JP2009509422A - 制御ループ応答時間最適化のための方法およびシステム - Google Patents

Abstract

前方誤り訂正により監視ループの応答時間を最適化するための方法およびシステム。光ファイバ通信チャネルの特性がＦＥＣデコーダにおいて訂正された誤りの数に基づいて調整される。適応ＢＥＲが、ＦＥＣデコーダからの信号を使用することによって、入力および出力伝送を比較することによるよりもいっそう高速に計算される。それによって、光ファイバチャネルの伝送特性を調整する際の遅れ時間は最小限にされ、システムの全性能は改善される。
【選択図】 図３

Description

この出願は、２００５年９月１６日出願の先の米国特許仮出願第６０／７１７，１９４号に基づいており、その優先権の利益を主張するものであり、その全体の内容は関連出願の相互参照によってここに採り入れられる。

この出願は、２００６年９月１８日出願の「ファイバリンク長距離アプリケーション向けのアバランシェフォトダイオード光受信機およびレーザー送信機の適応調整および性能監視のための装置および方法（Apparatus and Method for Adaptive Adjustment and Performance Monitoring of Avalanche Photo-Diode Optical Receiver and Laser Transmitter for Fiber Link Long Haul Applications）」と題する通常の（nonprovisional）米国特許出願に関連しており、完全な形で採り入れている。

この発明は、制御ループ応答時間最適化のための方法およびシステムに関する。詳細には、この発明は、前方誤り訂正を伴う１０ギガバイト／秒（Ｇｂｐｓ）ファイバ通信チャネルにおける制御ループの応答時間を最適化することに関する。

ネットワークコンピューティングの長所は、情報、通信または計算能力を各自のパーソナルコンピュータまたは他のエンドユーザ装置において個人に提供するという便益および効率が、インターネットおよびイントラネットシステムおよびアプリケーションを含むそうしたネットワークコンピューティングの急成長につながっているので、ますます明白である。

今日のネットワークは膨大な量の情報を伝達している。これらのネットワークによって支援された高バンド幅アプリケーションは、ストリーミングビデオ、オーディオ、および大集合の音声トラフィックを含む。今後、これらのバンド幅需要が増大することは確実である。

近年、光ファイバ通信がネットワークによってデータ情報を伝送するための有望な手段として登場してきた。高速で信頼できるデータ伝送手段の需要は増大し続けている。光ファイバ通信チャネルは、大量のデータの信頼できる効率的な伝送のための手段を提供する。

バンド幅要求条件が高まるにつれて、データ伝送における誤りの訂正はますます重要になる。ハンドシェーキングといった初期の誤り訂正の方法は、送信側システムと受信側システムとの間で事前の通信を必要とした。しかしこの方法は、特に一度に１つの送信機から複数の受信機へ情報を伝送するシステムについて、多くの短所を有する。

別の既知の方法は、ビット誤り率（ＢＥＲ）を継続的に計算し、ＢＥＲを減少させようとして各種システムパラメータを調整する監視ループを実現する。監視ループの使用の１つの欠点は、監視ループが通信チャネルで検出された誤りの数に基づいている場合、誤り率の増大に対する対応は、通常は百分の数秒単位での測定時間よりも高速になることができないということである。例えば、送信機の特性のうちの１つに変化が生じた場合、そのパラメータは測定時間よりも高速に調整されることはできない。新しい測定が行われている期間の間、媒体を通るトラフィックはこの長期間にわたり増大したＢＥＲにさらされる。

ネットワークトラフィックを長期間にわたり増大したＢＥＲにさらすという不利益を伴うことなく、監視ループの応答時間を最適化する方法およびシステムの必要性が当業には存在する。本発明は、前方誤り訂正を伴う通信チャネルにおける制御ループの応答時間を最適化するための方法およびシステムを提供することによって、これらの必要性ばかりでなく他のことも解決する。具体的には、本発明の１実施形態において、光ファイバ通信チャネルの特性は、ＦＥＣデコーダにおいて訂正された誤りの数に基づいて調整される。ＦＥＣデコーダを用いてＢＥＲを決定することによって、入力伝送を出力伝送と比較することによるよりもさらに、システムは適応ＢＥＲをいっそう高速に決定することができる。これは、光ファイバチャネルの伝送特性を調整する際の遅れ時間を低減しシステムの全性能を改善する。

