JP2005505987A - Sdh/sonetフレームをイーサネットフレームに変換するための方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
本発明は、引用してその全体を本明細書に援用する2001年8月24日付けの米国特許仮出願第60/314,801号の優先権を主張する。
【技術分野】
【0002】
本発明は、ネットワークスイッチング・アーキテクチャに関し、より詳しくはSDH/SONETフレーミングのイーサネットフレーミングへのマッピング又は変換、及びその逆方向のマッピング又は変換に関する。
【背景技術】
【0003】
多くのメトロポリタンエリアネットワーク(MAN)及び広域ネットワーク(WAN)は、時分割多重方式(TDM)同期式光ファイバ網(SONET)ネットワークアーキテクチャ又は同期ディジタルハイアラキ(SDH)ネットワークアーキテクチャを利用している。対照的に、多くの構内情報通信網(LAN)はイーサネットネットワークアーキテクチャを利用している。
【0004】
SDH/SONET標準は、元々ボイスネットワークで用いるために発達した。SDHは、北米で発達したSONET標準と実質的に同一のヨーロッパ版標準である。SDH/SONETは、コネクション型同期式TDM回線交換技術を含んでいる。SDH/SONET構成のネットワークは、同一のクロックドメインで動作する(例えば、ネットワークの全ての部分がプライマリクロックを基準としている)。このネットワークは、各回線に固定帯域幅タイムスロットを割り当てる。SDH/SONETアーキテクチャは、スイッチ内のポート間にエンドツーエンドパスを確立する物理回線構成が存在するという点で、コネクションに基づいたプロトコルである。SDH/SONETネットワーク内を伝わる複数信号におけるデジタル伝送は、同一の速度で行われるが、任意の2つの信号伝送間には、伝送システム内での時間遅れ又はジッタに起因する位相差が発生することがある。
【0005】
イーサネットは主としてデータネットワークとして発達した。SDH/SONETとは対照的に、イーサネットは、コネクションレス型衝突検知多重アクセス/衝突検出(CSMA/CD)パケットスイッチング技術である。イーサネットアーキテクチャは、SDH/SONETアーキテクチャのような単一クロックドメインには依存しない。イーサネットアーキテクチャは、データを含んだ一連のパケットをネットワーク上で送信する。パケットを送る必要があれば、送信機はパケットを随時送信しようとする。イーサネットアーキテクチャは、パケットがネットワーク内のノードからノードへ物理或いは論理回線を確立することなく伝わるという意味においてもコネクションレス型である。エンドツーエンドパスは、「ブリッジング」とよばれる処理を介して発見される。イーサネットは、基本的に構内情報通信網(LAN)技術である。
【0006】
SDH/SONETネットワークは、信頼性の高い、保証された利用可能帯域幅の低ジッタ接続を提供する。これら特徴は、ボイス品質ネットワークに必要なものである。しかし、SDH/SONETは帯域幅の点で非効率的であり、他の多くのネットワークアーキテクチャに比べてオーバヘッドが多くなる。対照的に、イーサネットネットワークは、より信頼性が低い、ベストエフォート式転送の低コスト帯域幅接続を提供する。これらの特徴は、データ品質ネットワークに適したものである。イーサネットは、伝送が保証されておらず、オーバーヘッドも低く、SDH/SONETに比べてサポートされる動作機能が少ない。SDH/SONETでは、回線が一旦確立されると、帯域幅がアプリケーションに割り振られてしまい、そのアプリケーションがその帯域幅を使用していなくても、他のアプリケーションがそれを使用することはできない。イーサネットでは、アプリケーションが帯域幅を利用するのは、パケット伝送に帯域幅が必要な時だけである。
【0007】
イーサネットデータトラフィックをSDH/SONETに変換する1つの公知のアプローチは、データをSDH/SONETデータトラフィックにカプセル化又はトンネル化するものである。カプセル化は、上位層エンティティが提供したデータを下位層エンティティのペイロードとして扱うこと、及びプロトコルに従ってヘッダ及びトレーラを加えることが必要となる。カプセル化処理は、こうしたデータペイロードを伝送用のフレームに入れる。
【0008】
トンネル化とは、1つのプロトコルを別のプロトコル内にカプセル化する仕組みである。トンネル化を使えば、第1プロトコルから第2プロトコルへの変換(原語:translating)も必要なく、情報を、単一の通信形式を使用する複数の装置間で、異なる形式のみをサポートするインフラストラクチャを介して移送できる。トンネル化には幾つかの標準が知られており、例えばRFC2651、PPPオーバーSONET/SDH、ITU−T勧告X.85/Y.1321、LAPSを用いたIPオーバーSDH、ITU−T繰り上げ勧告X.86、イーサネットオーバーLAPS、及びIEEE草案P802.3aeがある。SDH/SONET標準へのバーチャルコンカチネーション拡張に関する幾つかの提唱もなされているが、まだ標準は確立されていない。
【0009】
カプセル化方法では、元々のフレーム全体をカプセル化するフレームに入れる。これを行うと、両方のフレームのオーバーヘッドバイトが伝送される。これは、オーバーヘッド帯域幅の使用という観点からは効率が下がることを意味する。又、現在のカプセル化方法は、連結SDH/SONETフレームのみのサポートに限定されている。これらは、LANネットワークに接続する単一の「パイプ」しか提供しない。
【0010】
現在のカプセル化方法は、SONET上のイーサネット変換に焦点を合わせたものである。従って、これらの方法は、SDH/SONETポートを介して伝送されているトラフィックがない場合でも帯域幅が割り振られてしまうという点で、SDH/SONETネットワークと同様に帯域幅が非効率になる問題を抱えている。
【0011】
更に、カプセル化においては、回線の両端は同一ポートタイプでなければならない。更には、カプセル化に際しては、カプセル化するプロトコルは、カプセル化されるプロトコルのデータのフィールド長よりも大きなフィールド長をサポートしていなければならない。
発明の概要
【0012】
本発明の分野では、イーサネットフレームをSDH/SONETに、又その逆方向により効率的に変換するための変換エンジンに対する必要性が存在する。本発明は、この必要性に対処するための新たな解決策に関するものである。
