｓを割り当てる。したがって、帯域の使用効率が向上する。

パケットの再送処理が完了すると、マッピング部１２０は、再び、有効データ数決定部１２３が決定した有効データ数Ｎに従ってフレームＦＲＭのマッピングを行う。このとき、有効データ数制御部１３１は、送信側再送データ管理部１５０からパケットの再送処理の完了を通知され、通知に応じて制御を停止する。

有効データ数決定部１２３は、送信側パケット処理部１１０から、バッファ１７０に蓄積された全パケットのデータ量が通知される。有効データ数決定部１２３は、バッファ１７０に蓄積された全パケットのデータ量が、所定の閾値Ｔｈより多いとき、有効データ数Ｎをペイロードのスロット数Ｌと同じ値に決定する。これにより、マッピング部１２０は、ペイロードＰＬＤの全てがパケットの送信に使用されるように、フレーム内にデータ領域Ｄのみを割り当てる。

このように、フレーム処理部１２は、フレーム送信部１６０により、再送パケットを収容するフレームＦＲＭが送信された後、複数のデータ領域Ｄを拡張する。したがって、パケットの再送処理のために、バッファ１７０内に滞留したパケットは、広い帯域を用いて、低遅延で送信される。これにより、パケットの再送処理により生じた帯域の圧迫状態が解消される。なお、有効データ数決定部１２３は、バッファ１７０に蓄積された全パケットのデータ量が、所定の閾値Ｔｈ以下であるとき、データ信号Ｄａｂの通信レートの平均値に基づいて有効データ数Ｎを決定する。

また、有効データ数決定部１２３または有効データ数制御部１３１により決定された有効データ数Ｎは、上述したように、マッピング処理中のフレームの次のフレームから適用される。したがって、有効データ数Ｎができるだけ早く適用されるように、フレーム長は、パケット長より短くすることが望ましい。つまり、パケットが、複数のフレームＦＲＭに分かれて収容されるように、フレーム長を決定するとよい。

次に、第２インターフェースカード１ｂにおける再送パケットの受信処理について述べる。デマッピング部１４０は、複数のデータ領域Ｄに収容されたパケットの一部を、データ領域出力部１４１を介して受信側パケット処理部１１１に出力する。また、デマッピング部１４０は、複数のスタッフ領域Ｓに収容された再送パケットの一部をスタッフ領域出力部１４２に出力する。

スタッフ領域出力部１４２は、ヘッダ（図５参照）を参照することにより、再送パケットを識別する。スタッフ領域出力部１４２は、複数のスタッフ領域Ｓにそれぞれ収容された再送パケットの一部を、受信側再送データ管理部１５１に出力する。このとき、スタッフ領域出力部１４２は、再送パケットのデータ量を、データ長（図５参照）から取得し、再送パケットの全データの出力が完了するまで受信側再送データ管理部１５１への出力を継続する。ここで、再送パケットは、複数のフレームにわたって収容されてもよい。なお、スタッフ領域出力部１４２は、データ長に誤りがある場合、ＥＣＣにより誤りを訂正する。

受信側再送データ管理部１５１は、スタッフ領域出力部１４２から入力されたデータに基づいて、再送パケットを再生する。受信側再送データ管理部１５１は、再生した再送パケットを受信側パケット処理部１１１に出力する。

受信側パケット処理部１１１は、誤りが検出されたパケットを、再送パケットに置き換える。ここで、要求種別に応じて、再送パケットに誤り訂正符号が付与されていた場合、受信側パケット処理部１１１は、誤り訂正符号を用いて再送パケットの誤りを訂正する。また、再送パケットとして、誤り訂正符号のみ入力されたとき、受信側パケット処理部１１１は、誤り訂正符号を用いて、誤りが検出されたパケットを訂正する。

受信側パケット処理部１１１は、受信側再送データ管理部１５１から入力された再送パケット（または、誤り訂正されたパケット）、及び、バッファ１７１に蓄積された他のパケットとから、データ信号Ｄａｂ（第１インターフェースカード１ａの場合は、データ信号Ｄｂａ（以下、同様））を復元する。受信側パケット処理部１１１は、復元したデータ信号Ｄａｂをデータ信号送信部１０１に出力する。

データ信号送信部１０１は、受信側パケット処理部１１１から入力されたデータ信号Ｄａｂを、伝送路＃１〜＃ｎに送信する。データ信号送信部１０１の通信レートは、フレーム受信部１６１の受信レートより低い。

