JP2011120141A - 伝送装置および信号収容方法 - Google Patents

Abstract

【課題】演算量を低減して伝送性能の向上を図る。
【解決手段】伝送装置は、クライアント信号が収容されるフレーム内の信号収容領域に対して、クライアント信号およびスタッフを挿入するための挿入制御を行い、挿入制御後のフレームの送信を行う。また、信号収容領域の先頭列を除いた領域に対し、クライアント信号またはスタッフをフレームの列単位で挿入する。
【選択図】図１

Description

本発明は、伝送装置および信号収容方法に関し、フレーム伝送を行う伝送装置および信号をフレームに収容する信号収容方法に関する。

ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）技術を用いた光ネットワークでは、様々なサービスを提供するために、多様な種類の信号が収容され、大容量の信号が伝送されることが要求される。

このような光ネットワークを運用・管理するために、ＩＴＵ−Ｔ（International Telecommunication Union Telecommunication Standardization Sector）では、例えば、ＯＴＮ（Optical Transport Network）が標準化されており、光転送用のフレーム信号（以下、単にフレームと呼ぶ）は、G.709 Interfaces for the Optical Transport Networkで勧告化されている。

図７はＯＴＮフレームのフォーマットを示す図である。ＯＴＮフレーム１００は、オーバヘッド領域１０１、信号収容領域１０２およびＦＥＣ（Forward Error Correction）領域１０３を備える。

オーバヘッド領域１０１は、FAS（Frame Alignment Signal）、OTU（Optical channel Transport Unit）k OH（Overhead）、ODU（Optical channel Data Unit）k OH、OPU (Optical Channel Payload Unit) k OHを含む。

FASは、ＯＴＮフレームの先頭を示すパターンである。OTUk OHは、ODUに対してフレーム同期や接続・品質の管理に用いるオーバヘッド・フィールドである。ODUk OHは、OPUに対して接続・品質の管理に用いるためのオーバヘッド・フィールドである。

信号収容領域１０２であるOPUk payloadは、多様なサービスを提供するためのクライアント信号を収容、または、OPUkよりも低い信号速度を持つODUj(j<k)を複数個多重収容する。ＦＥＣ領域１０３は、データ転送時の誤り制御を行うための冗長データが付与されるフィールドである。

OTUk／ODUk／OPUkのkは、信号速度種別を示す記号であり、k＝1,2,3などがG.709において勧告化されている。OTU／ODU／OPUとして、OTUビットレートが43.018 413 559 Gbit／sであるOTU3／ODU3／OPU3フレーム、同ビットレートが10.709 225 316 Gbit／sであるOTU2／ODU2／OPU2フレーム、同ビットレートが2.666 057 143 Gbit／sであるOTU1／ODU1／OPU1フレームなどが標準化されている。

これらのフレームに対し、例えば、SDH（Synchronous Digital Hierarchy）のSTM（Synchronous Transfer Mode）16、STM64、STM256信号やATM（Asynchronous Transfer Mode）信号、またはGFP（Generic Framing Procedure、ITU-T G.7041勧告）でカプセル化されたデータ信号などが複数多重収容されて、光ネットワーク中を転送する。

また、クライアント信号をＯＴＮフレームで転送する場合には、クライアント信号とＯＴＮフレームの信号速度（周波数）差を吸収しながら、クライアント信号をＯＴＮフレームへ収容することが必要である。

周波数差の吸収方式としては、ITU-T G.709で規定される非同期収容方式があり、通信ネットワークにおいて広く適用されている。
図８は非同期収容方式を説明するためのフレームフォーマットを示す図である。フレーム１００ａは、サイズがｍ行×ｎ列であり、その内、監視制御情報等を収容するオーバヘッド領域１０１ａは、フレームの先頭列部分よりｍ行×ｒ列のサイズを持つ。さらに、クライアント信号を収容する信号収容領域１０２ａは、オーバヘッド領域１０１ａに続いてｍ行×（ｎ−ｒ）列のサイズを持つ。