【0013】
本発明の一実施形態によれば、SDH/SONETフレームとイーサネットフレームとの間で変換を行う変換システムが提供される。このシステムは、SDH/SONETフレームを保持するバッファを含む。SDH/SONET・TDMスロットに対応したイーサネット・メディアアクセス制御(MAC)アドレスが更に提供される。SDH/SONETフレームをイーサネットフレームに変換するための変換エンジンが、出力インターフェースと通信するように設けられている。
【0014】
本発明の例示的実施形態によれば、この変換システムは、SDH/SONETフレームと通信した、フレームオーバーヘッドバイトを挿入(原語:add)又は分岐(原語:drop)するための挿入/分岐機構を更に含む。この挿入/分岐機構は、特定用途向けIC、書替え可能ゲートアレイ(FPGA)、又はネットワークプロセッサの形式でよい。
【0015】
本発明の例示的実施形態によれば、この変換エンジンは特定用途向けIC、FPGA、及び/又はネットワークプロセッサを含むことができ、これらは、SDH/SONETフレーマ、イーサネットMACハードウェア、イーサネット物理ハードウェア、並びにSDH/SONETフレーム及びイーサネットフレームをSDH/SONETフレーマ及びイーサネットMACハードウェアとの間で移動するためのバッファロジックと通信するように設けられている。
【0016】
本発明の更に別の局面によれば、このイーサネットMACハードウェアを修正して、複数の固有イーサネットMACアドレスを設定可能にする。このイーサネットMACハードウェアは、発信元MACアドレス又は宛先MACアドレスフィールドを変更することなく、このハードウェア内部にフレームを通過させる。更に、ペイロードデータは、チャンネル化及び/又は連結したSDH/SONETトラフィックを含むことができる。
【0017】
本発明の別の実施形態によれば、イーサネットフレームとSDH/SONETフレームとの間で変換を行うための変換システムは、イーサネットフレームを保持するバッファを含みうる。SDH/SONET・TDMスロットに対応したイーサネットMACアドレスが提供される。更に、イーサネットフレームをSDH/SONETフレームに変換するための変換エンジンが、出力インターフェースと通信する。
【0018】
本発明の更に別の実施形態によれば、SDH/SONETフレームからイーサネットフレームへペイロードデータを変換するための方法が提供される。この方法は、SDH/SONETペイロードを提供する段階を含む。SDH/SONETペイロードは変換エンジンを通過させて、SDH/SONETペイロードをイーサネットペイロードに変換する。
【0019】
本発明の一局面によれば、SDH/SONETペイロードはバッファを通過する。
【0020】
本発明の更に別の実施形態によれば、イーサネットフレームからSDH/SONETフレームへペイロードデータを変換するための方法が提供される。この方法は、イーサネットペイロードを提供する段階を含む。イーサネットペイロードは変換エンジンを通過させて、イーサネットペイロードをSDH/SONETペイロードに変換する。
【0021】
本発明の更なる局面によれば、この変換エンジンは特定用途向けIC、FPGA、及び/又はネットワークプロセッサを含んでおり、これらは、SDH/SONETフレーマ、イーサネットMACハードウェア、イーサネット物理ハードウェア、並びにペイロードデータをSDH/SONETフレーマ及びイーサネットMACハードウェアとの間で移動するためのバッファロジックと通信するように設けられている。
【発明を実施するための最良の形態】
【0022】
本発明の例示的な一実施形態は、SDH/SONETフレームからイーサネットフレームへ、又その逆方向への変換に関する。ボイスネットワークがデータを伝送可能とし、データネットワークがボイス信号を伝送可能とすることが望ましい。イーサネットは、データ信号を伝送するための公知のネットワーク技術であり、SDH/SONETは、ボイス伝送用の公知のネットワーク技術である。技術の発展につれ、イーサネットアーキテクチャ上でボイスを送信し、SDH/SONETアーキテクチャ上でデータを送信することに対する要求が高まっている。従って、SDH/SONETとイーサネットとの間で変換を実行する必要性が存在する。
【0023】
本発明で用いる場合は、変換とは、イーサネットMACアドレスのSDH/SONET・TDMスロットへのマッピング処理、及びSDH/SONETフレームとイーサネットフレームと間の変換を意味する。この変換は、SDH/SONETペイロード及びオーバーヘッドのサポートも含みうる。
【0024】
本発明の教示は、SDH/SONET・TDMスロットをイーサネット発信元及び宛先MACアドレスにマッピングする機構を提供する。本発明は、チャンネル化又は連結SDH/SONET・TDM回線、SDH/SONET非同期転送モード(ATM)回線、及びパケットオーバーSONET(POS)回線の変換をサポートするインフラストラクチャを提供する。本発明の教示によれば、イーサネットネットワーク上でSDH/SONET・TDMエミュレーションサービスが可能となる。
【0025】
本明細書で記載する例示的実施形態の動作を十分に理解するためには、ネットワークを幾つかの階層からなるものと見なす開放型システム間相互接続(OSI)ネットワーク階層を理解するのが助けになる。この階層構造では、第1層は、ネットワーク内で信号の伝送を行う要素を含んだ物理層である。第2層はデータリンク層であり、第1層の基礎となる物理チャンネル上で装置間における直接通信を可能とするサービスを提供する。第3層はネットワーク層であり、複数データリンクを介した局と局との間のデータ引き渡しの役割を果たす。ネットワーク層は、パケットをネットワーク上でルーティングする役割を果たす。第4層はトランスポート層で、ネットワーク上の局間でのプロセス間通信を可能とする、エラーのない、順序番号付きで、引き渡し保証付きのメッセージサービスを提供する。第5層はセッション層であり、アプリケーション間での通信の確立を取り扱う。この層はセキュリティアプリケーションに役立つ。第6層はプレゼンテーション層であり、ローカルデータを表示する様々な方法を用いて、ネットワーク接続されたシステム間でのデータ共有を可能とする。最後に、第7層はアプリケーション層である。この層は、Eメールやファイル転送機能などの一般的なアプリケーション機能を提供する。