次に、上述したインターフェースカード１ａ，１ｂの構成を前提として、実施例に係る通信方法について説明する。図７は、フレームの送信処理のフローチャートである。

まず、送信側パケット処理部１１０は、連続して入力されるデータ信号Ｄａｂからパケットを生成する（ステップＳｔ１）。次に、マッピング部１２０は、フレームを生成し、フレーム内に複数のデータ領域Ｄ及び複数の第スタッフ領域Ｓを割り当てる（ステップＳｔ２）。割り当て処理は、パケットの再送処理が発生していない場合、有効データ数決定部１２３が決定した有効データ数Ｎに従って行われ、パケットの再送処理が発生している場合、有効データ数制御部１３１が決定した有効データ数Ｎに従って行われる。

次に、マッピング部１２０は、複数のデータ領域Ｄにそれぞれパケットの一部を収容する（ステップＳｔ３）。このとき、パケットは、複数のフレームに分かれて収容されると望ましい。

次に、マッピング部１２０は、フレーム受信部１６１によりパケットの再送要求ＲＥＱが受信された場合（ステップＳｔ４のＹｅｓ）、複数のスタッフ領域Ｓにそれぞれ再送パケットの一部を収容する（ステップＳｔ５）。

また、マッピング部１２０は、パケットの再送要求ＲＥＱが受信されず（ステップＳｔ４のＮｏ）、受信側パケット処理部１１１がパケットの誤りを検出したとき（ステップＳｔ６のＹｅｓ）、再送要求ＲＥＱをスタッフ領域Ｓの１つに収容する（ステップＳｔ７）。このとき、マッピング部１２０は、他のスタッフ領域Ｓに「０」のデータを収容する（ステップＳｔ８）。

また、上記のステップＳｔ４，Ｓｔ６の各条件が満たされないとき（ステップＳｔ４，Ｓｔ６のＮｏ）、マッピング部１２０は、複数のスタッフ領域Ｓにそれぞれ「０」のデータを収容する（ステップＳｔ９）。そして、フレーム送信部１６０は、フレームを送信する（ステップＳｔ１０）。このようにして、フレームの送信処理は行われる。

また、図８は、有効データ数Ｎの制御処理のフローチャートである。再送処理中の場合（ステップＳｔ２１のＹｅｓ）、有効データ数制御部１３１は、再送パケットの未送信のデータ数Ｋ及びペイロードＰＬＤのスロット数Ｌを比較する（ステップＳｔ２２）。有効データ数制御部１３１は、比較の結果、再送パケットの未送信のデータ数Ｋが、ペイロードＰＬＤのスロット数Ｌ以上である場合（ステップＳｔ２２のＹｅｓ）、有効データ数Ｎ＝０に決定する（ステップＳｔ２３）。これにより、再送パケットの送信に使用される帯域が拡張され、再送パケットの遅延が低減される。

一方、再送パケットの未送信のデータ数Ｋが、ペイロードＰＬＤのスロット数Ｌより小さい場合（ステップＳｔ２２のＮｏ）、有効データ数制御部１３１は、有効データ数Ｎ＝Ｌ−Ｋに決定する（ステップＳｔ２４）。これにより、再送パケットの送信に使用される帯域以外の余剰帯域を、他のパケットの送信に使用されるので、帯域の使用効率が向上する。

また、再送処理中ではない場合（ステップＳｔ２１のＮｏ）、有効データ数決定部１２３は、バッファ１７０のデータ量及び所定の閾値Ｔｈを比較する（ステップＳｔ２５）。有効データ数決定部１２３は、バッファ１７０のデータ量が所定の閾値Ｔｈより多い場合（ステップＳｔ２５のＹｅｓ）、有効データ数Ｎ＝Ｌに決定する（ステップＳｔ２６）。これにより、パケットの送信に使用される帯域が拡張されるので、パケットの再送処理のために、バッファ１７０に滞留したパケットは、低遅延で送信される。

一方、バッファ１７０のデータ量が所定の閾値Ｔｈ以下である場合（ステップＳｔ２５のＮｏ）、有効データ数決定部１２３は、送信側パケット処理部１１０に入力されるデータ信号Ｄａｂの通信レートの平均値に基づき、有効データ数Ｎを決定する（ステップＳｔ２７）。このようにして、有効データ数Ｎの制御処理は行われる。

