JP2003529285A

JP2003529285A - Ｓｏｎｅｔリングによる等時性およびバースト性データの搬送

Info

Publication number: JP2003529285A
Application number: JP2001571589A
Authority: JP
Inventors: クマールコバリ、スーリヤ; ラガワン、ラムジ
Original assignee: コリオリネットワークスインコーポレイテッド
Priority date: 2000-03-28
Filing date: 2001-03-27
Publication date: 2003-09-30
Also published as: WO2001073988A9; WO2001073988A2; AU2001247818A1; US6920113B1; KR20020095201A; WO2001073988A8; EP1310057A2; CN1439205A; WO2001073988A3

Abstract

(57)【要約】ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨ光ファイバ・リング・トポロジーで、音声およびビデオのような等時性トラヒック、およびデータのような非等時性トラヒックの両方の追加／除去多重化によるデータおよび音声トラヒックの両方を効率的に搬送するＳＯＮＥＴ技術を使用するための方法および装置。ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨフレーム構造体（ＳＴＳ−１、ＳＴＭ−１等）の一部は、（ＳＯＮＥＴ／ＡＤＭに直接、またはその背後で）光学ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨリングに接続している多数のノードにより共有される。ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨフレームの固有の列構造体は、ノード間の動的チャネル（柔軟な帯域幅チャネル）を定義するために使用される。各動的チャネルには、優先順位、およびそうしたい場合には、最小帯域幅を割り当てることができる。列マッピングへのチャネルは、帯域幅への要求に対してアービターとして機能する集中帯域幅マネージャにより、データ・トラヒックに対して動的に変化する。等時性トラヒックおよび最大努力データ・トラヒックの両方をＳＴＳ−１フレームにより搬送することができ、それにより、ＳＴＳ−１フレームのまだ割り当てられていない部分上で、データ・チャネルの過剰応募および統計的多重化を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

（発明の背景）本発明は、多重化チャネルによるデータ通信に関する。

【０００１】ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨ（同期光通信網／同期デジタル階層）規格が、光ファイバ
・インフラストラクチャによる音声トラヒックの次世代／ブロードバンド搬送と
して機能するための従来の銅をベースとする送信機器の発展につれて開発された
。

【０００２】第一世代のデジタル送信機器は、３つの地域的デジタル信号階層に含まれてい
た物理層技術を使用していた。北米階層は、ＤＳ０（６４ｋｂ／ｓ）、ＤＳ１（
１．５４４Ｍｂ／ｓ）、ＤＳ１ｃ（３．１５２Ｍｂ／ｓ）、ＤＳ２（６．３１２
Ｍｂ／ｓ）、ＤＳ３（４４．７３６Ｍｂ／ｓ）、ＤＳ３Ｃ（９１．０３５Ｍｂ／
ｓ）、およびＤＳ４（２７４．１７６Ｍｂ／ｓ）信号からなる。欧州階層は、Ｅ
０（６４ｋｂ／ｓ）、Ｅ１（２．０４８Ｍｂ／ｓ）、Ｅ２、Ｅ３およびＥ４信号
からなる。日本階層は、北米階層と類似しているが、高速の信号が違っている。
上記すべての速度およびフォーマットは、基本的デジタル化音声信号（毎秒８０
００のナイキスト速度でサンプリングし、８ビットＰＣＭ信号内にコード化した
４ｋＨｚオーディオ帯域幅）の倍数である。過去数年の間は、デジタル送信機器
の主な目的は、上記に概略示した階層内に定義した種々の速度で信号内に多重化
したデジタル化音声トラヒックを搬送することであった。

【０００３】信号速度が速い場合には、ブロードバンド光ファイバが、物理層での通信用に
使用される。このブロードバンド光ファイバ通信の大部分は、今日、規格のＳＯ
ＮＥＴ／ＳＤＨグループに基づいている（ＳＤＨは、本質的には、ＳＯＮＥＴに
対応する国際規格である）。この規格は、多重化低速トラヒックの集合ストリー
ムである高速ＳＯＮＥＴ「パイプ」でデジタル化音声トラヒック・ストリームを
搬送する機構を提供する。一連のベルコアおよびＡＮＳＩ仕様は、光リンクによ
る高速の同期通信により、従来のトラヒック速度（ＰＤＨまたは多等時性デジタ
ル階層と呼ばれるもののＤＳ１、ＤＳ１Ｃ、ＤＳ２およびＤＳ３）を搬送するた
めに、（通常、仮想トリビュタリまたはＶＴと呼ばれる）ペイロード・コンテナ
のデータ・フォーマットを定義している。仮想トリビュタリ・アプローチによれ
ば、データおよび音声トラヒックは、その速度がどうであれ、順次もっと密集し
たストリーム内に多重化することができる仮想トリビュタリの厳格な階層にマッ
ピングされる。

【０００４】図１について説明する。ＳＯＮＥＴ規格による通信は、多数の通信ノードが、
リングを形成するように、光リンクにより接続しているリング・アーキテクチャ
である。ＳＯＮＥＴリング１１０は、通常、それぞれが追加／除去マルチプレク
サ（ＡＤＭ）１２０を含む多数のノードを有する。各ノードは、光路１２２によ
り、２つの隣接するノードに接続している。通信は、一連の同期固定長データ・
フォーマットでリング内を通過する。各ＡＤＭ１２０は、リングが修正しないで
、リング上の通信の一部を送ることができる場合に、そのノード宛ての通信の一
部を抽出（除去）し、ノードから出て光路に向かう外部宛ての通信を追加するよ
うに構成されている。除去および追加通信は、ＡＤＭと、多数の個々のトラヒッ
ク・ストリーム１３４を多重化するマルチプレクサ１３０のようなローカル通信
装置との間で移動する。例えば、個々の通信ストリーム１３４は、個々の６４ｋ
ｂ／ｓ（ＤＳ０）電話チャネルが多重化される１．５Ｍｂ／ｓ（ＤＳ１）データ
・ストリームであってもよい。ＤＳ１データ・ストリームは、光路上で多重化さ
れ、ＳＯＮＥＴリング上の特定のノード間を移動する。通常、ＳＯＮＥＴリング
１１０は、それぞれが、リング上の異なるＡＤＭ１２０に接続している複数の組
の通信ストリーム１３４の間で、仮想経路とも呼ばれる固定速度の二方向通信ス
トリームを提供することができる。動作中、その割り当てられたデータ速度を含
む異なる通信ストリーム１３４に接続している仮想経路は、通常、長時間固定状
態に維持される。

【０００５】種々のタイプのＳＯＮＥＴリングが使用される。ＵＰＳＲ（一方向経路交換リ
ング）の場合には、ノード間のすべての通信は、リングを回って一方向に移動す
る。他のタイプのリング、すなわち、ＢＬＳＲ（二方向通信回線交換リング）の
場合には、通信は、リング上を両方向に移動する。その場合、２つの一方向光リ
ンクが、隣接するノードの各組を結合している。

【０００６】標準速度データ・ストリームを高速ストリームに多重化するプロセスは、ＳＯ
ＮＥＴ通信の基本的機能である。多重化されたデータ・ストリームは、特定のデ
ータ速度で、ＳＯＮＥＴリング内のノード間を移動する。図２について説明する
と、この図は、標準速度ストリームの階層と、ＳＯＮＥＴ規格の一部として定義
されているストリームの多重化を示す。最も遅い速度の場合、ＶＴ１．５仮想ト
リビュタリ２２０は、１．５Ｍｂ／ｓのデータ速度をサポートする。これは共通
のＤＳ１（Ｔ１）サービスのデータ速度で、最高２４の個々の６４ｋｂ／ｓ（Ｄ
Ｓ０）データ・ストリームをサポートする。ＶＴ２仮想トリビュタリ２２２は、
２Ｍｂ／ｓデータをサポートし、ＶＴ６仮想トリビュタリ２２４は、６Ｍｂ／ｓ
をサポートする。これらの仮想トリビュタリは、通常、ＡＤＭのところで追加ま
たは除去される通信の最小単位である。複数の仮想トリビュタリを結合して、仮
想トリビュタリ（ＶＴ）グループ２３０とすることができる。この仮想トリビュ
タリ・グループ２３０は、４つのＶＴ１．５、２つのＶＴ２または１つのＶＴ６
仮想トリビュタリから構成することができ、全ＶＴグループをＡＤＭのところで
、追加および除去することができる。