非同期収容方式は、クライアント信号の信号速度とフレームの信号速度との差（周波数差）に応じて、バイト単位で正または負のスタッフ挿入を行う。図８では、オーバヘッド領域１０１ａに負スタッフ用バイトの領域を１バイト分確保し、信号収容領域１０２ａに正スタッフ用バイトの領域を１バイト分確保している。

この正または負のスタッフバイト領域へスタッフバイトまたはクライアントデータの何れかを挿入することにより周波数差を吸収する。なお、スタッフバイトは例えば、“00000000”や“11111111”といった固定データである。

図９〜図１１は非同期収容方式における周波数調整を示す図である。図９では、クライアント信号の周波数が、フレームの信号収容領域の周波数よりも大きい場合の周波数調整を示している。この場合は、周波数差を吸収するために、正スタッフバイト領域と負スタッフバイト領域の両方にクライアントデータが格納される。

また、図１０では、クライアント信号の周波数と、フレームの信号収容領域の周波数とが等しい場合の周波数調整を示している。この場合は、２信号間に周波数差が存在しないので、クライアントデータをフレームの信号収容領域にそのまま収容することが可能である。そのため、正スタッフバイト領域には、クライアントデータが格納され、負スタッフバイト領域には、スタッフバイトが格納される。

さらに、図１１では、クライアント信号の周波数が、フレームの信号収容領域の周波数よりも小さい場合の周波数調整を示している。この場合は、周波数差を吸収するために、正スタッフバイト領域と負スタッフバイト領域の両方にスタッフバイトが格納される。

一方、吸収可能な周波数差の量は、式（１）により求められる。式（１）中のＰＪＯ（Positive Justification Opportunity）は、正スタッフ用のバイト数であり、ＮＪＯ（Negative Justification Opportunity）は、負スタッフ用のバイト数である。

−ＰＪＯ／ｍ・（ｎ−ｒ）＜周波数差＜ＮＪＯ／ｍ・（ｎ−ｒ）・・・（１）
ここで、ｍ＝４、（ｎ−ｒ）＝３８０８、ＰＪＯ＝ＮＪＯ＝１とした場合、吸収可能な周波数差は、式（２）となる。

−６５ｐｐｍ＜周波数差＜＋６５ｐｐｍ・・・（２）
したがって、この例では、クライアント信号とフレームとの周波数差が±６５ｐｐｍ以内となるクライアント信号ならば、フレームに収容することが可能となる。

上記のようなスタッフ挿入によって周波数差を吸収しながらクライアント信号をフレームへ収容する場合、フレームの受信側では、スタッフを抽出する（抜き出す）処理が行われる。スタッフを抜き出すためには、正または負のスタッフバイト領域にスタッフバイトまたはクライアントデータの何れかが挿入されていることを示すための情報を、フレームのオーバヘッド領域に保存して転送することになる。

上記の例では、正スタッフと負スタッフをそれぞれ１バイト持つので、３通りのスタッフの挿入状態を表示するための情報が、フレーム転送側でオーバヘッド領域に付与される。

図１２はスタッフ挿入状態を示す図である。３通りのバイト単位のスタッフ挿入を行うために、フレームのオーバヘッド領域には、少なくとも２ビット分の情報を割り当てればよい。例えば、Case 1に対しては“１１”、Case 2に対しては“００”、Case 3に対しては“０１”を割り当てることで、スタッフの挿入状態をフレーム受信側に通知することができる。

上記のような非同期収容方式を用いて、より大きな周波数差を持つクライアント信号をフレームに収容するためには、正スタッフまたは負スタッフに割り当てるバイト数を多くすることになる（この場合、信号収容領域１０２ａに配置する正スタッフのバイト数を増やすことが一般的である）。

正／負スタッフのバイト数が増加した場合には、正／負スタッフを挿入するためのスタッフ処理のための情報ビットも多く要ることになる。スタッフ処理に要するビット数は、式（３）で表せる。