図９は、フレームの送信処理の一例を示すタイムチャートである。図９は、フレーム＃ｉ〜＃ｉ＋３が順次に送信される様子を表す。図９において、「Ｈ」は、図４に示されたオーバーヘッドＯＨを表し、「Ｅ」は、図４に示されたＥＣＣを表す。また、「Ｄ」は、データ領域Ｄを表し、「Ｓ」は、スタッフ領域Ｓを表す。

第１インターフェースカード１ａは、再送要求ＲＥＱを受信すると、フレーム＃ｉの各データ領域Ｄにパケットの一部を収容するとともに、各スタッフ領域Ｓに再送パケットの一部を収容して、フレーム＃ｉを送信する。

第１インターフェースカード１ａは、次のフレーム＃ｉ＋１を時刻ｔ_ｉに送信する。このとき、再送パケットの未送信のデータ数Ｋが、ペイロードＰＬＤのスロット数Ｌと同じであると仮定すると、有効データ数制御部１３１は、有効データ数Ｎ＝０に決定する。

有効データ数Ｎ＝０は、フレーム＃ｉ＋１に適用され、そのペイロードＰＬＤの全てにスタッフ領域Ｓが割り当てられる。このため、フレーム＃ｉ＋１の送信期間において、第１インターフェースカード１ａは、パケットの送信を停止し、ペイロードＰＬＤの全体を用いて、再送パケットを連続して送信する。

第１インターフェースカード１ａは、次のフレーム＃ｉ＋２を時刻ｔ_ｉ＋１に送信する。このとき、再送パケットの送信が完了し、バッファ１７０には、閾値Ｔｈを超えるデータ量のパケットが蓄積されていると仮定すると、有効データ数決定部１２３は、有効データ数Ｎ＝Ｌに決定する。

有効データ数Ｎ＝Ｌは、フレーム＃ｉ＋２に適用され、そのペイロードＰＬＤの全てにデータ領域Ｄが割り当てられる。このため、フレーム＃ｉ＋２の送信期間において、第１インターフェースカード１ａは、パケットの送信を再開し、ペイロードＰＬＤの全体を用いて、パケットを送信する。これにより、再送処理のためにバッファ１７０に滞留していたパケットが送信され、帯域の圧迫状態が解消される。

第１インターフェースカード１ａは、次のフレーム＃ｉ＋３を時刻ｔ_ｉ＋２に送信する。このとき、バッファ１７０には、閾値Ｔｈ以下のデータ量のパケットが蓄積されていると仮定すると、有効データ数決定部１２３は、有効データ数Ｎを、データ信号Ｄａｂの通信レートの平均値に基づいて決定する。

データ信号Ｄａｂの通信レートの平均値に基づいて決定された有効データ数Ｎは、フレーム＃ｉ＋３に適用される。このため、第１インターフェースカード１ａは、フレーム＃ｉの各データ領域Ｄにパケットの一部を収容するとともに、各スタッフ領域Ｓに「０」のデータを収容して、フレーム＃ｉ＋３を送信する。

このように、第１インターフェースカード１ａは、状態に応じて、フレーム内に割り当てるデータ領域Ｄの数及びスタッフ領域Ｓの数を変更する。つまり、データ領域Ｄに収容されるデータの帯域及びスタッフ領域Ｓに収容されるデータの帯域は、動的に変化する。

図１０は、データ領域Ｄ及びスタッフ領域Ｓの各帯域Ｂｄ，Ｂｓの変化の一例を示すグラフである。図１０の内容は、図９に示された送信処理の例に従う。

図１０において、縦軸は、帯域Ｂｄ，Ｂｓの帯域幅を示し、横軸は、時刻を示す。また、帯域ＢＷ１は、インターフェースカード１ａ，１ｂ間のパケット通信の全帯域に等しく、帯域ＢＷ２（＜ＢＷ１）は、送信側パケット処理部１１０に入力されるデータ信号Ｄａｂ（Ｄｂａ）の帯域に等しい。

時刻ｔ_０〜ｔ_ｉにおいて、有効データ数Ｎは、データ信号Ｄａｂの通信レートの平均値に従って決定されるので、データ領域Ｄの帯域Ｂｄは、帯域ＢＷ１となり、スタッフ領域Ｓの帯域Ｂｓは、余剰帯域ＢＷ１−ＢＷ２となる。このため、第１インターフェースカード１ａは、再送パケットを狭帯域でしか送信できない。