【０００７】異なる構成のＳＯＮＥＴリングの場合には、光リンクによる通信を異なるデー
タ速度で行うことができ、種々のタイプの多重化を行うことができる。あるモー
ドの場合には、一連の同期フレームが、それぞれ、ＳＯＮＥＴノード間で４５Ｍ
ｂ／ｓのデータを搬送することができる同期ペイロード・エンベロープ（ＳＰＥ
）２４０を含む。ＳＰＥは、４５Ｍｂ／ｓの生のデータ速度を搬送することがで
き、または７つのＶＴグループを搬送するために使用することができる。ＳＰＥ
は、送信のためにＳＰＥに制御データおよびオーバヘッド・データを追加するＳ
ＴＳ−１フレーム２５０により搬送される。ＳＴＳ−１フレームは、光リンクを
通して送信するために、光学的にＯＣ−１信号２８０としてコード化することが
でき、または３つのＳＴＳ−１フレームを１つのＳＴＳ−３フレーム２６０に多
重化して、大容量の光リンクを通して送信するために、１つのＯＣ−３信号にコ
ード化することもできる。ＳＴＳ−３フレームは、また、１４０Ｍｂ／ｓ信号を
搬送するために使用する連結ＳＴＳ３ｃペイロード・エンベロープ２５２を搬送
することができる。ＳＴＳ−３フレームは、さらに、例えば、４つのＳＴＳ−３
フレームをＳＴＳ−１２フレーム２７０に多重化することができ、このＳＴＳ−
１２フレームは、光学的にＯＣ−１２信号２８４としてコード化される。同様に
、ＳＯＮＥＴフレームとしては、ＯＣ４８光信号としてコード化されたＳＴＳ−
４８ｃフレームを使用することができる。この場合、１つの信号ＳＰＥは、全Ｏ
Ｃ４８ペイロードである。

【０００８】図３について説明すると、ＳＴＳ−１フレーム形成の場合には、一連の各ＳＴ
Ｓ−１フレーム３１０は、ＳＰＥ３３０を搬送する。各ＳＴＳ−１フレームは、
通常、８ビット・バイトの９０列×９行のアレイとして概念化される。１つの信
号として線形信号を形成するために、複数の行が順次連結される。各ＳＰＥ３３
０は、８７列×９行を含んでいて、この場合、ＳＴＳ−１フレームの残りの３列
は、制御データおよびオーバヘッド・データ用に使用される。送信の場合、ＳＰ
Ｅは、必ずしもＳＴＳ−１フレームと整合していない。各ＳＴＳ−１フレームは
、１つのラインおよびＳＰＥの第１のバイトへのポインタを含むセクション・オ
ーバヘッド・セクション３２０を有する。

【０００９】各ＳＰＥ３３０の大きさは、８７列×９行である。ＳＰＥの第１の列は、ＳＴ
Ｓ経路オーバヘッド３４０である。ＳＰＥが７つのＶＴグループ３５０を保持し
ている場合には、各ＶＴグループは１２列を使用し、２つの余分の列は、８７列
のＳＰＥを満たすために留保される。ＳＰＥの内容が一組のＶＴグループでない
場合には、残りの８６列全部をデータ用に使用することができる。

【００１０】すでに概略説明したように、各ＶＴグループ３５０は、１つまたはそれ以上の
等しい大きさの仮想トリビュタリを多重化することができる。図３は、４つのＶ
Ｔ１．５仮想トリビュタリ３６０を含む１つのＶＴグループである。各仮想トリ
ビュタリ３７０の第１のバイトは、その仮想トリビュタリ用の制御情報として使
用される。仮想トリビュタリの第１のバイトの４つの連続しているフレームの内
容は、仮想トリビュタリに関連する４バイトの制御量にアセンブルされる。

【００１１】インターネット・トラヒックの急激な発展、および地理的に離れている場所の
継ぎ目のないネットワークに対する絶えず増大するニーズにより、過去数年間に
データ・トラヒックは劇的に増大した。今日、このデータ・トラヒックは、主と
して、ＳＯＮＥＴインフラストラクチャの仮想トリビュタリにより搬送される。
このデータ・トラヒックの量は、現在、通常、音声トラヒックの量より多い。

【００１２】ＳＯＮＥＴインフラストラクチャへ、またＳＯＮＥＴインフラストラクチャか
らデータを搬送するためのＬＡＮバックボーンおよびアクセス技術は、一般に、
上記ＰＤＨデジタル信号階層のデータ速度以外のいくつかのデータ速度をサポー
トする。現在使用している技術および将来使用するための技術としては、イーサ
ネット（登録商標）（１０Ｍｂ／ｓ）、高速イーサネット（１００Ｍｂ／ｓ）、
ギガビット・イーサネット（１Ｇｂ／ｓ）、フレーム・リレイ、ＡＴＭ、ＤＳＬ
およびケーブル等がある。従来の仮想トリビュタリ速度にマッピングされるデー
タ・ストリームの速度およびフォーマットは種々様々であるので、ＳＯＮＥＴフ
レームで未使用のままの「標準」帯域幅は、非常に非効率的なものになっている
。さらに、現在の同期デジタル信号階層は、ノード間のデータ・ストリーム上の
データ速度の静的割当て用に設計されたものであるので、データ・トラヒックの
バースト的な性質を処理するだけの柔軟性を持っていない。例えば、ＳＯＮＥＴ
リングは、特定のノード間で保証されている最大データ速度により配置されてい
て、他のペア内のデータ通信用の一組のノード間の未使用の容量を使用するのは
難しい。

【００１３】データ搬送問題へのいくつかのアプローチは、現在ネットワーク上でデータを
搬送するのに使用している主要なネットワーク通信プロトコル、すなわち、ＩＰ
（インターネット・プロトコル）およびＡＴＭ（非同期転送モード）に基づいて
いる。より詳細に説明すると、ＳＯＮＥＴインフラストラクチャによりデータを
送るための２つのタイプのアプローチが現在提案されている。２つの解決方法の
共通のテーマは、ＳＯＮＥＴリングの相互接続のリング・トポロジーの保持であ
り、インフラストラクチャでの冗長性および保護交換のサポートである。

【００１４】第１のアプローチの場合には、ＡＴＭ仮想経路（ＶＰ）リングは、ベルコア規
格ＧＲ−２８３７−ＣＯＲＥに基づいている。この規格の場合には、ＡＴＭは、
ＳＯＮＥＴリング環境内で、データおよび音声ストリームの両方を多重化するた
めの選択プロトコルとして使用される。ＡＴＭ機能は、各ノードのところでＳＯ
ＮＥＴ搬送機器に内蔵される。すべてのトラヒック・ストリームは、次に、ＳＯ
ＮＥＴリング上を移動し、ＡＴＭ固定長セルに適合する。ＡＴＭセル・ストリー
ムは、隣接バイト・ストリームとして処理され、上記隣接バイト・ストリームは
、すべてのＳＯＮＥＴＳＰＥ内でペイロードとして処理される。ＡＴＭ仮想経
路は、異なるトラヒック・ストリームを端末処理するために、リング上の種々の
ノード間に設置される。すなわち、特定のデータ速度が、リング内のノードの特
定のペア間の通信に割り当てられる。通常のＡＴＭをベースとするＡＤＭは、２
つの論理的な層を持つ。すなわち、ＳＴＳ−Ｎペイロード・エンベロープ、およ
びＳＯＮＥＴペイロード・エンベロープから適当な仮想経路を抽出するＡＴＭ
ＶＰマルチプレクサ／デマルチプレクサである。ＡＴＭをベースとするインフラ
ストラクチャを通してＩＰをベースとする通信をサポートするために、ＬＡＮＥ
、ＭＰＯＡおよびＭＰＬＳのような関連技術が使用される。

【００１５】固定速度を維持するために、音声を搬送するためのＳＯＮＥＴの時分割多重化
（ＴＤＭ）の性質、ＧＲ−２８３７−ＣＯＲＥは、また、ハイブリッド解決方法
を規定している。ハイブリッド・アプローチの場合には、ＳＴＳ−Ｎリング内の
１つまたはそれ以上のＳＴＳ−１チャネルが、ＡＴＭ／ＶＰリング用に留保され
、残りのＳＴＳ−１チャネルが、従来のＴＤＭトラヒックを搬送するために使用
される。

【００１６】ＳＯＮＥＴインフラストラクチャを通してデータを送るための第２のアプロー
チは、動的パケット転送（ＤＰＴ）と呼ばれる。このアプローチは、ＡＴＭの代
わりに基本的な多重化技術としてＩＰを使用する。ＡＴＭＶＰリング・アプロ
ーチと同様に、ＤＴＰアプローチは、各ＳＯＮＥＴノードのところの現在の搬送
インフラストラクチャの代わりに、ＩＰをベースとするルータを使用する。ＤＰ
Ｔは、リング内のノード間でＩＰデータグラムを搬送するために使用される、空
間再使用プロトコル（ＳＲＰ）と呼ばれる層２プロトコルを定義している。ＳＲ
Ｐを使用することにより、ノードのリングの異なるセクションを横切ってリング
帯域幅を再使用することができる。ＳＲＰ公正アルゴリズム（ＳＲＰ−ｆａ）と
呼ばれる相補型アルゴリズムも、リング・トポロジーの種々のノード間での帯域
幅の公平な共有を行うために定義されている。