所要ビット数＝FLOOR（log₂（負スタッフバイト数＋正スタッフバイト数＋１））＋１（bit）・・・（３）
FLOOR（ｘ）は、実数ｘを整数部で切り捨てる関数である。式（３）からスタッフバイト数に比例して、スタッフ処理のための所要ビット数も増加することがわかる。

ここで、正スタッフバイト数を増加させる場合を考える。図８に対して、正スタッフをｙ（ｙ＜（ｎ−ｒ））バイト分だけ信号収容領域１０２ａに配置する場合、スタッフをｍ行×（ｒ＋１）列目からｍ行×（ｒ＋ｙ）列目までｙバイト分連続して配置するものとする。

このとき、フレーム受信側では、ｙバイト分のスタッフを含むフレームを受信して、スタッフを抜き出すデスタッフ処理（スタッフ抽出処理）を行うことになるが、ｙバイト連続したスタッフバイトを取り除くと、信号の周期性が変動するジッタやワンダが発生するおそれがあった（なお、ジッタやワンダの現象は、フレーム送信側でのスタッフ処理（スタッフ挿入処理）でも発生する可能性があるが、デスタッフ処理時に発生するジッタやワンダの方が信号受信特性劣化に大きく関与する）。

このように、非同期収容方式では、周波数調整のためのスタッフバイトが、信号収容領域１０２ａに連続して挿入される場合があり、例えば、同一行の複数列に渡ってスタッフバイトが挿入された場合、そのスタッフバイトをフレーム受信側で抜き出すと、ジッタやワンダが発生するといった問題があった。

クライアント信号をフレームへ収容する従来の技術としては、ＯＴＵフレームに定義されているＦＳバイトに、負スタッフ用バイトの吸収許容量を超えた分の周波数偏差に相応するデータを格納する技術が提案されている（特許文献１）。

また、ローカルプロトコル信号の読み出し位置を検出し、読み出し位置に基づき、ローカルプロトコル信号をＯＰＵ／ＯＤＵ信号に収容させる際のスタッフ制御量と、ＯＤＴＵ信号を生成する際のスタッフ制御量とを割り振る技術が提案されている（特許文献２）。

さらに、スタッフバイトの挿入数および挿入位置の両方を管理して、周波数差を吸収する技術が提案されている（特許文献３）。

特開２００８−１１３３９４号公報 特開２００７−０９６８２２号公報 米国特許第７０２００９４号明細書

上記の米国特許第７０２００９４号明細書（US 7,020,094 B2）では（以下、単に従来技術と呼ぶ）、スタッフバイトの挿入数および挿入位置の両方の管理を行いながら、周波数差を吸収し、ジッタやワンダの発生の抑制を図って、クライアント信号をフレームに収容する手法が示されている。

図１３は従来技術を説明するためのフレームフォーマットを示す図である。フレーム５０の構成は、サイズがｍ行×ｎ列であり、その内、オーバヘッド領域５１は、フレーム先頭列部分よりｍ行×ｒ列のサイズを持ち、信号収容領域５２は、オーバヘッド領域５１に続いてｍ行×（ｎ−ｒ）列のサイズを持つ。また、信号収容領域５２には、バイト毎に１からｍ×（ｎ−ｒ）までアドレス番号が割り振られている。

従来技術によるフレーム５０へのクライアント信号の収容は、以下のとおりに行われる。
（１）クライアント信号とフレームとの周波数差より、信号収容領域５２へ収容するべきクライアント信号のデータ数を式（４）により求める。

C_n＝f_client（bit／s）×T_server（s）／n・・・（４）
C_nは、信号収容領域５２へ収容すべきクライアント信号のデータをn bit単位で示した数であり、f_clientは、クライアント信号の信号ビットレート（bit／s）、T_serverは、フレームの信号周期（s）である。ここで、n＝8とした場合のC_nは信号領域５２へ収容すべきクライアント信号のデータをバイト単位で表現したことになる。簡単のために、以降の説明はn＝8を想定した説明とする。