【0026】
本発明は、チャンネル化ペイロード(すなわち、トラフィックを統合又は隔離して、データフローの効率を向上させること)又は連結ペイロード(すなわち、互いにリンクされたサービス信号)機能のSDH/SONETグルーミングもサポートする。SDH/SONETは多重化技術であり、オーバーヘッド(すなわち、トラフィック信号以外の情報を運ぶために使用されるデジタルストリーム内のビット)及びペイロード(すなわち、サービス信号を運ぶために利用可能な信号部分)も含んだ、幾つかのビット及び/又はバイトのストリームを、より大きな1つのストリームへ多重化することを可能とする。SONETの各ストリーム又はチャンネルは、同期転送信号−1(STS−1)と呼ばれ、SDHでは、各ストリームは、同期転送モジュール−1(STM−1)と呼ばれる。STS−1ストリームは51.84Mbps帯域幅であり、STM−1は155.52Mbps帯域幅である。
【0027】
本発明の教示は、ボードレベルで統合された異なるチップを用いて、別個のコンポーネントで実装可能である。或いは、本発明の教示は、様々なコンポーネントの特定用途向けICコアを用いて特定用途向けICレベルで実装することもできる。様々なオプションが利用でき、こうした特定用途向けIC実装は、SDH/SONETフレーマ、イーサネット・メディアアクセス制御(MAC)ハードウェア、イーサネット物理(PHY)ハードウェア、及び/又は上述のSDH/SONETフレーマとイーサネットMACとの間でデータを移動するためのバッファロジックを含むことができる。
【0028】
図1乃至4では類似した部品には類似した参照番号を付加してあり、本発明の教示に従ってSONETフレームをイーサネットフレームに、又その逆方向に変換するための方法及び装置の例示的実施形態を示す。図示した例示的実施形態を参照して本発明を説明するが、本発明は多くの代替形式で実施できることは理解すべきである。通常の技能を備えた当業者であれば、本発明の精神及び範囲と調和させつつ、要素又は材質の寸法、形状、又は種類などの開示した実施形態のパラメータを変更する様々な方法があることも理解するはずである。
【0029】
本発明の方法は、SDH/SONETネットワーク及びイーサネットネットワークを形成する様々な要素の略図を用いて図示してある。図1は、SDH/SONETからイーサネットへの変換におけるデータフローを概略的に示す。SDH/SONET(SDH・STM−N又はSONET・STS−N)フレーム101は、本発明の変換方法によるサービスを受けているデータであるペイロードデータ101Aを含む。更に、セクションオーバーヘッド101Dも設けられており、これは区間終端装置(原語:section terminating equipment)がアクセスし、生成し、処理する9バイトのオーバーヘッドを表す。セクションオーバーヘッド101Dは、信号のフレーミングを構成し、且つパフォーマンスを監視する。ラインオーバーヘッド101Cは、伝送路終端装置がアクセスし、生成し、処理する18バイトのオーバーヘッドを表す。ラインオーバーヘッド101Cは、同期ペイロードエンベロープ(ペイロードを運ぶSONET構造)のフレーム101内での位置付け、信号の多重化又は連結、パフォーマンス監視、自動保護スイッチング、及び伝送路保守などの機能を管理する。パスオーバーヘッド101Bは、パス終端装置がアクセスし、生成し、処理するオーバーヘッドを表す。パスオーバーヘッド101Bは、9バイトのSTSパスオーバーヘッドを含み、フレームがVT構成であれば、5バイトのVTパスオーバーヘッドを含む。挿入/分岐機構102はSONETフレーム101と協働して、本発明の方法の必要性に従ってオーバーヘッドを挿入したり分岐したりする。
【0030】
バッファ103は、処理中のデータを一時的に格納するために使用され、複数のSTM−1/STS−1TDMストリームを含む。これらストリームはそれぞれSTM−1/STS−1TDMスロット103E乃至103Fに配置される。複数のストリームがスロット103E乃至103Fに配置されるが、その正確な数量はサービスを受けているペイロードデータの量により決定される。
【0031】
STM−1/STS−1TDMスロット103E乃至103Fそれぞれの中の各STM−1/STS−1TDMストリームは、ペイロードデータセクション103A乃至103Bを含む。ペイロードデータセクション103Aは、サービスを受けているデータがSDH/SONETフレーム101からイーサネットフレーム105に変換される際に、そのデータを一時的に格納する役目を果たす。
【0032】
各STM−1/STS−1TDMスロット103E乃至103Fは、それに関連付けられた発信元MACアドレス103G乃至103Hを備えている。発信元MACアドレス103G乃至103Hは、ハードウェアで予め構成するか、外部手段を介して構成できる。更に、各STM−1/STS−1TDMスロット103E乃至103Fに関連付けられた宛先MACアドレス103C乃至103Dも備わっている。宛先MACアドレス103C乃至103Dは、外部手段を介して構成できる。宛先MACアドレス103C乃至103Dは予め構成するか、パケットが到着した時に実行時に特定できる。ペイロードデータがバッファ103に到着すると、発信元及び宛先アドレスが、ペイロードデータを伝送するための単方向性パスを提供する。発信元MACアドレスは、イーサネットフレーム105の構築時にはイーサネットフレーム105の発信元フィールド105Dに格納される。宛先MACアドレスは、イーサネットフレーム105の構築時にはイーサネットフレーム105の宛先フィールド105Bに格納される。
【0033】
イーサネットフレーム105は、プリアンブル及びフレーム開始デリミタ105Cも含むが、これは、受信装置が、フレームの残り部分を復号する前にそのフレームに適切に同期可能とするのに用いられるフレームフィールドである。このフレームの残り部分は、データリンク・イーサネットにカプセル化された状態となる。発信元フィールド105Dは、ペイロードデータ信号の発信元情報を保持する。ペイロードデータ105Aは、SONETフレーム101のペイロードデータ101Aから送信されたデータを表す。フレームチェックシーケンス105Eは、イーサネットフレーム105のエラー検出に用いられる多項式符号である。
【0034】
