ＯＴＮ上でＤＴＭを伝送するための方法、装置、及び応用装置

次世代ネットワークは、高効率伝送及びパフォーマンス監視能力、及び最適可用性及び生存性を要求する。同期光ネットワーク／同期デジタルヒエラルキー（ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨ）は、時分割多重（ＴＤＭ）ベースのサービスで、その保有利点を具備するとともに、都市区域ネットワーク（ＭＡＮ）で重要な役割を演じている。しかしながら、種々の制限のために、ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨが、インターネット及びデータサービスの連続な開発に沿って現行の都市ＯＴＮの要件を満足することは困難である。従って、ネットワーク拡張性及び管理可能性の要件を満足するために、新しいネットワーク解決法が要求される。Ａｎ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｕｎｉｏｎ−Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ Ｓｅｃｔｉｏｎ (ＩＴＵ−Ｔ) Ｇ．７０９ベースのＯＴＮは、要求として出現する。Ｇ．７０９は、デジタルラッパー上に焦点を当てる。デジタルラッパーは、クライアント信号をフレームのペイロード単位に包むために、特定のフレームフォーマットを構築するとともに、フレームヘッダに動作、管理、維持、及びプロヴィジョニング（ＯＡＭ＆Ｐ）のためのオーバーヘッド（ＯＨ）バイト、及びフレーム終端部に前方誤り訂正（ＦＥＣ）バイトを構成する。前記デジタルラッパーは、前記ＯＴＮ内の監視パフォーマンスの問題が容易に解決されるように、クライアント信号の光チャネル層のＯＨをサポートし、前記光チャネルの再生成要件に、完全な考察をもたらすとともに、チャネルに関連付けられたＯＨの伝送と、種々のサービスのアクセスの利便性とをサポートしても良い。それに加えて、ＦＥＣ技術の導入は、前記クライアント信号の誤り率のパフォーマンスを効果的に改善し、光電交換上の光ネットワークの需要を低減するとともに、さらに、前記ネットワーク構築コストを実質的に低減しうる。

図１は、ＯＴＮ規格フレームのフォーマットの説明図である。前記ＯＴＮ規格フレームは、４本のローと、４０８０本のカラムとからなるフォーマット内であることが理解されうる。ヘッダの１６カラムはＯＨバイトであり、終端部の２５５カラムはＦＥＣ検査バイトであるとともに、中間の３８０８カラムはペイロードである。前記ヘッダの前記ＯＨバイトの周囲では、第１ローの第１から第７カラムはフレーム配列信号（ＦＡＳ）である。第８から第１４バイトは、光チャネル伝送ユニットｋ（ＯＴＵＫ）のＯＨバイトであり、異なるＫの値は、異なるレートの伝送モードに対応する。第２から第４ローの第１から第１４カラムは、光チャネルデータユニットｋ（ＯＤＵＫ）のＯＨバイトである。第１５から第１６カラムは、光チャネルペイロードユニットｋ（ＯＰＵＫ）のＯＨバイトである。前記ＦＡＳの第７バイトは、多重ユーザサービス信号が、ＴＤＭを使用して搬送されるときに、ＯＨ配置を指示するように構成される多フレーム配列信号（ＭＦＡＳ）である。

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図1

前記ＯＴＵＫ ＯＨバイトは、前記ＯＴＮ内の再増幅、再生、及びリタイミング（３Ｒ）再生成ノードの間の信号伝送状態を監視するための機能を構成し、３つの部分、即ち、セクション監視（ＳＭ）のＯＨバイトと、一般的通信チャネル０（ＧＣＣ０）端末の間の通信チャネルのＯＨバイトと、将来の国際規格のために予約されるバイト（ＲＥＳ）とを具備する。

前記ＯＤＵＫ ＯＨは、カスケード接続監視、エンドツーエンドチャネル監視、及びＯＰＵＫを通したクライアント信号適応を構成する。前記ＯＤＵＫは、上記の機能を達成するために充分なＯＨバイト（第２から第４ローの第１から第１４カラム）を構成し、経路監視（ＰＭ）ＯＨと、タンデム接続監視（ＴＣＭ）ＯＨと、一般的通信チャネル（ＧＣＣ）バイトＧＣＣ１及びＧＣＣ２ ＯＨと、自動保護切り替え及び保護制御チャネル（ＡＰＳ／ＰＣＣ）ＯＨバイトと、故障タイプ故障点（ＦＴＦＬ）情報と、実験（ＥＸＰ）ＯＨバイトとを具備する。