【００１７】（発明の概要）従来のＳＯＮＥＴ装置は、相互間動作を行えること、故障から迅速に回復する
ことを含むいくつかの望ましい機能を持っている。ＳＯＮＥＴフレーム形成構造
および定義された搬送および経路オーバヘッド・バイトは、相互間動作機能の基
礎となっていて、故障管理および保護交換のための機構を提供する。しかし、Ｓ
ＯＮＥＴフレーム形成構造、仮想トリビュタリ・アプローチおよびペイロード・
マッピングは、ＳＯＮＥＴ信号階層と一致していないか、またはバースト的な性
質を持っていて、時間により変化する速度を持つ速度でデータを搬送するのにう
まく適合していない。

【００１８】一般的な態様の場合には、本発明は、ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨ光ファイバ・リング
・トポロジーで、音声およびビデオのような等時性トラヒック、およびデータの
ような非等時性トラヒックの両方の追加／除去多重化により、データおよび音声
トラヒックの両方を効率的に搬送するＳＯＮＥＴ技術を使用するための方法およ
び装置を提供する。ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨフレーム構造体（ＳＴＳ−１、ＳＴＭ−
１等）の一部は、（ＳＯＮＥＴ／ＡＤＭに直接、またはその背後で）光学ＳＯＮ
ＥＴ／ＳＤＨリングに接続している多数のノードにより共有される。ＳＯＮＥＴ
／ＳＤＨフレームの固有の列構造は、ノード間の動的チャネル（柔軟な帯域幅チ
ャネル）を定義するために使用される。各動的チャネルには、優先順位、および
そうしたい場合には、最小帯域幅を割り当てることができる。列マッピングのチ
ャネルは、帯域幅への要求に対するアービターとして機能する集中帯域幅マネー
ジャにより、データ・トラヒックに対して動的に変化する。等時性トラヒックお
よび最大努力データ・トラヒックの両方を、ＳＴＳ−１フレームにより搬送する
ことができ、それにより、ＳＴＳ−１フレームのまだ割り当てられていない部分
上で、データ・チャネルの過剰応募および統計的多重化を行うことができる。

【００１９】ある態様の場合には、一般的に、本発明は、一連の固定長フレームが、システ
ムのノード間を移動する通信システムの複数のノード間で通信を行うための方法
である。上記方法は、各フレーム内での固定部分の割当てを含む通信システムの
提供を含む。固定部分は、ノード間で制御情報を送るためのフレームの第１部分
と、ノード間の複数の動的に割り当てられたチャネルを通してデータ・ストリー
ムを送るための第２部分とを含む。システム内の第１ノードのところで、上記方
法は、（１）第２ノードと、受信フレームの第１部分で、上記第２ノードからの
要求データの受信を含む、第３ノードとの間で、動的に割り当てられたチャネル
に対する通信要求の受信と、（２）上記動的に割り当てられたチャネルに対する
フレームの第２部分の一部の割当てと、（３）フレームの第１部分の制御データ
の送信を含む要求への応答の同報通信とを含む。第２ノードのところで、上記方
法は、（１）第１ノードが送信した制御データの受信と、（２）上記動的に割り
当てられたチャネルに割り当てる各フレームの第２部分の一部の決定と、（３）
一連の各フレームの第２部分の上記部分のデータの送信を含む上記動的に割り当
てられたチャネルを通しての第３ノードへのデータ・ストリームの送信とを含む
。

【００２０】上記方法は、下記の機能の中の１つまたはそれ以上を含むことができる。第２ノードと第３ノードとの間の動的に割り当てられたチャネルに対する要求
の受信は、第２ノードと第３ノードとの間で、データ・ストリームを送信するた
めの通信セッションの割当てに対する要求の受信を含む。

【００２１】通信セッションの割当てに対する要求の受信は、上記通信セッションに対する
優先順位の受信を含む。第２ノードと第３ノードとの間の動的に割り当てられたチャネルに対する要求
の受信は、第２ノードと第３ノードとの間の通信に前に割り当てられた通信チャ
ネルの割り当てられた容量の変更に対する要求の受信を含む。

【００２２】上記通信チャネルに対するフレームの第２部分の一部の割当ては、複数の通信
チャネルの割り当てられた容量の修正を含む。固定部分は、ノード間の固定速度チャネルに対して割り当てられる第３の部分
を含む。

【００２３】第３の部分は、フレームの隣接していない列からなる。通信システムは、ＳＯＮＥＴネットワークを含み、各フレームは、同期ペイロ
ード・エンベロープ（ＳＰＥ）を含み、この場合、各フレームの固定部分の割当
ては、各フレームのＳＰＥの一部の割当てを含む。

【００２４】ＳＰＥの一部は、全ＳＰＥであり、１つの仮想トリビュタリ・グループを含む
か、または１つの仮想トリビュタリを含む。通信システムの提供は、さらに、従来のＳＯＮＥＴ仮想トリビュタリへのＳＰ
Ｅの一部の割当てを含む。それにより、ＳＯＮＥＴネットワークの通信容量の一
部は、静的に割り当てられた仮想経路上の従来の通信のために使用される。

【００２５】フレームの第１部分およびフレームの第２部分は、それぞれ、ＳＰＥの列の整
数である。フレームの第２部分の一部の割当ては、ＳＰＥの９バイトの列の整数の割当て
を含む。

【００２６】他の態様の場合には、一般的にいって、本発明は、ＳＯＮＥＴネットワークの
ノード間でデータを送信するための方法である。該方法は、ノード間でデータを
送信するためのＳＯＮＥＴネットワークを通して送信した同期フレームの固定部
分の識別を含むＳＯＮＥＴネットワークの提供を含む。固定部分は、ノード間で
制御情報を送るためのフレームの第１部分と、ノード間の動的に割り当てられた
チャネルを通してデータ・ストリームを送るための第２部分とを含む。上記方法
は、また、ノード間でデータを送信するための複数の通信チャネルの確立、各通
信チャネルと多数の端末ノードとの関連づけを含む。この場合、通信チャネルは
、第２ノードを第３ノードに接続する第１の通信チャネルを含む。上記方法は、
第１ノードのところでの、各通信チャネルに対するフレームの第２部分の一部の
割当ての決定、およびその後での、第１ノードから、１つまたはそれ以上のフレ
ームの第１部分の情報の送信を含む他のノードへの割当ての同報通信を含む。上
記方法は、また、第２および第３の各ノードのところでの一連のフレームの第１
部分の制御情報の受信、第１の通信チャネルに割り当てられるフレームの一部を
決定するための受信制御情報の処理を含む。第２ノードは、ネットワークから第
１のフレームを受信し、送信のために、第３ノードを第１の通信チャネルに割り
当てられる第１のフレームの一部に追加し、第１のフレームをネットワーク上に
送信する。第３ノードは、ネットワークから第１のフレームを受信し、第１の通
信チャネルに割り当てられる第１のフレームの一部からデータを抽出する。

【００２７】上記方法は、また、第１の通信チャネルに割り当てられた容量を変更するため
の、第２ノードから第１ノードへの要求の送信、および第１ノードのところでの
上記要求の受信、通信チャネルに対するフレームの第２部分の割当てへの更新の
決定、および制御情報の割当ての更新をコード化する他のノードへの同報通信を
含むことができる。

【００２８】もう１つの態様の場合には、一般的にいって、本発明は、通信経路により接続
している複数のノードを備える通信システムである。その場合、ノードのうちの
１つは、アービター・ノードであり、その他のノードは、通常のノードである。
上記システムは、通信経路から一連の通信フレームを受信し、通信経路に沿って
通信フレームを送信するためのフレーマを含む。上記システムは、また、各通信
フレーム内の制御情報を識別するための回路、識別した制御情報により、トラヒ
ック・ストリームの選択したものに割り当てられる各通信フレームの一部の割り
当てられた位置および大きさを決定するための回路、および選択したトラヒック
・ストリームに対するデータを、選択したストリームに対する決定した位置のと
ころで、通信フレーム内に挿入するための回路を含む。

【００２９】上記システムは、また、送信する前に、トラヒック・ストリームに対して割り
当てられた大きさを変更する要求を通信フレーム内に挿入するための回路を含む
ことができる。

【００３０】本発明の態様は、下記の利点の中の１つまたはそれ以上を含むいくつかの利点
を持つ。搬送／経路オーバヘッドを含む標準（ＳＴＳ−Ｎ）ＳＯＮＥＴフレーム形成構
造体が保持される。