SDH/SONETフレーム101は、より大きなSTM−N/STS−Nフレームに一緒に多重化される複数のSTM−1/STS−1ストリームを含むことができ、この場合、NはバイトインタリーブされるSTM−1/STS−1ストリームの数を示す。SDHの場合は、各STM−1は155.52Mb/sで動作する。SONETの場合は、各STS−1は51.84Mb/sで動作する。
【0035】
本発明によるSDH/SONETフレーム101とイーサネットフレーム105との間のデータフローは、図1に示した。SDH/SONETフレーム101をイーサネットフレーム105に変換するには、本発明の方法の一実施形態では、ペイロードデータ101A(パスオーバーヘッド(POH)バイト101Bを除く)を、イーサネットフレーム105のペイロードデータセクション105Aに挿入する。POHバイトは、パス終端装置がアクセスし、生成し、処理するオーバーヘッドに関するものである。所望なら、バッファ103は、このデータを格納可能である。バッファ103は隔離して、STM−1/STS−1TDMスロット103E乃至103Fのそれぞれ1つ当たりに、バッファ103の1つのデータセクション103A乃至103Bが存在するようにしてもよい。
【0036】
イーサネットペイロードデータセクション105Aには、SDH/SONETフレーム101からイーサネットフレーム105へのペイロードデータが継続的に供給される。SDH/SONETフレーム101が受信されている間は、イーサネット・ペイロードデータセクション105Aには、最大データ長(例えば、1500バイト)になるまでデータ供給が続く。イーサネットペイロード105Aへのデータ供給が最大データ長に達すると、伝送される。入力SDH/SONETペイロード101Aは、次に生成されるイーサネットフレーム105のイーサネット・ペイロードデータセクション105A内に挿入される。イーサネットフレーム105のペイロードデータセクション105Aの一部にデータが挿入され、且つSDH/SONETフレーム101内にアイドルパターンがある場合は、イーサネットフレーム105は、そのフレーム長で伝送される。最大データ長は、イーサネットハードウェアで構成されたイーサネット最大伝送単位に基づく。
【0037】
イーサネットフレーム105をSDH/SONETフレーム101に変換するには、この処理が逆になる。イーサネットペイロードデータセクション105Aは、図1に示したように、SDH/SONETフレーム101のSDH/SONETペイロードデータセクション101Aへ送られる。バッファ103はこのデータを格納できる。ここでも、STM−1/STS−1スロット103E乃至103Fのそれぞれに、1つのSTM−1/STS−1ストリーム用のバッファ103の1つのペイロードデータセクション103A乃至103Bが存在するように、バッファ103は隔離してもよい。
【0038】
イーサネットフレーム105AからSDH/SONETフレーム101へペイロードデータを変換する際に、本発明の方法は、ビット及び/又はバイトを継続的にSDH/SONETデータペイロードセクション101Aに挿入する。すると、これらビット/バイトは、次に出力SDH/SONETフレーム101に入った状態で伝送される。
【0039】
SDH/SONETパスオーバーヘッド101Bの透過性を達成するは、SDH/SONETフレーム101と通信する挿入/分岐機構102を用いて、オーバーヘッドバイトをSDH/SONETフレーム101に挿入したり、それから分岐したりして行う。
【0040】
SDH/SONETパスオーバーヘッド101B、ラインオーバーヘッド101C(SDH用の多重)、及びセクションオーバーヘッド101D(SDH用のリジェネレータ)は、入力SDH/SONET・TDM・STM−1/STS−1ストリームから分岐することができ、又、これらは、挿入/分岐機構102(特定用途向けIC形式でよい)により保存して、パス、ライン/多重、及びセクション/リジェネレータ透過性をサポートするために用いる、特定用途向けICの形式とすることができる。同様に、出力SDH/SONET・TDMフレームに関しては、パスオーバーヘッド101B、ラインオーバーヘッド101C(多重)、及びセクションオーバーヘッド101D(リジェネレータ)からの対応するオーバーヘッドバイトを、挿入/分岐機構102によって、出力SDH/SONETフレーム101のオーバーヘッドバイトに挿入できる。これらオーバーヘッドバイトは、進入SDH/SONETポートから取り出し、且つ任意の付加的ハードウェアを介して出口SDH/SONETポートにより用いられるなど、何らかの外部手段を介して管理される。
【0041】
又、パス、多重/ライン、及びリジェネレータ/セクション透過性は、パスオーバーヘッド101B、ラインオーバーヘッド101C、及びセクションオーバーヘッド101Dからのオーバーヘッドバイトを、イーサネットパケットを介して発信元から宛先へ送ることでも実現できる。宛先に到着すると、これらバイトは、挿入機能が備わったフレーマ(図示しない)を用いて、SDH/SONETフレーミングに挿入できる。
【0042】
通常の技能を備えた同業者であれば、発信元及び宛先ポートは、SDH/SONET又はイーサネットポートの任意の組合せでよいことは理解するはずである。
【0043】
本発明の教示に従った方法は、幾つかの様態で実現できる。図2に示したように、1つの例示的実施形態では、グルーミングを、1つイーサネットフレーマ(MAC及びPHY)でどのようにサポートできるかが詳しく示してある。図3に示した第2実施形態では、単一イーサネットフレーマで連結をどのようにサポートできるかを示す。図4に示した第3実施形態では、チャンネル化信号の変換を、複数のイーサネットフレーマでサポートする本発明の教示による装置を示す。
【0044】
グルーミングとは、トラフィックフローの効率を向上するためのトラフィックの統合又は隔離である。従って、データは何らかの方法で変更して、データを移送するより効率的な構成に統合又は隔離する。チャンネル化SDH/SONET・STM−N/STS−Nフレーム101を1つのイーサネットフレーム105に変換するには、SDH/SONET・STM−N/STS−Nフレーム101内の各個別STM−1/STS−1フレームが、対応するイーサネットフレーム105に変換される。
【0045】