（２）以下の式（５ａ）、（５ｂ）にもとづき、フレームの各バイトにクライアント信号のデータを挿入するか、またはスタッフを挿入するかを決定する。
N×C_n mod（m×（n−r））＜C_n・・・（５ａ）
N×C_n mod（m×（n−r））≧C_n・・・（５ｂ）
Ｎは、信号収容領域５２の各バイトに割り振ったアドレス番号である。ｍ×（ｎ−ｒ）は、信号収容領域５２の全バイト数である。なお、式（５ａ）、（５ｂ）の左辺は、Ｎ×Ｃ_nをｍ×（ｎ−ｒ）で割った余りを意味する。

また、その余りがＣ_n未満となる式（５ａ）の場合では、アドレスＮにはクライアントデータが挿入される。さらに、その余りがＣ_n以上となる式（５ｂ）の場合では、アドレスＮにはスタッフが挿入される。

図１４はスタッフとクライアントデータとの配置状態の一例を示す図である。従来技術では、Ｃ_n値にもとづいて、フレームの信号収容領域５２へスタッフまたはクライアントデータが挿入されることになる。このとき、フレーム受信側でのスタッフ抜き出し時に、ジッタやワンダが発生してしまう程に、スタッフが連続配置されないように、スタッフが信号収容領域５２中に均等に分布して挿入される。

なお、フレームの受信側でデスタッフ処理を行うために、フレームの送信側では、信号収容領域５２に挿入されたクライアント信号のバイト数を示すＣ_nを、フレームのオーバヘッド領域５１に保存して転送する。

このとき、Ｃ_n値がとりうる範囲は、０〜ｍ×（ｎ−ｒ）の範囲であるので、この値を表現するためには、FLOOR（log₂（m・（n−r）））＋1（bit）で計算される値のビット数が用いられることになる。

このように、上記のような従来技術では、スタッフの挿入位置を式（５ａ）、（５ｂ）を用いて計算することで、スタッフが一塊になって連続配置されないように信号収容領域５２へ挿入して、フレーム受信側でのスタッフ抜き出し時における、ジッタやワンダの発生を抑制している。

しかし、従来技術では、信号収容領域５２のバイト単位で、式（５ａ）、（５ｂ）を用いて、挿入判定（クライアントデータを挿入するのか、またはスタッフバイトを挿入するのかの判定）を行っているため、挿入判定の演算量が多く、フレーム伝送性能を低下させるといった問題があった。したがって、フレーム周波数が高くなると、挿入判定の演算量が非常に多くなるので、実現することが困難になるおそれがあった。

次に具体的な数値を用いて従来技術の問題点について説明する。図１５は従来技術の動作例を示す図である。フレームの信号収容領域５２ａを２４バイトとする（図中、四角枠内に示す数字は、各バイトに割り当てたアドレスＮである）。また、信号収容領域５２ａへ収容すべきクライアント信号のデータバイト数Ｃ_nを１７バイトとする。

Ｃ_n＝１７バイト分のクライアントデータと、スタッフバイトとをサイズ２４バイトの信号収容領域５２ａへ収容するための挿入判定式は、以下の式（５ａ−１）、（５ｂ−１）となる。式（５ａ−１）を満たす場合は、アドレスＮにはクライアントデータを挿入し、式（５ｂ−１）を満たす場合は、アドレスＮにはスタッフバイトを挿入する。

Ｎ×１７ｍｏｄ２４＜１７・・・（５ａ−１）
Ｎ×１７ｍｏｄ２４≧１７・・・（５ｂ−１）
具体的には、Ｎ＝１のとき、１７ｍｏｄ２４＝１７（≧１７）なので、アドレス１には、スタッフバイトを挿入する。Ｎ＝２のとき、３４ｍｏｄ２４＝１０（＜１７）なので、アドレス２には、クライアントデータを挿入する。