前記ＯＰＵＫは、前記クライアント信号によってマッピングされるペイロード（ＯＰＵ）と、前記ＯＰＵＫの特定のオーバーヘッド（ＯＰＵ ＯＨ）とを具備する。前記ＯＨバイトは、ペイロード構造識別子（ＰＳＩ）、調節バイト、及びマッピング固有のオーバーヘッドを具備する。前記ＰＳＩは、それぞれ、ＭＦＡＳ命令の下で０−２５５の確率値（ｐｒｏｂａｂｌｅ ｖａｌｕｅ）に対応し、０番目のバイトは、クライアント信号ペイロードタイプ（ＰＴ）であるとともに、その他は、将来の拡張のための予約（ＲＥＳ）バイトである。

現在、クライアント信号は、次の３つのモードで、前記ＯＴＮにマッピングされうる。（１）信号が前記ＯＰＵＫにマッピングされる、ＣＢＲ２Ｇ５、ＣＢＲ１０Ｇ、及びＣＢＲ４０Ｇのような定ビットレート（ＣＢＲ）（２）信号が前記ＯＰＵＫにマッピングされる非同期転送モード（ＡＴＭ）（ＡＴＭセルは、前記ＯＰＵＫにマッピングされるように、前記ＯＰＵＫのペイロード容量に合致する定常ビットストリームに多重化されるとともに、前記多重化の間に、アイドルセルを挿入する又はセルを捨てることによって、レートは調節される。）及び（３）フレーム信号が前記ＯＰＵＫにマッピングされる一般的フレーム手順（ＧＦＰ）（ＧＦＰフレームのマッピングは、アイドルフレームをパッケージング段階内で挿入することによって、前記ＯＰＵＫに合致する連続ビットストリームを達成する。）それに加えて、クライアント信号、テスト信号、及び共通クライアントのビットストリーム信号のような他の信号は、また、前記ＯＰＵＫにマッピングされても良い。

しかしながら、動的同期転送モード（ＤＴＭ）サービスのようないくつかの特別なサービスでは、ＯＴＮは、現在はＤＴＭサービスをマッピング及び透過的に伝送することが不可能である。

ＤＴＭサービスは、高品質伝送を構成する可能であるＥＴＳＩ規格の伝送技術である。ＴＤＭ実施例技術及びパケット実施例技術を組み合わせて、前記ＤＴＭサービスは、パケットネットワークが大きいバッファを必要とするとともに、実時間サービスのサービス品質（ＱｏＳ）を保証できない欠点を克服するとともに、ＴＤＭのＱｏＳ性能及びパケットネットワークの動的バンド幅配置能力を所有する。一方、ＤＴＭサービスは、実時間ブロードバンドサービス、種々のデータサービス、ビデオサービス、及びＴＤＭサービスの伝送をサポートし、マルチキャスト機能を構成するとともに、ＯＨを殆ど要求しない一方で最大伝送容量を達成する。

前記ＤＴＭは、機能及びパフォーマンスで、イーサネット（登録商標）伝送ネットワーク（ＥＴＮ）と競争しうる。ＥＴＮのような動的バンド幅能力に加えて、ＤＴＭは、ＴＤＭのような実時間サービスを、高品質を伴ってさらに伝送しうる。ＤＴＭは、同期及び非同期媒体アクセスモードの利点を統合することによって、動的資源配分を伴う高容量伝送ネットワークを構築するために、簡潔及び非ブロッキング特性と、回路切り替え技術内の実時間通信をサポートする能力とを、前記パケット実施例技術内の動的資源処理特性に組み合わせる。実質的に、前記ＤＴＭは、前記ＴＤＭの回路切り替え方法である。従って、前記ネットワークは、フロー内の変更に合致するとともに、要件に応じて２つのノードの間にバンド幅を配置しても良い。

前記ＤＴＭは、ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴに類似にするフレーム構造を採用するとともに、前記ＤＴＭへの資源動的再配置を拡張する。ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴと比較して、前記ＤＴＭは要件による回路又は種々のレートのチャネルを確立しても良く、かつ前記チャネル容量は、動作内のフロー特性とともに変化しても良い。環状又はバス構造内のノードの間の資源配分が変更可能であるので、未使用の資源は、より高い要件をもってノードに配置され、このようにして、自律的及び高度に効率的な動的インフラストラクチャを構成している。それに加えて、前記ＤＴＭは、ちょうどＡＴＭのように、多チャネルインターフェースを構成する重要な特徴を具備する。