他の目的、特徴および利益は、本発明の以下の詳細な説明および添付図面から当業者には明らかであろう。

本発明の上記および他の特徴および利益は、添付図面に関してその例示的な実施形態を詳述することによって当業者にはより明らかになるであろう。

本発明はここで、本発明の例示的な実施形態が示されている添付図面に関して以下でより完全に説明されるであろう。しかし本発明は、異なる形態で具体化されてもよく、ここに記載された実施形態に限定されるごとく解釈してはならない。もっと正確に言えば、これらの実施形態は、この開示が完璧かつ完全であるように、そして本発明の範囲を当業者に完全に伝えるように提示されている。各図において、要素の寸法は図解の明快さのために誇張されているかもしれない。同じ参照文字は全体を通じて同じ要素を指示する。

本発明は、ハードウェア、ソフトウェアまたはそれらの組合せを用いて実現することができ、また１つ以上のコンピュータシステムまたは他の処理システムにおいて実現することができる。１実施形態において、本発明は、ここに記載された機能性を実行することができる１つ以上のコンピュータシステムに向けられている。そのようなコンピュータシステム２００の例が図１に示されている。

コンピュータシステム２００は、プロセッサ２０４といった１つ以上のプロセッサを含む。プロセッサ２０４は、通信インフラストラクチャ２０６（例えば、通信バス、クロスオーババーまたはネットワーク）に接続されている。種々のソフトウェア実施形態はこの例示的なコンピュータシステムに関して説明される。この説明を読んだ後、どのようにして他のコンピュータシステムおよび／またはアーキテクチャを用いて本発明を実現するかが当業者には明らかになるであろう。

コンピュータシステム２００は、ディスプレイユニット２３０での表示のために通信インフラストラクチャ２０６からの（または図示せぬフレームバッファからの）グラフィックス、テキストおよび他のデータを転送する表示インタフェース２０２を含み得る。コンピュータシステム２００はまた、主メモリ２０８、好ましくはランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を含み、また二次メモリ２１０をも含み得る。二次メモリ２１０は例えば、ハードディスクドライブ２１２および／または、フロッピーディスクドライブ、磁気テープドライブ、光ディスクドライブなどを代表する取外し可能記憶ドライブ２１４を含み得る。取外し可能記憶ドライブ２１４は、周知の方式で取外し可能記憶ユニット２１８から読取りかつ／またはそれに書込む。取外し可能記憶ユニット２１８は、取外し可能記憶ドライブ２１４によって読取られ書込まれる、フロッピーディスク、磁気テープ、光ディスクなどを代表する。十分に理解される通り、取外し可能記憶ユニット２１８は、それに記憶されたコンピュータソフトウェアおよび／またはデータを有するコンピュータ可用記憶媒体を含む。

別の実施形態において、二次メモリ２１０は、コンピュータプログラムまたは他の命令がコンピュータシステム２００にロードされることを可能にする他の類似の装置を含み得る。そのような装置は例えば、取外し可能記憶ユニット２２２およびインタフェース２２０を含み得る。そのようなものの例は、（テレビゲーム装置において見られるものといった）プログラムカートリッジおよびカートリッジインタフェース、取外し可能メモリチップ（消去可能プログラム可能読出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）またはプログラム可能読出し専用メモリ（ＰＲＯＭ）といった）および関係するソケット、そして他の取外し可能記憶ユニット２２２およびインタフェース２２０を含むことができ、それらはソフトウェアおよびデータが取外し可能記憶ユニット２２２からコンピュータシステム２００に転送されることを可能にする。