時刻ｔ_ｉ〜ｔ_ｉ＋１において、有効データ数Ｎ＝０となるので、データ領域Ｄの帯域Ｂｄは０となり、スタッフ領域Ｓの帯域Ｂｓは帯域ＢＷ１となる。このため、第１インターフェースカード１ａは、再送パケットを広帯域で送信できる。

時刻ｔ_ｉ＋１〜ｔ_ｉ＋２において、有効データ数Ｎは、ペイロードＰＬＤのスロット数Ｌとなるので、データ領域Ｄの帯域Ｂｄは、帯域ＢＷ１となり、スタッフ領域Ｓの帯域Ｂｓは、０となる。このため、第１インターフェースカード１ａは、パケットを広帯域で送信できる。

その後、時刻ｔ_ｉ＋２〜ｔ_ｉ＋３において、有効データ数Ｎは、再び、データ信号Ｄａｂの通信レートの平均値に従って決定されるので、データ領域Ｄの帯域Ｂｄは、帯域ＢＷ１となり、スタッフ領域Ｓの帯域Ｂｓは、余剰帯域ＢＷ１−ＢＷ２となる。こｒにより、帯域は、通常の状態に戻る。

このように、データ領域Ｄ及びスタッフ領域Ｓの各帯域Ｂｄ，Ｂｓを動的に制御することによって、パケット及び再送パケットを低遅延で送信できるだけでなく、帯域の使用効率が高まる。

また、図１１は、フレームの送信処理の他例を示すタイムチャートである。図１１に示される例は、図１０に示される例と比較すると理解されるように、フレーム＃ｉ＋１に収容される再送パケットのデータ数Ｋが、ペイロードＰＬＤのスロット数Ｌより小さく、有効データ数Ｎ＝Ｌ−Ｋに決定された場合を示す。

この場合、フレーム＃ｉ＋１のペイロードＰＬＤの余剰部分Ｒに、データ領域Ｄが割り当てられ、パケットの送信に用いられる。このため、帯域の無駄を省き、帯域の使用効率が向上する。

次に、これまで述べた実施例の効果を、より具体的に説明する。図１２は、実施例におけるパケットの送信処理及び受信処理のタイミングの一例を示すタイムチャートである。

図１２において、第１インターフェースカード１ａが送信したパケットは、送信順に従い、「ＰＫＴ−Ａ１」〜「ＰＫＴ−Ａ５」と表記される。また、第２インターフェースカード１ｂが送信したパケットは、送信順に従い、「ＰＫＴ−Ｂ１」〜「ＰＫＴ−Ｂ４」と表記される。

図１２は、第１インターフェースカード１ａが送信したパケットＰＫＴ−Ａ２の誤りが、第２インターフェースカード１ｂにより検出され、第１インターフェースカード１ａが、再送要求ＲＥＱに応じて、パケットＰＫＴ−Ａ２を再送する場合のタイミングを示す。図１２には、紙面上部から、第１インターフェースカード１ａの送信処理及び受信処理と、第２インターフェースカード１ｂの送信処理、受信処理、及び復元処理の各タイミングが示されている。ここで、各送信処理及び各受信処理は、データ領域Ｄと、スタッフ領域Ｓとのデータの内容（ＰＫＴ−Ａ１など）が示されている。なお、「０」と記載されたスタッフ領域Ｓの内容は、「０」のデータであることを表す。

時刻ｔ１において、第２インターフェースカード１ｂは、第１インターフェースカード１ａが送信したパケットＰＫＴ−Ａ２の誤りを検出する。第２インターフェースカード１ｂは、時刻ｔ１において、パケットＰＫＴ−Ｂ３を送信中であるが、パケットＰＫＴ−Ｂ３が収容されたフレームの複数のスタッフ領域Ｓのうち、誤り検出の時刻ｔ１に最も近いスタッフ領域Ｓに再送要求ＲＥＱを収容する。

このため、再送要求ＲＥＱは、図３に示された比較例とは異なり、パケットＰＫＴ−Ｂ３の送信が完了するまで待機させられることがなく、送信される。したがって、再送要求ＲＥＱは、低遅延で第１インターフェースカード１ａに送信される。