図2は、変換エンジンの一実施形態としての、SDH/SONETをイーサネットに変換するためのボード200を示す。ボード200は、SDH/SONETフレーマ201及びイーサネットフレーマ203を含む。SDH/SONETフレーマ201は、伝送又は受信されたデータを受け取り、それを1つ又は複数のフレーム(図1のフレーム101)にカプセル化する。イーサネットフレーマ203は、伝送又は受信されたデータを受け取り、それをフレーム(図1のフレーム105)にカプセル化する。更に、ボード200は、伝送バッファ202C乃至202D及び受信バッファ202E乃至202Fを維持する特定用途向けIC202も含む。これらバッファはフレーマ201及び203からのペイロードデータを格納する。各SDH/SONET・TDMスロット202A乃至202Bは、伝送バッファ202C乃至202Dを備え、これらバッファは、SDH/SONETフレーム101の情報を格納でき、変換したイーサネットフレーム105を生成するために使用できる。各SDH/SONET・TDMスロット202A乃至202Bは、イーサネットフレーム105の情報を格納できる伝送バッファ202E乃至202Fを備え、変換したSDH/SONETフレーム101を生成するために使用できる。イーサネットMACチップ203Aは、各STS−1/STM−1TDMスロットのマッピングをサポートするのに必要な多数のMACアドレスをサポートし、一方でイーサネットPHYが、データフローに関するイーサネットとの物理インターフェースとなっている。
【0046】
本発明の一実施形態に従って1つのSDH/SONETフレーマ201を使用できる。図1に示したように、複数のSTM−1/STS−1TDMスロットが、STM−1/STS−1TDMスロット202A及びSTM−1/STS−1TDMスロット202Bの間に存在している。各STM−1/STS−1TDMスロット202A乃至202Bは、各フレーム(フレーム101又はフレーム105)からのバイト単位のペイロードデータを格納するために、1つの伝送バッファ202C乃至202D及び1つの受信バッファ202E乃至202Fを必要とする。SDH/SONETフレーマ203と同速度またはより高速のMAC203A及びPHY203Bハードウェア装置を備えた単一イーサネットフレーマ203を、特定用途向けIC202と組み合わせて使用できる。マイクロプロセッサ・インターフェース204は、ハードウェアの諸側面を構成し、制御し、監視するためのものである。
【0047】
図2に示した実施形態では、チャンネル化グルーミングをサポートするために、各個別STM−1/STS−1TDMスロット202A乃至202Bと、多数のイーサネット宛先MACアドレス(DMA)202G乃至202Hのそれぞれと、多数の発信元MACアドレス(SMA)202I乃至202Jのそれぞれとの間にイーサネットMACチップ202A上で一定のマッピングが必要となる。
【0048】
SDH/SONETからイーサネット方向への変換では、STM−1/STS−1TDMスロット202A乃至202Bの対応するDMA202G乃至202Hは、STM−1/STS−1TDMスロット202A乃至202Bの対応するSMA202I乃至202Jと共に用いる。イーサネットからSDH/SONET方向への変換では、入力イーサネットパケット105の発信元MACアドレス105Dを用いてSMA202I乃至202Jに一致させ、対応するSTM−1/STS−1TDMスロット202A乃至202Bに逆多重化させる。入力イーサネットパケット105の受信したMACアドレス105Dは検証又はセキュリティ目的で使用可能であり、所望なら、入力イーサネットパケット105の発信元MACアドレス105Dが、ローカルで構成されたDMA202G乃至202Hに一致しない場合は、このデータは破棄してもよい。
【0049】
本発明の一実施形態によれば、イーサネットMACハードウェア203Aを修正して、1つのMAC装置203Aについて複数の固有イーサネットMACアドレスを設定可能にする。こうすることで、この単一のMACチップが、適当なSTM−1/STS−1TDMスロット202A乃至202Bに対応するようにマッピングされた複数の特定MACアドレスのフレームを受け取れるようになる。既にそうなっていない場合は、MACハードウェア203Aは、特定用途向けIC202により作成されたフレームを、SMA202I乃至202J及びDMA202G乃至202Hフィールドを変更しないで、そのまま伝送させることもできる。こうした修正により、本発明のシステムは、一組のMAC及びPHYハードウェア装置203A乃至203Bを用いて複数のMACアドレスフレームを送信及び受信できる。
【0050】
連結SDH/SONETフレーム(STM−Nc/STS−Ncとして示した)をイーサネットフレームに変換するには、連結ペイロード全体が対応するイーサネットフレームに変換される。連結STM-Nc/STS−Nc・TDMスロット302Aは、連結SDH/SONETフレーム(フレーム101)及びイーサネットフレーム(フレーム105)並びに一組のイーサネットMAC303A及びPHY303Bハードウェア装置インターフェースからのバイト単位の連結SDH/SONETペイロードデータを格納するためには、1つの伝送バッファ302B及び1つの受信バッファ302Cを必要とする。図3は、本発明の一実施形態に従って連結フレームを変換するのに適したボード300形式の変換エンジンである別の実施形態を示す。このボードは、伝送バッファ302B及び受信バッファ302Cを維持する特定用途向け302を含み、これらバッファはフレーマ301及び303からのペイロードデータを格納する。MACチップ303A及びPHYハードウェアインターフェース303Bは、イーサネットフレーマ303の一部としてもよい。
【0051】
この実装は、上述したチャンネル化され、グルーミングされたデータの変換と類似している。SDH/SONETからイーサネット方向への変換では、STM−1/STS−1TDMスロット302Aの宛先MACアドレス(DMA)302Dは、STM−1/STS−1TDMスロット302Aの対応する発信元MACアドレス(SMA)302Eと共に用いる。イーサネットからSDH/SONET方向への変換では、入力イーサネットパケット105の発信元MACアドレス105Dを用いてSMA302Eに一致させ、対応するSTM−1/STS−1TDMスロット302Aのために用いる。入力イーサネットパケット105の受信した発信元MACアドレス105Dは、検証又はセキュリティ目的で使用可能であり、所望なら、当該パケット内の入力イーサネットパケット105の発信元MACアドレス105Dが、ローカルで構成されたDMA302Dに一致しない場合は、このデータは破棄してもよい。