前記ＤＴＭは、ＴＤＭ技術をベースとする。従って、任意のファイバチャネルの伝送容量は、細かい時間単位に分割される。合計チャネル容量は、１２５マイクロ秒の固定サイズをもってフレームに分割されるとともに、各フレームは、６４ビットのタイムスロットに再分割される。各フレームは、前記ビットレートに依存する特定数のタイムスロット（ビットストリーム）を具備する。例えば、２Ｇｂｐｓのビットストリームに対して、各フレームは、概ね３９００（２×１０９×１２５×１０−６／６４）タイムスロットを具備する。もし１２５マイクロ秒のフレーム長さ及び６４ビットのタイムスロットが採用されると、デジタル音声の伝送及び独立同期デジタルヒエラルキーは、容易に調節されうる。

各フレーム内のタイムスロットは、デジタルスロット及び制御スロットに区分されても良い。任意の時点で、タイムスロットは、デジタルスロット又は制御スロットのいずれかである。もし必要であれば、デジタルスロットは、制御スロットに変換されても良い。デジタルスロット及び制御スロットを書き込む特権は、前記チャネルの各ノード上に分配される。

前記ＤＴＭフレーム構造は、従来のＴＤＭシステム内のフレーム構造と異なる。図２を参照する。ＤＴＭフレーム構造の説明図が示される。前記ＤＴＭフレームは、受信端末が、クロック復元を成功裏に達成することを確実にするために、デジタルタイムスロットが続くフレーム開始識別子（ＳＯＦＩＤ）と、前記フレームの終端でのいくつかの充填パターンを具備する間隔とを具備する。フレーム長は１２５マイクロ秒であるとともに、繰り返し周波数は８ＫＨｚである。ｎｄａｔａは、タイムスロットの数を表すとともに、ｆｅｌｏｗ及びｆｅｈｉｇｈは、それぞれ、前記フレームの誤りの上下限を指示する。

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図2

現在、ＤＴＭは、ＥＴＳＩによって発行される、物理層プロトコルを具備する多くの規格と、ＤＴＭフレームをＳＤＨ仮想コンテナ（ＶＣ）に、ＳＤＨをＤＴＭにマッピングする、及びＭＰＬＳを前記ＤＴＭにマッピングする規格とを具備する。しかしながら、前記ＤＴＭ及びＯＴＮの間のマッピングに関する詳細は公開されていない。従来技術では、前記ＤＴＭからＯＴＮへのマッピングを実現するために、ＤＴＭは、最初にＳＤＨ ＶＣ上で、かつ次いで前記ＯＴＮにマッピングされなければならない。

前記ＤＴＭを前記ＳＤＨにマッピングすることは、ＥＴＳＩによって既に確立された規格である。図３は、従来技術による、ＶＣ４／ＶＣ４−ＸＣ内のＤＴＭ配置の説明図である。図３から、第１部分は、ＯＨ区域であり、第２部分は、固定挿入区域であるとともに、第３部分はＤＴＭタイムスロット区域であることが理解されうる。１つのＶＣ４につき、３２×９＝２８８個のＤＴＭタイムスロットがある。

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図3

図４は、従来技術による、ＤＴＭタイムスロットからＳＤＨＶＣ４へのマッピングの説明図である。図４に示されるように、ＶＣ４内のＤＴＭのタイムスロットは、６５ビットである。Ｓビットは、固有の識別ビットである。Ｓビットが０のとき、データは伝送されるとともに、Ｓビットが１のとき、警報表示信号（ＡＩＳ）、ＩＤＬＥ、及びパフォーマンス監視情報のような、他の状態情報が伝送される。タイムスロットは６５ビットを具備するので、Ｓビットは、各８タイムスロットの後に、バイトの開始位置とともに配列する。前記ＤＴＭタイムスロットの同期化については、前記ＶＣの各ロー内の第１データバイトが同期開始点である。

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図4

前記ＤＴＭをＳＤＨに、かつ次いで前記ＯＴＮにマッピングする従来の方法は、次の段階を具備する。

１）ＶＣ４タイムスロットを分割するとともに、デジタルタイムスロットとして６５ＢＩＴを採用する。６４ＢＩＴは、デジタルビットであるとともに、１ビットは制御ビットである。各ローは、合計で３２タイムスロットを具備する。

２）支流ＤＴＭデータストリームを受信し、８Ｂ／１０Ｂライン符号化を除去するとともに、ＤＴＭフレームを回復する。

３）前記回復されたＤＴＭデータタイムスロットを、ＶＣ４によって分割された前記ＤＴＭタイムスロットにそれぞれマッピングし、次いで前記データタイムスロットの６４ビットを前記ＤＴＭタイムスロット内の対応する６４ビットデータ位置にマッピングするとともに、各Ｓビットを、対応するＳビット位置に設定及び書き込む。