時刻ｔ２において、第１インターフェースカード１ａは、再送要求ＲＥＱを受信する。第１インターフェースカード１ａは、時刻ｔ２において、パケットＰＫＴ−Ａ３を送信中であるが、パケットＰＫＴ−Ａ３が収容されたフレームの複数のスタッフ領域Ｓのうち、受信時刻ｔ２に最も近いスタッフ領域Ｓに再送パケットＰＫＴ−Ａ２の一部を収容する。さらに、第１インターフェースカード１ａは、次のフレームに、スタッフ領域Ｓのみを割り当て（つまり、スタッフ領域を拡張し）、各スタッフ領域Ｓに再送パケットＰＫＴ−Ａ２の残りの部分を収容する。

このため、再送パケットＰＫＴ−Ａ２は、図３に示された比較例とは異なり、パケットＰＫＴ−Ａ３の送信が完了するまで待機させられることがなく、送信される。したがって、再送パケットＰＫＴ−Ａ２は、低遅延で第２インターフェースカード１ｂに送信される。

時刻ｔ３において、第２インターフェースカード１ｂは、再送パケットＰＫＴ−Ａ２を受信する。その後、第１インターフェースカード１ａは、パケットの再送処理によりバッファ１７０に滞留したパケットを送信するため、フレーム内のデータ領域Ｄを拡張する。これにより、パケットＰＫＴ−Ａ４，ＰＫＴ−Ａ５が低遅延で第２インターフェースカード１ｂに送信され、帯域の圧迫状態が解消される。

上述したように、第２インターフェースカード１ｂは、受信したパケットＰＫＴ−Ａ１を、バッファ１７１に一定時間Ｔｄ０だけ蓄積する。ここで、時間Ｔｄ０は、予め、第１インターフェースカード１ａからのパケットの再送にかかる時間を見込んで設定されるので、パケットＰＫＴ−Ａ２の再送による遅延時間Ｔｄより大きい。

図３及び図１２の各時間Ｔｄ０，Ｔｄを比較すれば理解されるように、本実施例によれば、比較例より２パケット分程度の時間を削減することが可能である。このため、バッファ１７１の容量も低減される。なお、これまで、伝送装置内におけるインターフェースカード１ａ，１ｂ間の通信を例に挙げて説明したが、上述した内容は、このような装置内通信に限られず、互いに独立した通信装置同士の通信にも適用されることは言うまでもない。

これまで述べたように、実施例に係る通信装置（インターフェースカード）１ａは、フレーム処理部１２と、フレームを送信するフレーム送信部１６０と、パケットの再送要求ＲＥＱを受信するフレーム受信部１６１とを有する。フレーム処理部１２は、フレーム内に複数のデータ領域Ｄ及び複数のスタッフ領域Ｓを割り当て、複数のデータ領域Ｄにパケットの一部をそれぞれ収容する。フレーム処理部１２は、フレーム受信部１６１により受信された再送要求ＲＥＱに応じて、複数のスタッフ領域Ｓの少なくとも１つに再送パケットを収容する。

上記構成によると、フレーム処理部１２が、フレーム内に複数のデータ領域Ｄ及び複数のスタッフ領域Ｓを割り当てるので、データ領域Ｄ及びスタッフ領域Ｓをフレーム内に分散させて設けることができる。このため、フレームを送信中であっても、スタッフ領域Ｓに再送パケットを収容できる。

また、各データ領域Ｄにはパケットの一部が収容されるので、再送パケットを、送信中の他のパケットに割り込ませるように、スタッフ領域Ｓに収容することができる。このため、再送パケットは、他のパケットの送信が完了するまで待機させられることなく、送信される。したがって、実施例に係る通信装置は、低遅延でパケットを再送することができる。

また、他の実施例に係る通信装置（インターフェースカード）１ｂは、フレーム処理部１２と、フレームを送信するフレーム送信部１６０と、他装置からフレームを受信するフレーム受信部１６１とを有する。通信装置１ｂは、さらに、フレーム受信部１６１により受信されたフレームに収容されたパケットの誤りを検出するパケット処理部１１１を有する。

フレーム処理部１２は、フレーム内に複数のデータ領域Ｄ及び複数のスタッフ領域Ｓを割り当て、複数のデータ領域Ｄにパケットの一部をそれぞれ収容する。フレーム処理部１２は、受信側パケット処理部１１１によりパケットの誤りが検出されたとき、複数のスタッフ領域Ｓの少なくとも１つに該パケットの再送要求ＲＥＱを収容する。