【0052】
論理的には、これは、図2に示した上述の実施形態の特殊な或いは基本的な(TDMスロットの数=1)場合であることに注目されたい。TDMスロットのDMA302D及びSMA302Eを1つだけ用い、又、バッファ全体(伝送バッファ302B及び受信バッファ302C)を用いる。マイクロプロセッサ・インターフェース304は、ハードウェアの諸側面を構成し、制御し、監視するために用いる。SMA302Eは、MACチップ303AのMACアドレスと同一である。
【0053】
上述の実施形態では、同一のハードウェア・アーキテクチャ及び実装を、特定用途向けIC202及び302の構成可能オプションを使って、グルーミングチャンネル化モード又は連結モードの実現を指定できる。
【0054】
本発明を実現するには、標準SDH/SONETフレーマハードウェア、バッファハードウェア、及びイーサネットMAC及びPHYハードウェアを用いて変換エンジンを作製すればよい。この変換エンジンは、上述の構成要素を別々のモジュールとした形式のもの、或いは単一モジュールに組み込んだ形式のものなど様々な形式を含みうる。この変換エンジンは、特定用途向けIC、書替え可能ゲートアレイ(FPGA)、及び/又はネットワークプロセッサ技術を用いて実装できる。この変換エンジンは、イーサネットオーバーSONET(EoS)をトンネル化又はカプセル化するのに用いられる任意のプロトコル標準との間の変換をサポートできる。こうした標準プロトコルには、パケットオーバーSONET(POS)、非同期転送モード(ATM)などが含まれる。この変換エンジンは、SDH/SONET・TDM、SDH/SONET・ATM又はPOSインターフェースと、イーサネットインターフェースとのネットワーク間通信を実現できるように構成可能である。
【0055】
SDH/SONET及びイーサネット領域で本発明を実施する1つの要件としては、本発明のSDH/SONETフレーマを一定の速度で動作するように実装して、イーサネットMAC及びPHYチップセットがそれと同一速度又はより高速で動作させることがある。さもないと、構成した装置の総合的な変換速度が、フレーマ及びMAC及びPHYハードウェアの何れかの速度的規制により制限されてしまう。バッファを用いて、SDH/SONETハードウェアとイーサネットハードウェアとの速度差をサポートしてもよい。ハードウェア的な観点からは、SDH/SONETフレーマの方が、同一速度ではイーサネットフレーマよりもハードウェアへの要求度が高いという事実に基づけば、様々な構成要素の速度が互いに歩調をそろえることは可能である。標準の観点からは、SDH/SONETフレーマは、先行する速度の4の倍数で指定されており、イーサネットフレーマは、先行する速度の10の倍数で指定されている。
【0056】
本発明の教示は、他のイーサネットハードウェア又は類似の変換問題を抱えた他の技術によるハードウェアと共に使用することもできる。更に、本発明は、半二重或いは全二重モードで機能するように構成されたイーサネットチップを用いて実現可能でもある。
【0057】
グルーミングされたチャンネル化STM−N/STS−Nフレームをイーサネットフレームに変換するには、各個別STM−1/STS−1フレームが対応するイーサネットフレームに変換される。別の変換エンジンの実施形態を図4に示すが、ここでは単一のSDH/SONETフレーマ401を用いる。各STM−1/STS−1TDMスロット402A乃至402Bは、対応したフレームからのバイト形式のペイロードデータを格納するために、1つの伝送バッファ402C乃至402D及び1つの受信バッファ402E乃至402Fを必要とする。各STM−1/STS−1TDMスロット402A乃至402Bは、SDH/SONET・STM−1/STS−1TDMストリーム402A乃至402Bと同速又はより高速の一組のイーサネットMACハードウェア403A乃至403Bと、一組のイーサネットPHY403Cインターフェースハードウェア乃至403Dとを必要とする。SMA302Eは、MACチップ303AのMACアドレスと同一である。マイクロプロセッサ・インターフェース404は、ハードウェアの諸側面を構成し、制御し、監視するためのものである。
【0058】
本発明の教示によれば、MACアドレスが各STM−1/STS−1TDMスロット402A乃至402Bに関連付けられているという点で、チャンネル化グルーミングはサポートされている。進入SDH/SONETポートSTM−1/STS−1TDMスロットを設定して、出口SDH/SONETポートSTM−1/STS−1TDMスロット又は他の出口イーサネットポートに接続できる。同様に、進入イーサネットポートを設定して、出口SDH/SONETポートSTM−1/STS−1TDMスロット又は別の出口イーサネットポートに接続できる。
【0059】
各STM−1TDMストリームは、155.52Mb/sで動作する。可能であれば、10/100Mb/sイーサネットMACハードウェア403A乃至403B及びPHYハードウェアインターフェース403C及び403Dを155.52Mb/sで動作するようにオーバークロックすることにより、標準イーサネット構成要素を用いて本実施形態を実現できる。10/100Mb/sチップセット及びコアは入手可能で、比較的安価なので、これらは本発明の教示を実現するのに利用できる。SDHを変換するのに用いる構成要素の構成は、SONETにも利用可能だが、それは、各STS−1TDMストリームが51.84Mb/sで動作するからである。
【0060】
本実施形態を実現するには、特定用途向けICの実装側面を実現化する技術が存在している必要がある。STM−N/STS−N信号レベルが増大するにつれ、それらの信号がサポートするSTM−1/STS−1ストリームの数も増大し、それによって、入力/出力STM−1/STS−1ストリーム及び入力/出力イーサネットストリームをサポートするためにより多数のピンが必要となる。従って、本発明で用いる特定用途向けICは、より多数のピンをサポートする必要がある。
【0061】