Ｎ＝３のとき、５１ｍｏｄ２４＝３（＜１７）なので、アドレス３には、クライアントデータを挿入する。Ｎ＝４のとき、６８ｍｏｄ２４＝２０（≧１７）なので、アドレス４には、スタッフバイトを挿入する。Ｎ＝５のとき、８５ｍｏｄ２４＝１３（＜１７）なので、アドレス５には、クライアントデータを挿入する。

以降同様にして、Ｎ＝２３のとき、３９１ｍｏｄ２４＝７（＜１７）なので、アドレス２３には、クライアントデータを挿入する。Ｎ＝２４のとき、４０８ｍｏｄ２４＝０（＜１７）なので、アドレス２４には、クライアントデータを挿入する。

上記の挿入判定の結果、信号収容領域５２ａ−１に示すように、クライアントデータとスタッフとが挿入される。スタッフが偏らずに配置するので、スタッフ抜き出し時等におけるジッタ、ワンダ特性の発生を抑制することを可能としている。

ただし、信号収容領域内のバイト単位による挿入判定を行っているために、演算量が非常に大きなものとなってしまう。この例では、２４バイトの信号収容領域５２ａなので、各バイト単位にスタッフ挿入の判定を行うためには、合計２４回もの演算を行うことが必要となる。このように、従来技術では、挿入判定を行う際の演算量が多いために、効率よく信号収容を行うことができず、フレーム伝送性能の低下を引き起こすといった問題があった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、クライアント信号とフレームとの周波数差を吸収して、クライアント信号をフレームに収容する場合において、クライアント信号またはスタッフの挿入判定処理の演算量を低減して、伝送性能の向上を図った伝送装置を提供することを目的とする。

また、本発明の他の目的は、クライアント信号とフレームとの周波数差を吸収して、クライアント信号をフレームに収容する場合において、クライアント信号またはスタッフの挿入判定処理の演算量を低減して、伝送性能の向上を図った信号収容方法を提供することである。

上記課題を解決するために、伝送装置が提供される。この伝送装置は、信号が収容されるフレーム内の信号収容領域に対して、前記信号およびスタッフを挿入するための挿入制御を行う挿入制御部と、挿入制御後の前記フレームの送信を行うフレーム送信部とを備える。

ここで、挿入制御部は、信号収容領域の先頭列を除いた領域に対し、信号またはスタッフをフレームの列単位で挿入する。

演算量を低減して、伝送性能の向上を図ることが可能になる。

伝送装置の構成例を示す図である。 フレームフォーマットを示す図である。 クライアント信号またはスタッフの挿入状態を示す図である。 伝送装置の構成ブロックを示す図である。 挿入制御の一例を示す図である。 挿入制御の一例を示す図である。 ＯＴＮフレームのフォーマットを示す図である。 非同期収容方式を説明するためのフレームフォーマットを示す図である。 非同期収容方式における周波数調整を示す図である。 非同期収容方式における周波数調整を示す図である。 非同期収容方式における周波数調整を示す図である。 スタッフ挿入状態を示す図である。 従来技術を説明するためのフレームフォーマットを示す図である。 スタッフとクライアントデータとの配置状態の一例を示す図である。 従来技術の動作例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は伝送装置の構成例を示す図である。伝送装置１０は、挿入制御部１１とフレーム送信部１２を備える。
挿入制御部１１は、サービス情報を有する信号（以下、クライアント信号）よりも速度が高いフレームにクライアント信号を収容する際に、クライアント信号が収容されるフレーム内の信号収容領域に対して、クライアント信号およびスタッフを挿入するための挿入制御を行う。フレーム送信部１２は、挿入制御された後のフレームの送信（転送）を行う。

なお、挿入制御部１１は、信号収容領域にクライアント信号またはスタッフを挿入する。
図２はフレームフォーマットを示す図である。伝送装置１０が伝送対象とするフレーム２０は、サイズがｍ行×ｎ（byte）である。また、フレーム２０の内、監視制御情報等を収容するオーバヘッド領域２１は、フレームの先頭列部分よりｍ×ｒ（byte）のサイズを持つ。さらに、クライアント信号を収容する信号収容領域２２は、オーバヘッド領域２１に続いてｍ×（ｎ−ｒ）（byte）のサイズを持つ。