上記構成によると、フレーム処理部１２が、フレーム内に複数のデータ領域Ｄ及び複数のスタッフ領域Ｓを割り当てるので、データ領域Ｄ及びスタッフ領域Ｓをフレーム内に分散させて設けることができる。このため、フレームを送信中であっても、スタッフ領域Ｓに再送要求ＲＥＱを収容できる。

また、各データ領域Ｄにはパケットの一部が収容されるので、再送要求ＲＥＱを、送信中の他のパケットに割り込ませるように、スタッフ領域Ｓに収容することができる。このため、再送要求ＲＥＱは、他のパケットの送信が完了するまで待機させられることなく、送信される。したがって、他の実施例に係る通信装置は、低遅延でパケットを再送することができる。

また、実施例に係る通信システムは、第１通信装置１ａ及び第２通信装置１ｂを有する。通信装置１ａは、フレーム処理部１２と、フレーム送信部１６０と、フレーム受信部１６１とを有する。

フレーム処理部１２は、フレーム内に複数のデータ領域Ｄ及び複数のスタッフ領域Ｓを割り当て、複数のデータ領域Ｄにパケットの一部をそれぞれ収容する。フレーム送信部１６０は、フレームを第２通信装置１ｂに送信する。フレーム受信部１６１は、第２通信装置１ｂからパケットの再送要求を受信する。フレーム処理部１２は、フレーム受信部１６１により受信された再送要求ＲＥＱに応じて、複数のスタッフ領域Ｓの少なくとも１つに再送パケットを収容する。

通信装置１ｂは、フレーム受信部１６１と、受信側パケット処理部１１１と、フレーム処理部１２と、フレーム送信部１６０とを有する。フレーム受信部１６１は、第１通信装置１ａからフレームを受信する。受信側パケット処理部１１１は、フレーム受信部１６１が受信したフレームの複数のデータ領域Ｄに収容されたパケットの誤りを検出する。

フレーム処理部１２は、フレーム内に複数のデータ領域Ｄ及び複数のスタッフ領域Ｓを割り当て、複数のスタッフ領域Ｓにパケットの一部をそれぞれ収容する。フレーム送信部１６０は、フレームを第１通信装置１ａに送信する。フレーム処理部１２は、受信側パケット処理部１１１によりパケットの誤りが検出されたとき、複数のスタッフ領域Ｓの少なくとも１つに該パケットの再送要求ＲＥＱを収容する。

実施例に係る通信システムは、実施例に係る通信装置１ａ，１ｂと同様の構成を有するので、上述した内容と同様の作用効果を奏する。

また、実施例に係る通信方法は、以下の工程（１），（２）を有する。
（１）フレーム内に複数のデータ領域Ｄ及び複数のスタッフ領域Ｓを割り当て、複数のデータ領域Ｄにパケットの一部をそれぞれ収容して、フレームを送信する。
（２）パケットの再送要求に応じて、複数のスタッフ領域の少なくとも１つに再送パケットを収容する。

実施例に係る通信方法は、実施例に係る通信装置１ａと同様の構成を有するので、上述した内容と同様の作用効果を奏する。

以上、好ましい実施例を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の変形態様を採り得ることは自明である。