幾つかのベンダーが、本発明の教示に従って利用可能なSDH/SONETフレーマ及びMAC及びPHYハードウェア構成要素を製造している。カリフォルニア州サンディエゴ所在のアプライド・マイクロサーキッツ・コーポレーション(Applied Micro Circuits Corporation)(AMCC)、ブリティッシュコロンビア州のバーナビー所在のPMC−シエラ社(PMC-Sierra, Inc.)、ペンシルバニア州アレンタウン所在のアゲレイ・システム社(Agere Systems)、カリフォルニア州キャマリロ所在のビテス・セミコンダクター・コーポレーション(Vitesse Semiconductor Corporation)、及びカリフォルニア州サンタクララ所在のインテル・コーポレーション(Intel Corporation)のような様々なベンダーが、SDH/SONETフレーマ及び/又はイーサネット装置製品を製造している。AMCC製のSDH/SONETフレーマ製品には、4802ミズーリチップ(4802 Missouri Chip)、19202ガンジスチップ(19202 Ganges Chip)、及び4801アマゾンチップ(4801 Amazon Chip)が含まれる。インテル製品には、SONET/SDHフレーマIXF6048/6012及びイーサネットMAC・IXF440/IXF1002が含まれる。インテル社にはイーサネットPHY・LTX系列の製品もある。ビテス社は、別のSONET/SDHフレーマであるVSC91xx系列の製品も提供している。
【0062】
図2に示した実施形態の例示的実装は、次のように実行できる。SDH/SONETフレーマ201には、AMCC4801ミズーリチップを利用できる。インテルIXF1002MACチップをMACチップ203Aとすることができ、LTX1000PHYチップをPHY203Bハードウェアとすることができる。次に、特定用途向けIC202は、図2に示した設計に従って特注設計する。
【0063】
本発明は変換方法を利用するので、プロトコルのペイロードバイトのみを送信することにより、帯域幅をより効率的に利用する。又、本発明は、チャンネル化され、グルーミングされたSDH/SONETフレームの変換をサポートするという点で有用性が高い。本発明はSONETオーバーイーサネット変換を可能とするため、イーサネットの帯域幅に関する高効率性を利用できる。本発明の方法は、あるタイプ(例えばSDH/SONET)の第1ポートから別のタイプ(例えばイ―サネット)の第2ポートを備えた回路の変換をサポートする。従って、SDH/SONET及びイーサネット装置が単一の管理ネットワーク(原語:managed network)内に共存でき、又それを、ペイロードを1つのポートから別のポートへ変換する効率的処理を用いることによって行う。
【0064】
本発明の多くの修正及び代替実施形態は、上述の記載を考慮すれば通常の技能を備えた当業者には明白となるはずである。従って、この記載は、例示的なものとしてのみ解釈されるべきであり、又、これは、本発明を実施するための最良の様態を、通常の技能を備えた当業者に教示するためのものである。本構成の詳細は、本発明の精神から逸脱することなく実質的に変更することができ、添付した特許請求の範囲内に入る全ての修正の排他的使用権を保持する。本発明は、適用法規が要求する範囲にのみ限定されることが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【0065】
本発明の特徴及び局面は、次の説明及び添付の図面を参照すればより明確に理解されるはずである。
【図1】本発明の例示的実施形態における、SDH/SONETフレームのイーサネットフレームへの変換を示す。
【図2】本発明の第1の例示的実施形態による、単一イーサネットフレーマを用いた、チャンネル化ペイロードを備えたSDH/SONETフレームのイーサネットフレームへの変換用のハードウェアアーキテクチャの略図である。
【図3】本発明の第2の例示的実施形態による、単一イーサネットフレーマを用いた、連結ペイロードを備えたSDH/SONETフレームのイーサネットフレームへの変換用のハードウェアアーキテクチャの略図である。
【図4】本発明の第3の例示的実施形態による、「N」個のイーサネットフレーマを用いた、チャンネル化ペイロードを備えたSDH/SONETフレームのイーサネットフレームへの変換用のハードウェアアーキテクチャの略図である。
Claims (32)
- SDH/SONETフレームとイーサネットフレームとの間で変換を行うための変換システムであって、
SDH/SONETフレームを保持するためのバッファと、
前記バッファと通信する複数のSDH/SONET・TDMスロットであって、それぞれがイーサネットメディア・アクセス制御(MAC)アドレスを備えた複数のSDH/SONET・TDMスロットと、
SDH/SONETフレームをイーサネットフレームに変換するための、前記バッファと通信する変換エンジンと、
前記変換エンジンと通信する複数の出力インターフェースとを含む、変換システム。 - 前記SDH/SONETフレームと通信する、フレームオーバーヘッドバイトを挿入又は分岐するための挿入/分岐機構を更に含む、請求項1に記載の変換システム。
- 前記挿入/分岐機構が、特定用途向けIC特定用途向けIC、書替え可能ゲートアレイ(FPGA)、又はネットワークプロセッサのうち少なくとも1つを含む、請求項2に記載の変換システム。
- 前記変換エンジンが、特定用途向けIC、FPGA、及びネットワークプロセッサのうち少なくとも1つを含み、これらが、SDH/SONETフレーマ、イーサネットMACハードウェア、イーサネット物理ハードウェア、並びに、前記SDH/SONETフレーム及び前記イーサネットフレームを前記SDH/SONETフレーマと前記イーサネットMACハードウェアとの間で移動するためのバッファロジックと通信するように設けられている、請求項1に記載の変換システム。
- 前記イーサネットMACハードウェアが、複数の固有イーサネットMACアドレスを設定できるように修正される、請求項4に記載の変換システム。
- 前記イーサネットMACハードウェアが、発信元MACアドレス又は宛先MACアドレスフィールドを変更することなく、該ハードウェア内部にフレームを通過させる、請求項4に記載の変換システム。
- ペイロードデータが、チャンネル化トラフィック及び連結トラフィックの少なくとも一方であるSDH/SONETトラフィックを含む、請求項1に記載の変換システム。
- イーサネットフレームとSDH/SONETフレームとの間の変換を行うための変換システムであって、
イーサネットフレームを保持するためのバッファと、
前記バッファと通信する複数のSDH/SONET・TDMスロットであって、それぞれがイーサネットMACアドレスを備えた複数のSDH/SONET・TDMスロットと、
イーサネットフレームをSDH/SONETフレームに変換するための、前記バッファと通信する変換エンジンと、