【００３１】ＳＯＮＥＴＳＴＳ−１フレーム上への仮想トリビュタリ・マッピングの階層
的性質を除去することができる。ＳＯＮＥＴＳＴＳ−１フレームは、ペイロー
ドの８６列に、搬送オーバヘッド（セクションおよびライン・オーバヘッド）の
３つの列を加えたもの、および経路オーバヘッドの１つの列の形をしている１つ
のモノリシックなフレームとして処理することができる。ＳＴＳ−１フレームの
ペイロード部分は、そうしたい場合には、種々のデータ／音声ストリームに割り
当てることができる。ＳＴＳ−３ｃフレームに対して使用することができるペイ
ロード帯域幅は２６０列ある。この場合、セクション／ライン／経路オーバヘッ
ド用の１０列は含まない。同様に、（全部で４３２０列から、搬送および経路オ
ーバヘッドの１６０列を差し引いた後の）ＳＴＳ−４８ｃＳＰＥ内でペイロー
ド用に使用することができる列は４１６０ある。

【００３２】帯域幅割当ての細分性は、仮想コンテナの大きさ、すなわち、ＶＴ１．５（Ｔ
１）、ＶＴ２（Ｅ１）等に制限されない。例えば、ＳＯＮＥＴフレーム（６４＊
９＝５７６ｋｂ／ｓ）の１つの列に等しい割当ての細分性を使用することができ
る。

【００３３】ＳＯＮＥＴ帯域幅の管理は、静的割当てに限定されない。簡単な状態に保つた
めに、また従来の回線交換音声ストリームをサポートするために、静的ＴＤＭ割
当てを維持することができる。

【００３４】ＡＴＭＶＰアプローチと比較すると、オーバヘッドへ喪失する帯域幅はもっ
と少ない。各ＡＴＭセルは、５バイトのセル・ヘッダおよび４８バイトのセル・
ペイロード（ほとんど１０％オーバヘッド）を使用する。ＩＰデータがカプセル
に入っている場合には、例えば、ＬＬＣ／ＳＮＡＰヘッダ（ＲＦＣ１４８３内に
定義されている）により、さらに多くの帯域幅がオーバヘッドに喪失される。対
照的に、本発明は、ＳＴＳ−Ｎフレーム毎に、各動的チャネルに対して１バイト
またはそれ以下のオーバヘッドを使用することができ、動的チャネルにフレーム
内の複数の列を割り当てることができる。これにより、本発明によりＳＴＳ−３
ｃフレームを使用する場合に、オーバヘッドを１％以下にすることができる。

【００３５】全ＳＯＮＥＴフレーム（ＳＴＳ−１、またはＳＴＳ−３ＣまたはＳＴＳ−１２
Ｃ）がＡＴＭセルを搬送するアプローチの場合には、音声および他のＴＤＭトラ
ヒックを、最初に、ＡＴＭに変換しなければならない。そうするためには、追加
の回路が必要になる。また、ＩＰおよびフレーム・リレーのようなパケット・デ
ータ・トラヒックをセグメンテーションおよびリアセンブリ・エンジンによりＡ
ＴＭに変換しなければならない。対照的に、本発明の場合には、ＴＤＭデータを
、フォーマット変換を全然行わないで、ＳＯＮＥＴフレーム内で、従来ＶＴアプ
ローチによりＴＤＭデータを搬送することができ、ＩＰおよびフレーム・リレー
・データを、セグメンテーションおよびリアセンブリを行わないで送信すること
ができる。

【００３６】本発明は、ＩＰを使用する相互ネットワーク通信への自然なアプローチを提供
する。ＬＡＮをマッピングするのに、ＵＮＩ信号法およびＩＬＭＩのようなＡＴ
Ｍプロトコルにより補足されたＬＡＮＥ、ＭＰＯＡのような複雑な相互作業プロ
トコルを必要としない。何故なら、上記プロトコルは、すべてのトラヒックに対
してＡＴＭを使用する現在のアプローチ内に存在するからである。

【００３７】１つのデータ・チャネルを共有する３つまたはそれ以上のノードを持つことに
より、自然な同報通信およびマルチキャスト通信を行うことができる。１つのノ
ードは、チャネルにデータを追加することができ、複数のチャネルは、チャネル
からデータを除去することができる。それ故、ＡＴＭＶＰリング・アプローチ
の際のように、メッシュ状の回路を実行しなくても、イーサネットのような多重
アクセス・メディア用に設計されたプロトコルをサポートすることができる。

【００３８】集中帯域幅アービターにより、統計的多重化および過剰応募を行うことができ
る。ＡＴＭＶＰリング・アプローチの場合には、すべての構成されたＶＰのＰ
ＣＲ（ピークセル速度）の合計がリンク速度より速くなるように、ＶＰを構成す
ることができる。しかし、リング・トポロジーで行われたこのような提供は、１
つまたはそれ以上の上流デバイスが、リングの帯域幅を独占し、それにより下流
のデバイスが全然使用できなくなるという問題がある。また、ベストエフォート
型トラヒック・クラスを使用すると、上流のデバイスが不公平に帯域幅を使用す
る恐れがある。

【００３９】すべてのトラヒックがＩＰデータグラムとして搬送されるアプローチの場合に
は、従来の電話、ビデオおよび他の非ＩＰデータは、ＩＰパケットに変換される
。次に、等時性トラヒックのための遅延および他のサービスの品質ＱＯＳの保証
を、ＩＰフレームワークとして励行しなければならない。本発明においては、等
時性トラヒックは、ＳＯＮＥＴフレーム内で時分割多重化され、それにより保証
された固定データ速度を自然にサポートする。

【００４０】通常のＳＯＮＥＴアクセス／メトロポリタン・ループは、従来のデータ・ネッ
トワークとは異なる、いくつかの非常に重要な特性を持つ。トラヒック・パター
ンは、種々のクライアント・サイトから中央局にほとんど集中する。例えば、リ
ング上の種々のデバイスは、１つのサービス・プロバイダによりサービスを受け
るいくつかの組織へのアクセスを提供する。本発明は、中央管理への自然なアプ
ローチ、明示のアクセスおよび使用制御を提供する。

【００４１】以下の説明および特許請求の範囲を読めば、本発明の他の機能および利点を理
解することができるだろう。（発明の説明）図４について説明すると、１つの実施形態の場合には、多数のＳＯＮＥＴノー
ド４２０（Ａ−Ｄ）が、光リンク４２２を通してＳＯＮＥＴリング４１０に接続
している。光リンク４２２は、ＯＣ−１信号法により、この実施形態の場合には
、ＳＴＳ−１フレーム形成を通して、標準フレーム形成フォーマットにより信号
を搬送する（図２のＳＴＳ−１ブロック２５０およびＯＣ−１ブロック２８０参
照）。他の実施形態の場合には、光リンク４２２は、例えば、ＯＣ−３信号法に
よるＳＴＳ−３フレーム形成、またはＯＣ−１２信号法によるＳＴＳ−１２フレ
ーム形成のような、より高速な標準速度で信号を搬送することができる。以下の
説明においては、ＳＴＳ−３ペイロードのＳＴＳ−１に焦点をあてて説明するが
、このアプローチは、すべてのＳＯＮＥＴ速度に適用することができる。図４の
場合には、ＳＯＮＥＴリング４１０は、ノード間のすべての通信が一方向に送信
されるＵＰＳＲ（一方向経路交換リング）である。他の実施形態の場合には、リ
ング上のノード間の通信が時計方向および反時計方向の両方に行われるＢＬＳＲ
（二方向回線交換リング）のような他のタイプのリングが使用される。

【００４２】ノード４２０間の標準速度仮想トリビュタリ４３２を通してデータを送信する
他に、本発明によれば、ＳＯＮＥＴリング４１０は、ノード間でＴＤＭ（等時性
時分割多重化）チャネル４３４、および動的チャネル４３６を通してデータを送
信する。ＴＤＭチャネル４３４および動的チャネル４３６は、図２に示すＳＯＮ
ＥＴ信号階層内の速度に限定されない。例えば、ＴＤＭチャネル４３４は、ＶＴ
１．５仮想トリビュタリの１．５Ｍｂ／ｓより遅い速度を持つことができる。よ
り詳細に説明すると、ＴＤＭチャネルは、できるだけ少ない１つのＳＴＳ−１列
を使用して、データ速度を５７６Ｋｂ／ｓとすることができる。ＳＯＮＥＴリン
グ４１０を提供した後で、異なるノード間の通信に動的チャネル４３６を反復し
て割り当てることができ、さらに、特定の動的チャネル４３６に割り当てたデー
タ速度を、例えば、ノード間のバースト性通信の時間により変動するデータ速度
を使用することができるようにするために、動的に変更することができる。