なお、以上の説明に関して更に以下の付記を開示する。
（付記１） フレーム内に複数の第１領域及び複数の第２領域を割り当て、前記複数の第１領域にパケットの一部をそれぞれ収容するフレーム処理部と、
前記フレームを送信する送信部と、
前記パケットの再送要求を受信する受信部とを有し、
前記フレーム処理部は、前記受信部により受信された前記再送要求に応じて、前記複数の第２領域の少なくとも１つに再送パケットを収容することを特徴とする通信装置。
（付記２） 前記フレーム処理部は、前記再送要求に応じて、前記複数の第２領域を拡張することを特徴とする付記１に記載の通信装置。
（付記３） 前記フレーム処理部は、前記再送パケットの未送信のデータ量に応じて、前記複数の第２領域を割り当てることを特徴とする付記２に記載の通信装置。
（付記４） 前記フレーム処理部は、前記送信部により、前記再送パケットを収容する前記フレームが送信された後、前記複数の第１領域を拡張することを特徴とする付記１乃至３の何れかに記載の通信装置。
（付記５） 前記パケットは、複数の前記フレームに分かれて収容されることを特徴とする付記２乃至４の何れかに記載の通信装置。
（付記６） 前記フレーム処理部は、前記複数の第２領域の少なくとも１つに、前記再送パケット、及び、前記再送パケットの誤りを訂正するための訂正符号を収容することを特徴とする付記１乃至５の何れかに記載の通信装置。
（付記７） 前記パケットの各々は、個別の識別番号が付与され、
前記再送要求は、前記識別番号を含み、
前記フレーム処理部は、前記再送要求に含まれる前記識別番号に応じた前記再送パケットを、前記複数の第２領域の少なくとも１つに収容することを特徴とする付記１乃至６の何れかに記載の通信装置。
（付記８） 連続して入力されるデータ信号から前記パケットを生成する生成部を、さらに有し、
前記送信部は、前記データ信号の通信速度より速い通信速度で前記フレームを送信することを特徴とする付記１乃至７の何れかに記載の通信装置。
（付記９） フレーム内に複数の第３領域及び複数の第４領域を割り当て、前記複数の第３領域にパケットの一部をそれぞれ収容するフレーム処理部と、
前記フレームを送信する送信部と、
他装置からフレームを受信する受信部と、
前記受信部により受信されたフレームに収容されたパケットの誤りを検出する検出部とを有し、
前記フレーム処理部は、前記検出部によりパケットの誤りが検出されたとき、前記複数の第４領域の少なくとも１つに該パケットの再送要求を収容することを特徴とする通信装置。
（付記１０） 第１通信装置及び第２通信装置を有し、
前記第１通信装置は、
第１フレーム内に複数の第１領域及び複数の第２領域を割り当て、前記複数の第１領域にパケットの一部をそれぞれ収容する第１フレーム処理部と、
前記第１フレームを前記第２通信装置に送信する第１送信部と、
前記第２通信装置から前記パケットの再送要求を受信する第１受信部とを有し、
前記第１フレーム処理部は、前記第１受信部により受信された前記再送要求に応じて、前記複数の第２領域の少なくとも１つに再送パケットを収容し、
前記第２通信装置は、
前記第１通信装置から前記第１フレームを受信する第２受信部と、
前記第２受信部が受信した前記第１フレームの前記複数の第１領域に収容されたパケットの誤りを検出する検出部と、
第２フレーム内に複数の第３領域及び複数の第４領域を割り当て、前記複数の第３領域にパケットの一部をそれぞれ収容する第２フレーム処理部と、
前記第２フレームを前記第１通信装置に送信する第２送信部とを有し、
前記第２フレーム処理部は、前記検出部によりパケットの誤りが検出されたとき、前記複数の第４領域の少なくとも１つに該パケットの前記再送要求を収容することを特徴とする通信システム。
（付記１１） フレーム内に複数の第１領域及び複数の第２領域を割り当て、前記複数の第１領域にパケットの一部をそれぞれ収容して、前記フレームを送信し、
前記パケットの再送要求に応じて、前記複数の第２領域の少なくとも１つに再送パケットを収容することを特徴とする通信方法。
（付記１２） 前記再送要求に応じて、前記複数の第２領域を拡張することを特徴とする付記１１に記載の通信方法。
（付記１３） 前記再送パケットの未送信のデータ量に応じて、前記複数の第２領域を割り当てることを特徴とする付記１２に記載の通信方法。
（付記１４） 前記再送パケットを収容する前記フレームが送信された後、前記複数の第１領域を拡張することを特徴とする付記１１乃至１３の何れかに記載の通信方法。
（付記１５） 前記パケットは、複数の前記フレームに分かれて収容されることを特徴とする付記１１乃至１４の何れかに記載の通信方法。
（付記１６） 前記複数の第２領域の少なくとも１つに、前記再送パケット、及び、前記再送パケットの誤りを訂正するための訂正符号を収容することを特徴とする付記１１乃至１５の何れかに記載の通信方法。
（付記１７） 前記パケットの各々は、個別の識別番号が付与され、
前記再送要求は、前記識別番号を含み、
前記再送要求に含まれる前記識別番号に応じた前記再送パケットを、前記複数の第２領域の少なくとも１つに収容することを特徴とする付記１１乃至１６の何れかに記載の通信方法。
（付記１８） 連続して入力されるデータ信号から前記パケットを生成し、
前記データ信号の通信速度より速い通信速度で前記フレームを送信することを特徴とする付記１１乃至１７の何れかに記載の通信方法。
（付記１９） フレーム内に複数の第３領域及び複数の第４領域を割り当て、前記複数の第３領域にパケットの一部をそれぞれ収容して、前記フレームを送信し、
受信したパケットに誤りを検出したとき、前記複数の第４領域の少なくとも１つに前記パケットの再送要求を収容することを特徴とする通信方法。