前記変換エンジンと通信する複数の出力インターフェースとを含む、変換システム。 - 前記SDH/SONETフレームと通信する、フレームオーバーヘッドバイトを挿入又は分岐するための挿入/分岐機構を更に含む、請求項8に記載の変換システム。
- 前記挿入/分岐機構が、特定用途向けIC特定用途向けIC、FPGA、又はネットワークプロセッサのうち少なくとも1つを含む、請求項9に記載の変換システム。
- 前記変換エンジンが、特定用途向けIC、FPGA、及びネットワークプロセッサのうち少なくとも1つを含み、これらが、SDH/SONETフレーマ、イーサネットMACハードウェア、イーサネット物理ハードウェア、並びに、前記SDH/SONETフレーム及び前記イーサネットフレームを前記SDH/SONETフレーマと前記イーサネットMACハードウェアとの間で移動するためのバッファロジックと通信するように設けられている、請求項8に記載の変換システム。
- 前記イーサネットMACハードウェアが、複数の固有イーサネットMACアドレスを設定できるように修正される、請求項11に記載の変換システム。
- 前記イーサネットMACハードウェアが、発信元MACアドレス又は宛先MACアドレスフィールドを変更することなく、該ハードウェア内部にフレームを通過させる、請求項11に記載の変換システム。
- 前記SDH/SONETフレームにおけるペイロードデータが、チャンネル化トラフィック及び連結トラフィックの少なくとも一方であるSDH/SONETトラフィックを含む、請求項8に記載の変換システム。
- SDH/SONETフレームからイーサネットフレームへペイロードデータを変換するための方法であって、
SDH/SONETペイロードを提供する段階と、
SDH/SONETペイロードを変換エンジンを通過させて、前記SDH/SONETペイロードをイーサネットペイロードに変換する段階とを含む、ペイロードデータ変換するための方法 - 前記SDH/SONETペイロードがバッファを通過する、請求項15に記載の方法。
- 前記変換エンジンが、特定用途向けIC、FPGA、及びネットワークプロセッサのうち少なくとも1つを含み、これらが、SDH/SONETフレーマ、イーサネットMACハードウェア、イーサネット物理ハードウェア、並びに、前記ペイロードデータを前記SDH/SONETフレーマと前記イーサネットMACハードウェアとの間で移動するためのバッファロジックと通信するように設けられている、請求項15に記載の方法。
- 前記イーサネットMACハードウェアが、複数の固有イーサネットMACアドレスを設定できるように修正される、請求項17に記載の方法。
- 前記イーサネットMACハードウェアが、発信元MACアドレス又は宛先MACアドレスフィールドを変更することなく、該ハードウェア内部にフレームを通過させる、請求項17に記載の方法。
- 前記ペイロードが、チャンネル化トラフィック及び連結トラフィックの少なくとも一方であるSDH/SONETトラフィックを含む、請求項15に記載の方法。
- イーサネットフレームからSDH/SONETフレームへペイロードデータを変換するための方法であって、
イーサネットペイロードを提供する段階と、
イーサネットペイロードを変換エンジンを通過させて、前記イーサネットペイロードをSDH/SONETペイロードに変換する段階とを含む、ペイロードデータ変換するための方法 - 前記イーサネットペイロードがバッファを通過する、請求項21に記載の方法。
- 前記変換エンジンが、特定用途向けIC、FPGA、及びネットワークプロセッサのうち少なくとも1つを含み、これらが、SDH/SONETフレーマ、イーサネットMACハードウェア、イーサネット物理ハードウェア、並びに、前記ペイロードデータを前記SDH/SONETフレーマと前記イーサネットMACハードウェアとの間で移動するためのバッファロジックと通信するように設けられている、請求項21に記載の方法。
- 前記イーサネットMACハードウェアが、複数の固有イーサネットMACアドレスを設定できるように修正される、請求項23に記載の方法。
- 前記イーサネットMACハードウェアが、フレームを、発信元MACアドレス又は宛先MACアドレスフィールドを変更することなく、該ハードウェア内部にフレームを通過させる、請求項23に記載の方法。
- 前記SDH/SONETペイロードの宛先におけるペイロードデータが、チャンネル化トラフィック及び連結トラフィックの少なくとも一方であるSDH/SONETトラフィックを含む、請求項21に記載の方法。
- SDH/SONETフレームをイーサネットフレームへ変換するための方法であって、
前記SDH/SONETフレームが、変換システムにSDH/SONETインターフェース要素から入る段階と、
前記変換システム内の変換エンジンが、前記SDH/SONETフレームを処理して、前記SDH/SONETフレームを前記イーサネットフレームに変換する段階と、
前記イーサネットフレームを、前記変換システムからイーサネットインターフェース要素を介して伝送する段階とを含む、変換するための方法。 - 前記変換エンジンが、前記イーサネットフレームの情報を格納するためのバッファ要素を更に含む、請求項27に記載の方法。
- 前記SDH/SONETフレームが、チャンネル化トラフィック及び連結トラフィックの少なくとも一方であるSDH/SONETトラフィック形式のペイロードデータを含む、請求項27に記載の方法。
- イーサネットフレームをSDH/SONETフレームへ変換するための方法であって、
前記イーサネットフレームが、イーサネットインターフェース要素から変換システムに入る段階と、
前記変換システム内の変換エンジンが、前記イーサネットフレームを処理して、前記イーサネットフレームを前記SDH/SONETフレームに変換する段階と、
前記SDH/SONETフレームを、SDH/SONETインターフェース要素を介して前記変換システムから伝送する段階とを含む、変換するための方法。 - 前記変換エンジンが、前記SDH/SONETフレームの情報を格納するためのバッファ要素を更に含む、請求項30に記載の方法。
- 前記SDH/SONETフレームが、チャンネル化トラフィック及び連結トラフィックの少なくとも一方であるSDH/SONETトラフィック形式のペイロードデータを含む、請求項30に記載の方法。
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