コンピュータシステム２００はまた通信インタフェース２２４を含み得る。通信インタフェース２２４は、ソフトウェアおよびデータがコンピュータシステム２００と外部装置との間で転送されることを可能にする。通信インタフェース２２４の例は、モデム、ネットワークインタフェース（イーサネットカードといった）、通信ポート、パーソナルコンピュータメモリカードインターナショナルアソシエーション（ＰＣＭＣＩＡ）スロットおよびカードなどを含み得る。通信インタフェース２２４を介して転送されるソフトウェアおよびデータは信号２２８の形態であり、それは通信インタフェース２２４によって受信されることができる電子的、電磁的、光学的または他の信号とすることができる。これらの信号２２８は、通信経路（例えばチャネル）２２６を通じて通信インタフェース２２４に供給される。この経路２２６は、信号２２８を搬送し、電線またはケーブル、光ファイバ、電話線、セル方式リンク、無線周波（ＲＦ）リンクおよび／または他の通信チャネルを用いて実現され得る。この文書において、用語「コンピュータプログラム媒体」および「コンピュータ可用媒体」は、取外し可能記憶ドライブ２１４、ハードディスクドライブ２１２に取り付けられたハードディスクおよび信号２２８といった媒体に全般的に言及するために使用される。これらのコンピュータプログラム製品はコンピュータシステム２００にソフトウェアを提供する。本発明はそうしたコンピュータプログラム製品に向けられている。

コンピュータプログラム（またコンピュータ制御論理とも呼ばれる）は、主メモリ２０８および／または二次メモリ２１０に記憶される。コンピュータプログラムはまた通信インタフェース２２４を介して受け取られ得る。そのようなコンピュータプログラムは、実行された時に、コンピュータシステム２００が本発明の特徴をここで検討されたように実行することを可能にする。詳細には、コンピュータプログラムは、実行された時に、プロセッサ２０４が本発明の特徴を実行することを可能にする。従って、そのようなコンピュータプログラムはコンピュータシステム２００のコントローラを代表する。

本発明がソフトウェアを用いて実現される実施形態において、ソフトウェアは、コンピュータプログラム製品に記憶され、そして取外し可能記憶ドライブ２１４、ハードディスク２１２または通信インタフェース２２４を用いてコンピュータシステム２００にロードされることができる。制御論理（ソフトウェア）は、プロセッサ２０４によって実行された時に、プロセッサ２０４に本発明の機能をここで述べたように実行させる。別の実施形態において、本発明は、例えば特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）といったハードウェア構成要素を用いて、主にハードウェアにおいて実現される。ここに記載された機能を実行するためのハードウェアステートマシンのインプリメンテーションは当業者にとって明らかであろう。

さらに別の実施形態において、本発明は、ハードウェアおよびソフトウェア両方の組合せを用いて実現される。

参照によってここに完全な形で採り入れられる国際電気通信連合電気通信標準化セクタ標準Ｇ．７０９（ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．７０９）およびＧ．９７５（ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．９７５）の下で、特定の光ファイバ通信チャネル、例えば本発明の１実施形態において特徴とされた通り、１０ＧＥ／ＯＣ−１９２ファイバ通信チャネルは、ＦＥＣおよび、データ伝送の性能を監視するためのシステムを備えている。図２はＦＥＣを利用している通信チャネルを図示している。図２において、データはＦＥＣコーダ１１０に送給される。コード化されたデータはその後、変調器１２０に送られ、そこでデータは媒体１３０、例えば光ファイバケーブルによって伝送される。信号は復調器１４０で受信され、そしてＢＥＲが復調器において計算されＢＥＲ_ＤＭによって指定される。復調された信号はその後、誤り訂正を完了し信号を訂正するＦＥＣデコーダ１５０に送られる。ＢＥＲはその後、ＦＥＣデコーダにおいて計算されＢＥＲ_ＦＥＣによって指定される。ＢＥＲ_ＦＥＣは理想的にはＢＥＲ_ＤＭよりも複数桁小さい。誤り訂正された信号はその後データ出力として送られる。