１ インターフェースカード（通信装置）
１ａ 第１インターフェースカード（第１通信装置）
１ｂ 第２インターフェースカード（第２通信装置）
１２ フレーム処理部
１３０ フレーム送信部（送信部）
１３１ フレーム受信部（受信部）
Ｄ データ領域（第１領域、第３領域）
Ｓ スタッフ領域（第２領域、第４領域）

Claims (10)

1. フレーム内に複数の第１領域及び複数の第２領域を割り当て、前記複数の第１領域にパケットの一部をそれぞれ収容するフレーム処理部と、
   前記フレームを送信する送信部と、
   前記パケットの再送要求を受信する受信部とを有し、
   前記フレーム処理部は、前記受信部により受信された前記再送要求に応じて、前記複数の第２領域の少なくとも１つに再送パケットを収容することを特徴とする通信装置。
2. 前記フレーム処理部は、前記再送要求に応じて、前記複数の第２領域を拡張することを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
3. 前記フレーム処理部は、前記再送パケットの未送信のデータ量に応じて、前記複数の第２領域を割り当てることを特徴とする請求項２に記載の通信装置。
4. 前記フレーム処理部は、前記送信部により、前記再送パケットを収容する前記フレームが送信された後、前記複数の第１領域を拡張することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の通信装置。
5. 前記パケットは、複数の前記フレームに分かれて収容されることを特徴とする請求項２乃至４の何れかに記載の通信装置。
6. 前記フレーム処理部は、前記複数の第２領域の少なくとも１つに、前記再送パケット、及び、前記再送パケットの誤りを訂正するための訂正符号を収容することを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の通信装置。
7. 前記パケットの各々は、個別の識別番号が付与され、
   前記再送要求は、前記識別番号を含み、
   前記フレーム処理部は、前記再送要求に含まれる前記識別番号に応じた前記再送パケットを、前記複数の第２領域の少なくとも１つに収容することを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の通信装置。
8. フレーム内に複数の第３領域及び複数の第４領域を割り当て、前記複数の第３領域にパケットの一部をそれぞれ収容するフレーム処理部と、
   前記フレームを送信する送信部と、
   他装置からフレームを受信する受信部と、
   前記受信部により受信されたフレームに収容されたパケットの誤りを検出する検出部とを有し、
   前記フレーム処理部は、前記検出部によりパケットの誤りが検出されたとき、前記複数の第４領域の少なくとも１つに該パケットの再送要求を収容することを特徴とする通信装置。
9. 第１通信装置及び第２通信装置を有し、
   前記第１通信装置は、
   第１フレーム内に複数の第１領域及び複数の第２領域を割り当て、前記複数の第１領域にパケットの一部をそれぞれ収容する第１フレーム処理部と、
   前記第１フレームを前記第２通信装置に送信する第１送信部と、
   前記第２通信装置から前記パケットの再送要求を受信する第１受信部とを有し、
   前記第１フレーム処理部は、前記第１受信部により受信された前記再送要求に応じて、前記複数の第２領域の少なくとも１つに再送パケットを収容し、
   前記第２通信装置は、
   前記第１通信装置から前記第１フレームを受信する第２受信部と、
   前記第２受信部が受信した前記第１フレームの前記複数の第１領域に収容されたパケットの誤りを検出する検出部と、
   第２フレーム内に複数の第３領域及び複数の第４領域を割り当て、前記複数の第３領域にパケットの一部をそれぞれ収容する第２フレーム処理部と、
   前記第２フレームを前記第１通信装置に送信する第２送信部とを有し、
   前記第２フレーム処理部は、前記検出部によりパケットの誤りが検出されたとき、前記複数の第４領域の少なくとも１つに該パケットの前記再送要求を収容することを特徴とする通信システム。
10. フレーム内に複数の第１領域及び複数の第２領域を割り当て、前記複数の第１領域にパケットの一部をそれぞれ収容して、前記フレームを送信し、
    前記パケットの再送要求に応じて、前記複数の第２領域の少なくとも１つに再送パケットを収容することを特徴とする通信方法。

Images