【００４３】この実施形態の場合には、ＴＤＭチャネル４３４および動的チャネル４３６は
、そうでない場合には、１つまたはそれ以上の標準仮想トリビュタリを送信する
ために使用されるノード４２０間で送信されるフレームの一部を一緒に使用する
ことにより、標準ＶＴトラヒックと共存する。例えば、ＴＤＭチャネルおよび動
的チャネルは、一緒に、ＳＴＳ−１フレーム内で１つのＶＴグループを使用する
ことができ、それにより、フレーム内の他のＶＴグループと共存し、ＳＴＳ−１
フレームが、ＳＴＳ−３またはもっと高速なフレームに多重化される場合には、
他のＳＴＳ−１と共存する。他の方法としては、ＴＤＭチャネルおよび動的チャ
ネルは、ＳＴＳ−１フレームの全ＳＰＥ、またはＳＴＳ−３フレームの全ＳＰＥ
−３を使用することができる。他の実施形態の場合には、すべてのノードまたは
いくつかのノード４２０を、ＴＤＭチャネル４３４、動的チャネル４３６または
ＴＤＭチャネルと動的チャネルのミックスしたものの専用とすることもできる。

【００４４】ＴＤＭチャネルおよび動的チャネルを動的に管理するために、リングが提供さ
れた時に１つのノード４２０がアービター・ノードに割り当てられる。ＴＤＭチ
ャネルおよび動的チャネルを使用する残りのノードは、クライアント・ノードで
ある。図４の場合には、ノードＡはアービター・ノードであり、残りのノードは
クライアント・ノードである。特定のノード間の通信に対する動的チャネルの割
当ての要求は、クライアント・ノードからアービターに送られる。アービターは
、特定のノードに動的チャネルを割り当て、動的チャネルに対して割り当てられ
た速度を調整することにより要求に応答する。

【００４５】図５Ａについて説明すると、ＴＤＭチャネル４３４および動的チャネル４３６
（図４）は、標準ＳＴＳ−Ｎフレーム形成構造体を使用する。図５に示すように
、この実施形態の場合には、全ＳＴＳ−１ＳＰＥ（同期ペイロード・エンベロ
ープ）３３０は、ＳＴＳ経路オーバヘッド３４０用に使用する１つの列を除いて
、動的フレーム５３０のために使用される。動的フレーム５３０は、ＴＤＭチャ
ネルおよび動的チャネルおよびその関連オーバヘッドを含む。すでに概略説明し
たように、他の実施形態の場合には、ＴＤＭチャネルおよび動的チャネルを搬送
するために、もっと大きいＳＴＳ−Ｎフレームが使用される。図５Ｂに示すよう
に、これらの他の実施形態の場合には、動的フレーム５３０は、全ＳＴＳ−Ｎ
ＳＰＥ５６０より小さなものを使用する。通常、動的フレーム５３０は、例えば
、それぞれが１２列の１つまたはそれ以上のＶＴグループにより、全ＳＴＳ−１
ＳＰＥまたはＳＴＳ−ＮＳＰＥより小さなものを使用する。しかし、動的フ
レームの大きさが小さくなるにつれて、オーバヘッド専用の動的フレームの最小
部分は増大する。動的フレームの大きさが１２列である場合には、オーバヘッド
は、動的フレームの少なくとも１／１２またはほぼ１０％になる。

【００４６】図５Ａおよび図５Ｂの場合には、ＳＴＳフレームのセグメントは、論理的に連
続している列となっている。通常、種々のセクションの列は、物理的にインター
リーブしている。例えば、ＴＤＭチャネルの列を、フレーム全体を通して均等に
配分することができる。

【００４７】図５Ａの場合には、ＳＴＳ−１ＳＰＥ３３０は、ＴＤＭチャネルおよび動的
チャネルを搬送するために使用する動的フレーム５１０を含む。ＳＴＳＳＰＥ
フレームの標準部分を使用することにより、標準ＳＯＮＥＴ装置との互換性を維
持することができる。例えば、ＳＯＮＥＴリング４１０（図４）上のすべてのノ
ード４２０は、動的フレーム５１０の内部構造を認識する必要はない。動的フレ
ーム内で特定のチャネルを端末処理するノード、およびアービター・ノードだけ
が構造を認識すればよい。例えば、ＳＴＳ−１２ＳＯＮＥＴフレームの場合に
は、特定のＳＴＳ−３を、本明細書で説明したように動的に管理することができ
、一方、他のＳＴＳ−３ｃは、ＡＴＭトラヒックまたは従来のＶＴトラヒックを
含むことができる。

【００４８】さらに、図５Ａについて説明すると、動的フレーム５１０は３つのセクション
を含む。この実施形態の場合には、３つの列からなる動的フレーム・オーバヘッ
ド・セクション５２０は、ノード４２０とアービター・ノードとの間で、動的帯
域幅管理情報を搬送するために使用される。例えば、クライアント・ノードから
の帯域幅に対する要求、およびアービター・ノードからの応答は、動的フレーム
・オーバヘッド・セクション５２０を通る。他の実施形態の場合には、これらの
セクションおよびセクション内のフィールドのバイト位置は異なる。

【００４９】第２のセクション、ＴＤＭセクション５３０は、ノード間で統計的に構成され
た等時性回路用に使用される。他の実施形態の場合には、ＴＤＭセクション５３
０は、１つのＶＴ１．５の最小細分性による、従来の仮想トリビュタリ多重化の
ために留保される。もう１つの実施形態の場合には、ＴＤＭセクション５３０は
、１列の単位で割り当てられる回路を含む。どちらの実施形態の場合でも、ＴＤ
Ｍトラヒックの列の数は、固定速度チャネルの静的提供により決まる。

【００５０】第３のセクション、弾性セクション５４０は、動的に割り当てられ、通常、バ
ースト性データを搬送するチャネルを搬送し、それにより、その速度での変動を
収容するためのその速度の動的割当てから利益を受ける。弾性セクション５４０
は、動的チャネルの固定数を含むように提供される。何時でも、各動的チャネル
は、弾性セクション５４０のゼロまたはそれ以上の列を割り当てられ、２つまた
はそれ以上のノード４２０間の通信用に使用される。各動的チャネルは、動的フ
レーム・オーバヘッド・セクション５２０内の特定の制御チャネルと関連する。

【００５１】フレーム・オーバヘッド・セクションは、フレーム内で搬送される種々のＴＤ
Ｍチャネル用の、ＶＴ関連情報を搬送するために留保されたバイトを含む。ＯＡ
Ｍ＆Ｐチャネル５２８、動的フレーム・オーバヘッド・セクション５２０の最後
のバイトは、ＯＡＭ＆Ｐメッセージ送信用に留保される。ノードの特定のペア間
の通信用の特定の動的チャネルの割当てに対する要求および応答は、ＯＡＭ＆Ｐ
メッセージ送信チャネルを通して送信される。制御チャネル５２４は、種々のノ
ードからアービター・ノードへの割当てチャネルの容量、およびアービターから
ノードへの各動的チャネル用の割当て容量の表示を修正するための要求を送信す
るために使用される。１つの制御チャネル５２４は、弾性セクション５４０内の
各動的チャネルに関連する。ＶＰオーバヘッド・バイト５２２とＯＡＭ＆Ｐチャ
ネル５２８との間の動的フレーム・オーバヘッド５２０の一部は、等しい大きさ
の制御チャネル５２４のシーケンスを保持する。この実施形態の場合には、各制
御チャネル５２４の大きさは８ビットで、それにより、３列×９行のオーバヘッ
ド・セクション５２０内で、最大２５＝３＊９−２のバースト性チャネル用の制
御チャネルを提供する。他の実施形態の場合には、各制御チャネル毎に異なる数
のビットを使用することができる。例えば、６ビット制御チャネルは、３つのオ
ーバヘッド列内で、３３のバースト性チャネルを提供する。また、例えば、最も
大きいＳＴＳ−Ｎフレームを使用している他の実施形態の場合には、動的フレー
ム・オーバヘッド・セクション５２０は、もっと多くの制御チャネルを収容する
ために、追加の列を使用する。

【００５２】さらに、図５Ａについて説明すると、各制御チャネル５２４は、２つのセクシ
ョン、すなわち、要求セクション（ＲＥＱ）５２６および許可セクション（ＧＮ
Ｔ）５２７を含む。ＲＥＱ５２６は、アービターからの対応するバースト性チャ
ネル用の追加の帯域幅を要求するために、クライアント・ノード４２０（図４）
により設定される。ＧＮＴ５２７は、要求したチャネルに対して帯域幅を許可す
るために、アービター・ノードにより設定される。ＲＥＱおよびＧＮＴ内の数値
はコード化され、それにより、制御チャネル用に必要なビットの数が低減する。
制御チャネル５２４がビット８であるこの実施形態の場合には、ＲＥＱ５２６は
３ビットであり、ＧＮＴ５２７は５ビットであり、ＲＥＱおよびＧＮＴの数値は
下記のようにコード化される。