ここで図３に言及すれば、本発明の１実施形態に従ったデータ伝送システム３００が示されている。ＦＥＣエンコーダ３１０は、データストリームを入力として受け取り、コード化されたデータストリームを出力する。本発明の１実施形態において、ＦＥＣエンコーダは例えばリード‐ソロモンエンコーダであるが、あらゆる適格なＦＥＣコード化装置を使用することができる。コード化された信号はその後、送信ユニット３２０に送られる。図５に関してさらに詳細に説明される送信ユニット３２０は、パワーおよび変調コントローラ３７０から信号Ｐ_ａｄｊおよびＭ_ａｄｊを受信する。信号Ｐ_ａｄｊおよびＭ_ａｄｊに基づいて、送信ユニット３２０は、ファイバまたはケーブルといった媒体３３０を通じて伝送される光信号λ_１を調整する。光信号λ_１は、図５に関してさらに詳細に説明される受信ユニット３４０によって受信される。受信された信号はその後、ＦＥＣを用いて信号をデコードするデコーダに送られる。デコーダは、デコードされ誤り訂正されたデータストリームＤａｔａＯｕｔを出力するとともに、ＦＥＣデコーダによって訂正された誤りの数Ｎ_ｅｒｒを制御ユニット３６０に出力する。図４に示された本発明の方法の１実施形態において、ステップ４２０で、制御ユニット３６０は、２つの電気信号ＨＶ_ａｄｊおよびＴ_ａｄｊを出力し、それはＡＰＤ受信機を制御する。ステップ４２５で、制御ユニット３６０は光信号λ_２を出力し、それはパワーおよび変調制御ユニット３７０を制御するために媒体３３０を通じて返送される。ステップ４３５で、パワーおよび変調制御ユニット３７０は２つの信号Ｐ_ａｄｊおよびＭ_ａｄｊを出力し、それらはレーザー出力パワー（Ｌ）およびレーザーの変調振幅を制御する。

本発明の１実施形態の機能性を実行することができるコンピュータシステムインプリメンテーションを提示。 前方誤り訂正（ＦＥＣ）を利用している通信チャネルの一般化された方式。 本発明の性能監視システムの１実施形態の高水準図。 本発明の１実施形態の動作を示すフローチャート。 図３の性能監視システムの実施形態のアーキテクチャの図。 ＦＥＣコーディングを伴うＢＥＲと伴わないものとの間の受信機感度および関係を示すグラフ。

Claims (3)

1. 制御ループの応答時間を最適化するための方法であって、前記方法は、
   コード化されたデータストリームを受信ユニットにおいて受信することと、
   コード化された前記データストリームにおける誤りを訂正することと、
   訂正された前記誤りの数に基づき前記受信ユニットのパラメータを調整することとを含む、方法。
2. 制御ループの応答時間を最適化するための方法であって、前記方法は、
   データストリームを前方誤り訂正によりコード化することと、
   コード化された前記データストリームを送信ユニットを用いて媒体によって伝送することと、
   コード化された前記データストリームを受信ユニットにおいて受信することと、
   前記データストリームをデコードし、誤り訂正を実行することと、
   コード化された前記データストリームをデコードする時に訂正された誤りの数に基づき前記送信ユニットおよび前記受信ユニットのパラメータを調整することとを含む、方法。
3. 制御ループの応答時間を最適化するためのシステムであって、前記システムは、
   送信ユニットと、
   受信ユニットと、
   前記送信ユニットおよび前記受信ユニットを制御するための制御ユニットと、
   データストリームをデコードし誤り訂正を実行するための誤り訂正ユニットとを備えており、
   前記制御ユニットは前記誤り訂正ユニットによって訂正された誤りの数に基づき前記送信ユニットおよび前記受信ユニットのパラメータを調整する、システム。

Images