４）前記ＶＣ４のペイロード区域内の第１カラムを、固定挿入バイトとして設定する。

５）各ロー内の第１データバイトとの同期化を実現することによってタイムスロット境界を区別し、第１データタイムスロットの開始点を発見するとともに、各６５ＢＩＴをＤＴＭタイムスロット位置として逐次的に設定する。

６）完全な同期伝送モジュールｎ（ＳＴＭ−Ｎ）信号を構成するとともに、ＳＴＭ—ＮをＯＴＮにマッピングする。

図５は、従来技術による、ＳＤＨ層を通したＯＴＮ内のトランス多重化（ＴＭＵＸ）装置へのＤＴＭのマッピングの構造図である。前記クライアント信号は、例えば、ギガビットイーサネット（登録商標）（ＧＥ）／高速イーサネット（登録商標）（ＦＥ）／企業システム接続（ＥＳＣＯＮ）、又はＴＤＭが、適応的プロトコルを通して、ＳＤＨ ＶＣに適応される。前記ＳＤＨ ＶＣは、次いで、ＳＴＭ−Ｎフォーマットに多重化されるとともに、前記ＳＴＭ−Ｎは、前記ＯＴＮ上で伝送されるように前記ＯＴＮ内でＯＤＵＫ及びＯＴＵＫをさらにマッピングする。

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図5

前記ＤＴＭを前記ＳＤＨに、かつ次いで前記ＯＴＮにマッピングする従来技術は、次の欠点を具備する。

１）バンド幅利用率が高くない。各層は、あまりに多くのＯＨを占有するので、ＯＴＮ上で伝送されるために、ＤＴＭは、ＳＤＨに、かつ次いでＯＴＮにマッピングされる必要がある。

２）ＳＤＨ層は追加されるとともに、前記ＳＤＨ上の処理は、比較的複雑である。それによって、全体の設計を実現するのが困難であるとともに、ハードウェアコストは高い。

３）ＤＴＭがファイババンド幅を最大限使用しうるという利点は、達成されえない。

上記に鑑み、ＤＴＭのＳＤＨ及び次いでＯＴＮへのマッピングの従来技術は、コストが高いとともに、バンド幅利用率が低いので、当業者は、低コストで、及び高バンド幅利用率とともにＤＴＭをＯＴＮにマッピングする技術を前進させることを渇望している。しかしながら、前記ＤＴＭフレーム構造は、周期として１２５マイクロ秒を伴うフレーム構造であるとともに、タイムスロットの数は、ラインレートに関連付けられる。前記ＯＴＮフレーム構造、例えば、（ＯＤＵ ＯＨ及びＯＰＵＫを具備する）ＯＤＵＫは、前記ラインレートと独立の３８２４×４個のモジュール構成されたフレーム構造である。異なるレベルでのＯＤＵＫの周期は、前記レベルとともに変化する。例えば、前記ＯＤＵ１のフレーム周期は、ＯＤＵ２のそれよりも４倍より長いが、その構造は、なお３８２４×４バイトを具備する。従って、前記ＤＴＭのタイムスロットは、前記ＯＤＵＫのタイムスロット又はバイトに直接にはマッピングできず、かつ前記ＤＴＭを前記ＳＤＨにマッピングする技術は、前記ＯＴＮには適用できない。

本発明は、光伝送ネットワーク（ＯＴＮ）の技術的領域に関連するとともに、ＯＴＮ上の動的同期転送モード（ＤＴＭ）を伝送するための方法を開示する。最初の、指定されたＤＴＭのタイムスロットレートに適応されたクライアント信号は、中間データフレーム内の対応するタイムスロット位置にマッピングされるとともに、前記中間データフレームのフォーマット内の信号が生成される。前記中間データフレームは、ＤＴＭフレームのそれと同一の反復周期、及びＯＴＮフレーム内のペイロード区域のそれと同一レートを具備する。次に、前記中間データフレームのフォーマット内の信号は、前記ＯＴＮフレームにマッピングされる。さらに、本発明は、また、ＯＴＮ上でＤＴＭを伝送するための装置と、光クロス接続（ＯＸＣ）装置と、上記のマッピング装置を採用する光アドドロップ多重化器（ＯＡＤＭ）とを開示する。ＤＴＭの本発明によって構成されるＯＴＮへのマッピングの前記方法は、中間データフレームを通したＤＴＭのＯＴＮへのマッピングのための従来の方法と比較してコストを節約する。

本発明は、２つのフレームフォーマットは、前記ＯＴＮと異なるＤＴＭフォーマットを伴うモジュール構成されたフレーム構造の中間データフレーム構造（又は中間副層）によって互いを直接に合致させることはできないという上記の問題を解決する