【００５３】ＲＥＱ要求した帯域幅０００帯域幅要求なし００１１列割当て解除０１０３列割当て解除０１１６列割当て解除１００１追加列割当て１０１３追加列割当て１１０６追加列割当て１１１１０追加列割当てＧＮＴ許可された帯域幅０００００帯域幅割当てなし００００１−１１１１０割り当てられた列の数の数値１１１１１そのチャネルに割り当てられた使用できるすべての列他の実施形態は、ＲＥＱおよびＧＮＴの異なるコード化を使用し、これらのフ
ィールドに異なる数のビットを割り当てることができる。

【００５４】図７について説明すると、システムの動作は、いくつかのステップを通して進
行する。最初に、ＳＯＮＥＴリング４１０が、標準ＳＯＮＥＴ提供技術により提
供される（ステップ７１０）。このステップの終わりに、各ノード４２０は、自
分が受信するＳＴＳフレーム内の動的フレーム５２０を識別することができる。
次に、動的フレームを使用して通信に参加するノードのノードＩＤが決定され、
ＴＤＭチャネルおよび動的チャネルの他の初期構成が行われる構成ステップが実
行される（ステップ７２０）。構成ステップが終了した後で、ノードは、構成ス
テップで設定されたＴＤＭチャネル、および動的チャネルを通して通信すること
ができる。動作中、時々、ノードは、現在のチャネルに割り当てられた帯域幅の
変更を要求する帯域幅割当てステップ（ステップ７３０）、または１つのチャネ
ルが特定のノード間の通信に割り当てられるか、またはもはや必要がない場合に
は、現在のチャネルが解放されるチャネル割当てステップをスタートすることが
できる。

【００５５】図８について説明すると、ＳＯＮＥＴリング４１０を提供中、各ノード４２０
は、自分が受信する各ＳＴＳフレーム内の動的フレーム５２０を識別するために
必要な情報を受信する（ステップ８１０）。この情報は、例えば、中央提供ノー
ドから各ノードへのＳＯＮＥＴデータ通信チャネル（ＤＣＣ）を通して制御情報
を送信することにより、標準ＳＯＮＥＴ提供技術を使用してノードに送信される
。

【００５６】図９について説明すると、各ノードが、そのノードに到着するＳＴＳフレーム
内の動的フレームを識別できるようになると、ノードは構成ステップ７２０がス
タートする。このステップ中、ノードは、ＯＡＭ＆Ｐチャネル５２８および制御
チャネル５２４を通してメッセージを交換する。最初に、各ノード４２０は、こ
のノードに対するＳＯＮＥＴリング４１０上の一意の数字の識別子である、その
ノードＩＤを決定する（ステップ９１０）。このステップの最初のところで、例
えば、リングの提供中またはその前に、アービター・ノードはすでに選択されて
いる。ノードＩＤは、所定の方向にリングを横切って、１からスタートして、ア
ービター・ノードに対して順次割り当てられ、ノードのシーケンス番号が増大す
る。この実施形態の場合には、アービター・ノードは、ＯＡＭ＆Ｐチャネル５２
８を通して、その隣接ノードにＩＤ割当てメッセージを送信する。隣接ノードは
、上記メッセージを受信して、そのノードＩＤを割り当てる。次に、その隣接ノ
ードは、メッセージ内のＩＤを増大して、そのメッセージをその隣接ノードに転
送する。このプロセスは、リング全体の横断が終了し、アービター・ノードが、
最後のノードからＩＤ割当てメッセージを受信するまで継続して行われる。この
実施形態の場合には、ＳＯＮＥＴリング４１０の横断は、動作チャネルの方向に
行われる。二方向リングを使用する他の実施形態の場合には、従来どおり、リン
グの横断方向は時計方向である。他の実施形態は、ノードに一意の識別子を割り
当てるために、他のアプローチを使用することができる。例えば、提供段階中ま
たはその前にＩＤを割り当てることもできる。

【００５７】構成の次のステップにおいて、アービター・ノードは、動的フレームの構造に
関する情報を、ＯＡＭ＆Ｐチャネル５２８を通して、クライアント・ノードに送
信する（ステップ９２０）。この情報は、動的フレーム・オーバヘッド・セクシ
ョン５２０（図５参照）の大きさ、動的チャネルの数、および各制御チャネル５
２４の大きさを含む。アービターは、また、ＴＤＭチャネルの数、その割当て速
度、およびチャネルの端末ノードを含む、ＴＤＭチャネル４３４に関連する静的
情報を送信する。ＴＤＭチャネルおよび動的チャネルが、例えば、チャネルが同
報通信に使用される場合には、３つまたはそれ以上の端末ノードを持つことがで
きることに留意されたい。ＴＤＭチャネルに関連する静的情報は、ＴＤＭセクシ
ョン５３０の大きさ、またはＴＤＭチャネルの数および大きさから、大きさを計
算するための各ノードの十分な情報を含む。動的フレーム５１０内の残りの空間
は、弾性セクション５４０用に使用される。

【００５８】そうしたい場合には、構成の次のステップにおいて、アービター・ノードは、
多数の動的チャネル４３６を、特定のノードを連結するために割り当てる（ステ
ップ９３０）。このプロセスは、アービター・ノードによる、各ノードへのそれ
が端末処理される動的チャネルの通知、および各動的チャネルへの最初のデータ
速度の割当ての提供を含む。上記割当ては、動的フレームの列の単位で行われる
。ある動的チャネルに、最初に、容量の割当てを行わないこともできることに留
意されたい（ゼロ列）。クライアント・ノード４２０は、ＴＤＭセクション５３
０の終わりを決定することにより、動的チャネルのスタート列を計算し、次に、
ＴＤＭセクションの終わりに対するそのチャネルの割当てのスタートを決定する
ために、より小さな識別番号を持つすべての他の動的チャネルの列の割当て数を
合計する。

【００５９】図７について説明すると、提供（ステップ７１０）および構成（ステップ７２
０）の後で、各ノードは、どのＴＤＭチャネルおよび動的チャネルがそのノード
で端末処理されるのか、動的フレームのどの部分がこれら各チャネルに割り当て
られるのかを知る。

【００６０】動作中、各ノード４２０は、ＴＤＭチャネルおよび動的チャネルに対して、追
加／除去マルチプレクサとして機能する。すなわち、ノードは、そのノードで端
末処理されるＴＤＭチャネルおよび動的チャネル用のデータを抽出し、出力デー
タをこれらのチャネル用のリング上で多重化する。ノードが受信した構成情報に
基づいて、各ノードは、ＴＤＭチャネルおよび動的チャネルが、そのノードのと
ころで追加／除去されるのを知る。

【００６１】動作中、前に割り当てたチャネルの帯域幅を再割当てすることができる（ステ
ップ７３０）。図１０について説明すると、クライアント・ノードは、動的チャ
ネルに関連する制御チャネル５２４（図５Ａ）のＲＥＱ５２６内に、適当な値を
設定することにより、特定の動的チャネルに対する帯域幅を要求する（ステップ
１０１０）。ＲＥＱ値を含むフレームは、クライアント・ノードからアービター
・ノードに送信され、このアービター・ノードはＲＥＱ値を抽出する。次に、ア
ービター・ノードは、要求を受け入れるために、１つまたはそれ以上の動的チャ
ネルへの割当てを増減する方法を決定する（ステップ１０２０）。次に、アービ
ター・ノードは、対応する制御チャネル５２４のＧＮＴ５２７の値の割当ての変
更を表示し、リングを通して、ＧＮＴ値を含むフレームを送信することにより上
記変更を同報通信し、それにより、上記変更をすべての他のノードに同報通信す
る（ステップ１０３０）。例えば、クライアント・ノードは、動的チャネルＪに
対して１列の追加を要求することができる。それに応じて、アービターは、チャ
ネルＪに対する割当てを１だけ増大し、同時に、他のある動的チャネルＩに対す
る割当てを１だけ低減することができる。このようにして、弾性セクション５４
０が全部割り当てられた場合には、チャネルＪからチャネルＩに割当ての１列を
移すことにより、全割当てが維持される。

【００６２】あるチャネルに割り当てられた帯域幅の増大についての要求は、そのチャネル
で端末処理される（すなわち、追加／除去する）任意のノードにより行うことが
できる。要求を行うノードは、適当な制御チャネルに対してＲＥＱビットを設定
し、アービターにそのＲＥＱビットを保持している動的フレームを送信する。リ
ング上の要求を行っているノードの位置により、そのチャネルで端末処理される
他のノードは、それがアービターに到着する前に要求を見ることができ、ＲＥＱ
ビットを修正することができる。通常、帯域幅を変更するためにＲＥＱを傍受す
るノードは、要求を増大するために、（または、帯域幅の低減を要求する数値を
低減するために）ＲＥＱを修正することができるが、帯域幅に対する要求を低減
することはできない。このようにして、アービターに最も近いノードだけが、あ
る他のノードなしで、あるチャネルに対する帯域幅を低減するように要求するこ
とができ、要求を変更または無効にする機会を持つそのチャネルを端末処理する
ことができる。

【００６３】各チャネルは、そのチャネルで端末処理されるノードに対応する、一組の２つ
またはそれ以上のノードＩＤと関連する。特定のチャネルで終わっているノード
は、実際に、一組のサブチャネルに対してデータを送信するために、そのチャネ
ルを使用することができる。そのチャネルを追加または除去しないノードは、通
常、サブチャネルを知らないか、またはチャネル上でこれらのサブチャネルが、
どのように多重化されるのかを知らない。このようにして、必要なチャネルの数
は、一意の組の端末ノードの数に関連するが、ノード間で行われる通信セッショ
ンのベースとなっている数には関連しない。

【００６４】アービターは、すべての能動ＴＤＭチャネルおよび動的チャネルのデータベー
スを維持する。より詳細に説明すると、各動的チャネルに対して、アービターは
、そのチャネルに対するすべての端末ノード、およびそのチャネルに対する現在
の割当てのリストを維持する。

【００６５】動的チャネルは、それぞれ、優先順位に関連する。アービターは、あるチャネ
ルに対する割当てを増減する要求を提供している場合に、動的チャネルに対して
速度を再割当てする際にこれらの優先順位を使用する。特定のチャネルで端末処
理されているノードの各組に対して、優先順位のリストが維持される。各優先順
位には、一意のチャネル番号が割り当てられる。

【００６６】図７について説明すると、制御チャネルのＲＥＱビットを使用して、動的チャ
ネルに対する帯域幅の変更を要求する他に（ステップ７３０）、ノードは、また
、１つまたはそれ以上の他のノードとの新しい通信チャネルを確立するために、
アービターに要求を送信することができる。そのセッションを終了するための一
組のノードを識別する他に、要求は、そのセッションに対する優先順位を識別す
る。以下に説明するように、この要求をしても、そのセッションに新しい動的チ
ャネルが割り当てられるとは限らない。

【００６７】図１１について説明すると、要求しているノードは、ＯＡＭ＆Ｐチャネルを通
して、アービターへの新しい通信セッションを確立するための要求を送る（ステ
ップ１１１０）。この要求は、セッションの端末ノードおよびセッションの優先
順位を識別する。アービター・ノードは上記要求を受信し、最初に、その要求が
同じ端末ノード、およびすでに割り当てられた動的チャネルと同じ優先順位を持
っているかどうかを判断する（ステップ１１２０）。そうでない場合には、アー
ビター・ノードは通信セッションに現在割り当てられていない、次に使用できる
チャネル番号を入手し、０のサブチャネル番号を新しいストリームに割り当て、
その割当てをＯＡＭ＆Ｐチャネルを通して要求しているノードに送信する（ステ
ップ１１３０）。要求した端末ノードおよび優先順位が、すでに割り当てられた
動的チャネルと同じである場合には、アービター・ノードは、新しいサブチャネ
ル番号を新しいストリームに割り当て、その割当てを、ＯＡＭ＆Ｐチャネルを通
して要求しているノードに送信する（ステップ１１４０）。サブチャネル番号は
、リング上で「見ること」はできないもので、共通の動的チャネル上の個々のサ
ブチャネル上で、それらに対してトラヒック・ストリームを正しく多重化し、デ
マルチプレックスするために端末ノードに送信されるだけである。

【００６８】ノードは、また、ある動的チャネルにすでに割り当てられた通信ストリームを
、割当てから外すように要求することもできる（ステップ１１５０）。アービタ
ー・ノードは、そのストリームに対するサブチャネルを割当てから外す（ステッ
プ１１６０）。その動的チャネル上に残りのサブチャネルがない場合には、その
後で、異なる端末ノードおよび優先順位を含む要求に対する動的チャネルを再使
用することができる。

【００６９】ある動的チャネルに通信セッションが割り当てられると、ノードは、上記ＲＥ
Ｑ／ＧＮＴアプローチにより、関連チャネルに対する帯域幅割当てを増減するこ
とができる（ステップ７３０）。

【００７０】図６について説明すると、本発明によれば、ＳＯＮＥＴノード４２０（図４）
は、いくつかの構成要素を含む。ＳＯＮＥＴフレーマ６１０は、光リンク４２２
に接続していて、この光リンクは、このノードを隣接ノードに接続している。Ｓ
ＯＮＥＴフレーマ６１０は、ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨ規格が規定しているように、１
２５マイクロ秒ＳＴＳ−１フレームに、同期バイト多重化／デマルチプレクッス
を行う。ＳＯＮＥＴフレーマ６１０は、受信クロック（ＲｘＣ）を抽出し、受信
したフレームに対して、ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨオーバヘッド処理（セクション／ラ
イン・オーバヘッド）を行う。ＳＯＮＥＴフレーマは、同期ペイロード・エンベ
ロープ（ＳＰＥ）を抽出し、ＳＰＥバイト・ストリームをＲｘバス６１２上に置
く。ＳＯＮＥＴフレーマ６１０は、また、Ｒｘバス６１２上のバイト・ストリー
ムのペイロード部分を処理する目的で、バックエンド回路をトリガーするために
、ＳＰＥスタート信号を発生する。ＳＯＮＥＴフレーマ６１０は、また、ＶＴポ
インタを計算し、入力仮想トリビュタリの処理をトリガーするためにＶＴスター
ト信号を発生する。

【００７１】バックエンド回路は、ＴＤＭ受信（Ｒｘ）プロセッサ６２２およびＴＤＭ送信
（Ｔｘ）プロセッサ６２４を含む。スロット・テーブル６２６は、このノードの
ところで追加／除去される、ＴＤＭチャネルの位置を識別するデータを保持する
。ＴＤＭ受信（Ｒｘ）プロセッサ６２２は、ＴＤＭチャネルを、ＴＤＭ送信（Ｔ
ｘ）プロセッサおよびＴＤＭトリビュタリ・プロセッサ６４２に送る。ＴＤＭト
リビュタリ・プロセッサ６４２は、インターフェースをＴＤＭチャネル４３４に
提供する。ＴＤＭ送信（Ｔｘ）プロセッサ６２４は、ノードを通過するＴＤＭチ
ャネル（すなわち、ノードのところで追加／除去されないＴＤＭチャネル）、お
よびＴＤＭトリビュタリ・プロセッサ６４２からのＴＤＭチャネルを多重化する
。多重化されたＴＤＭデータは、送信（Ｔｘ）バス６１４に送信され、次に、Ｓ
ＯＮＥＴフレーマ６１０に送信され、出力光リンク上で多重化される。動的チャ
ネル・データは、Ｒｘバス６１２からＲｘパケット・プロセッサ６３２に送られ
、このＲｘパケット・プロセッサ６３２は、フレームの弾性セクションを抽出す
る。Ｒｘパケット・プロセッサ６３２は、そのノードで端末処理されるチャネル
を、インターフェースを動的チャネル４３６に提供するパケット・プロセッサ６
４４に送る。パケット・プロセッサ６４４は、バッファおよび適当な待ち行列形
成、スケジュール作成および入力および出力パケット・トラヒックを処理するた
めに必要な、規制プロセスを実行するための他の機構を含む。Ｔｘパケット・プ
ロセッサ６３４は、このノードのところで追加／除去されない動的チャネルと、
パケット・プロセッサ６４４からＴｘバス６１４に、次に、ＳＯＮＥＴフレーマ
６１０上に送信される動的チャネルを多重化する。ＳＯＮＥＴフレーマで、それ
は出力光リンク上に多重化される。

【００７２】他の実施形態は、他のタイプのネットワーク内で上記のアプローチを使用する
。例えば、光通信経路ではなく、電気通信経路をノードに接続することができる
。また、リング・アーキテクチャでなくても、本発明のアプローチを使用するこ
とができる。例えば、標準速度フレーム内で動的チャネルを送信する類似のアプ
ローチを、分岐信号分配アーキテクチャで使用することができる。また、上記説
明は、標準ＳＯＮＥＴフレーム（例えば、ＳＴＳ−１、ＳＴＳ−３ｃ等）に関す
るものであるが、上記アプローチは、他の固定速度多重化システムで、バースト
性通信を行う際にも直接適用することができる。

【００７３】今迄本発明を詳細に説明してきたが、上記説明は、本発明の特定の実施形態を
説明するためのものであって、添付の特許請求の範囲により定義する本発明の範
囲を制限するものでないことを理解されたい。他の態様、利点および修正は、特
許請求の範囲に含まれる。

【図面の簡単な説明】

【図１】リング上のノードに追加／除去マルチプレクサを備えるＳＯＮＥ
Ｔリングを示すブロック図。

【図２】ＳＯＮＥＴ信号の階層を示す概念図。

【図３】複数の仮想トリビュタリからの信号を多重化するＳＯＮＥＴＳ
ＴＳ−１フレームを示す概念図。

【図４】帯域幅がリング上のアービターにより動的に管理されるＳＯＮＥ
Ｔリングを示すブロック図。

【図５Ａ】動的に管理されるセクションを含むＳＯＮＥＴＳＴＳ−１フ
レームを示す概念図。

【図５Ｂ】動的に管理されるセクションを含むＳＯＮＥＴＳＴＳ−Ｎフ
レームを示す概念図。

【図６】ノードの構成要素を示すブロック図。

【図７】システムの全動作を示すフローチャート。

【図８】供給ステップを示すフローチャート。

【図９】構成ステップを示すフローチャート。

【図１０】帯域幅割当て工程を示すフローチャート。

【図１１】チャネル割当て工程を示すフローチャート。

【手続補正書】

【提出日】平成１５年５月２１日（２００３．５．２１）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＯ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者ラガワン、ラムジアメリカ合衆国 02451 マサチューセッツ州ウォルサムスターンズヒルロード 2112 Ｆターム(参考） 5K028 AA11 BB08 CC06 DD03 EE03 KK01 KK35 LL02 LL11 MM12 MM16 NN01 RR01 【要約の続き】れていない部分上で、データ・チャネルの過剰応募および統計的多重化を行うことができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ノード間で制御情報を送信するためのフレームの第１部分と
、前記ノード間で動的に割り当てた複数のチャネルにわたってデータ・ストリー
ムを伝達するための第２部分とを有した固定部分の、各フレーム内での割当てを
含む通信システムを提供するステップと、前記システムの第１ノードにおける、（１）受信フレームの前記第１部分にお
いて第２ノードから要求データの受信するステップを含む、第２ノードと第３ノ
ードとの間にて動的に割り当てられたチャネルに対する通信要求を受信するステ
ップと、（２）前記動的に割り当てられたチャネルに前記フレームの前記第２部
分の一部を割り当てるステップと、（３）フレームの第１部分での制御データの
送信を含む前記要求への応答を同報通信するステップと、前記第２ノードにおける、（１）前記第１ノードが送信した前記制御データを
受信するステップと、（２）前記動的に割り当てられたチャネルに割当てられた
前記各フレームの前記第２部分の一部を決定するステップと、（２）一連の各フ
レームの前記第２部分の前記部分でのデータ送信を含む、前記動的に割り当てら
れたチャネルを通しての第３ノードへのデータ・ストリームを送信するステップ
とからなる、一連の固定長のフレームがシステムのノード間で送信される通信シ
ステムの複数ノード間での通信方法。
【請求項２】前記第２ノードと前記第３ノードとの間で前記動的に割り当
てられたチャネルに対する要求を受信するステップは、前記第２ノードと前記第
３ノードとの間でデータ・ストリームを送信するための通信セッションの割当て
の要求を受信するステップを有する請求項１に記載の方法。
【請求項３】前記通信セッションの割当ての要求を受信するステップは、
前記通信セッションに対する優先順位を受信するステップを有する請求項１に記
載の方法。
【請求項４】前記第２ノードと前記第３ノードとの間で前記動的に割り当
てられたチャネルに対する要求を受信するステップは、前記第２ノードと前記第
３ノードとの間での通信に事前に割り当てられた通信チャネルの割当て容量を変
更する要求を受信するステップを有する請求項１に記載の方法。
【請求項５】前記通信チャネルに前記フレームの前記第２部分の一部を割
り当てるステップは、複数の通信チャネルの割当て容量を修正するステップを有
する請求項１に記載の方法。
【請求項６】前記固定部分は前記ノード間の固定速度チャネルに割り当て
られる第３部分を有する請求項１に記載の方法。
【請求項７】前記通信システムにはＳＯＮＥＴネットワークを含み、各フ
レームには同期ペイロード・エンベロープ（ＳＰＥ）を含み、各フレームの固定
部分を割り当てるステップには各フレームのＳＰＥの一部の割当てを含む請求項
１に記載の方法。
【請求項８】前記ＳＰＥの一部は全ＳＰＥである請求項１に記載の方法。
【請求項９】前記ＳＰＥの一部は仮想トリビュタリ・グループを含む請求
項１に記載の方法。
【請求項１０】前記通信システムを提供するステップは、前記ＳＯＮＥＴ
ネットワークの通信容量の一部を静的に割り当てられた仮想経路を通して従来の
通信にて使用すべく従来のＳＯＮＥＴ仮想トリビュタリへ前記ＳＰＥの一部を割
り当てるステップをさらに有する請求項１に記載の方法。
【請求項１１】前記ＳＰＥの一部が仮想トリビュタリを含む請求項１に記
載の方法。
【請求項１２】前記フレームの前記第１部分および前記フレームの前記第
２部分が、前記ＳＰＥの列の各整数である請求項１に記載の方法。
【請求項１３】前記フレームの前記第２部分の一部が、前記ＳＰＥの９バ
イトの列の整数を割り当てるステップを含む請求項１に記載の方法。
【請求項１４】ノード間でデータを送信するためのＳＯＮＥＴネットワー
クにわたり送信した同期フレームにあり、前記ノード間にて制御情報を送信する
ための第１部分と前記ノード間の動的に割り当てられたチャネルにわたりデータ
・ストリームを送信するための第２部分とをふくむ固定部分の識別を含むＳＯＮ
ＥＴネットワークを提供するステップと、前記ノード間でデータを送信するための複数の通信チャネルを確立し、第２ノ
ードを第３ノードに接続する第１の通信チャネルを有した各通信チャネルと複数
の端末ノードとを関連づけるステップと、第１ノードにおいて、複数の各通信チャネルに対する前記フレームの第２部分
の一部の割当てを決定するステップと、第１ノードから、１つ以上のフレームの第１部分での情報の送信を含み、前記
他のノードへの前記割当てを同報通信するステップと、前記第２および前記第３の各ノードのところでの、一連のフレームの前記第１
部分の制御情報を受信し、前記第１の通信チャネルに割り当てられるフレームの
一部を決定するための前記受信制御情報を処理するステップと、前記第２ノードにおちえ、前記ネットワークから第１のフレームを受信し、前
記第３ノードに送信するために、第１の通信チャネルに割り当てられる前記第１
のフレームの一部にデータを追加し、前記第１のフレームをネットワーク上に送
信するステップと、前記第３ノードにおいて、前記ネットワークから前記第１のフレームを受信し
、前記第１の通信チャネルに割り当てられる前記第１のフレームの一部から前記
データを抽出するステップとからなる、ＳＯＮＥＴネットワークのノード間でデ
ータを送信するための方法。
【請求項１５】前記第１の通信チャネルの割当て容量を変更するために、
前記第２ノードから前記第１ノードへ要求を送信するステップと、前記第１ノードにおいて前記要求を受信し、前記通信チャネルに対する前記フ
レームの前記第２部分の割当てへの更新を決定し、制御情報を、前記割当てへの
更新をコード化する前記他のノードに同報通信するステップとを含む請求項１４
に記載の方法。
【請求項１６】通信経路により接続している複数のノードからなる通信シ
ステムであって、前記ノードの中の１つのノードがアービター・ノードであり、
各ノードが、前記通信経路から一連の通信フレームを受信し、前記通信経路に沿って前記通
信フレームを送信するためのフレーマと、前記各通信フレーム内で制御情報を識別するための回路と、前記識別した制御情報により、割当て位置，およびトラヒック・ストリームの
中から選択した１つに割り当てられる各通信フレームの一部の大きさを決定する
ための回路と、前記選択したストリームに対する前記決定した位置のところで、前記選択した
トラヒック・ストリーム用のデータを前記通信フレーム内に挿入するための回路
とを含む通信システム。
【請求項１７】送信の前に、前記通信フレーム内の前記トラヒック・スト
リームに対する前記割当ての大きさを変更するための要求を挿入するための回路
を備える請求項１６に記載の通信システム。