図３はクライアント信号またはスタッフの挿入状態を示す図である。挿入制御部１１では、後述する挿入判定式を用いて、クライアント信号またはスタッフを信号収容領域２２に挿入する。

このとき、信号収容領域２２の先頭列を除いた領域の（ｒ＋２）〜ｎ列目に対しては、クライアント信号またはスタッフをコラム単位で挿入する。したがって、信号収容領域２２の該当コラム領域には、ｍ行に渡ってクライアント信号のみ、またはスタッフのみが配置されることになる。

また、信号収容領域２２の先頭列の（ｒ＋１）列目に対しては、クライアント信号またはスタッフを、バイト単位で挿入する。したがって、信号収容領域２２の先頭列に関しては、クライアント信号およびスタッフの両方が混在して配置される可能性がある。挿入制御の詳細は後述する。

図４は伝送装置１０の構成ブロックを示す図である。伝送装置１０は、挿入制御部１１およびフレーム送信部１２を備え、挿入制御部１１は、クライアント信号バッファ１１ａ、挿入判定処理部１１ｂおよびセレクタ１１ｃを含む。フレーム送信部１２は、オーバヘッド挿入部１２ａを含む。

クライアント信号バッファ１１ａは、クライアント信号のバッファリングを行う。挿入判定処理部１１ｂは、後述の挿入判定式にもとづき、フレーム２０の信号収容領域２２に対し、クライアント信号を挿入するのか、またはスタッフを挿入するのかを決定し、クライアント信号またはスタッフを選択するための選択信号を生成する。

また、挿入判定処理部１１ｂは、信号収容領域に対する、スタッフの挿入数および挿入位置の両方の管理を行って、管理情報を生成する。そして、管理情報をオーバヘッド挿入部１２ａに送信する。

セレクタ１１ｃは、選択信号にもとづき、クライアント信号またはスタッフを出力して、信号収容領域２２の所定領域に挿入する。オーバヘッド挿入部１２ａは、信号収容領域２２のペイロード情報（クライアント信号）に、オーバヘッド領域２１のオーバヘッド情報（管理情報が含まれる）を付加してフレームを生成し送信する。なお、フレーム受信側では、オーバヘッド内の管理情報にもとづいて、信号収容領域２２内のスタッフの挿入数および挿入位置を認識して、デスタッフ処理を行うものである。

次に伝送装置１０におけるクライアント信号／スタッフの挿入制御について詳しく説明する。任意の速度（f_data（bit／s））を持つクライアント信号を、任意の速度（f_server（bit／s））を持つフレームへ収容する場合を考える。また、フレームフォーマットは、図２で示したフォーマットを適用する。

ここで、１フレーム当たりの総バイト数をS_total（＝ｍ×ｎ）とすると、フレーム周期は、T_server＝８×S_total／f_server（sec）で与えられる。このとき、フレームの１周期中に収容すべきクライアント信号のバイト数は、C_data＝int（f_data×T_server／８）によって得られる。

なお、ｉｎｔ（ｘ）は、ｘの整数を得るための関数である。また、フレーム２０の信号収容領域２２の総バイト数は、S_payload＝ｍ×（ｎ−ｒ）により与えられる。
以上より、クライアント信号とフレーム２０との周波数差を吸収しながら、クライアント信号をフレーム２０へ収容するためには、クライアント信号のデータ（クライアントデータ）と共に（S_payload−C_data）（byte）分のスタッフバイトを信号収容領域２２へ収容すればよいことになる。

次にスタッフバイトの挿入によって、フレーム２０とクライアント信号との周波数差を調整しながら、フレーム２０へクライアント信号を収容する際の要求条件を下記に示す。
（要求１）スタッフバイトの挿入処理は容易にする（演算量を低減化する）。

（要求２）スタッフバイト量の粒度はバイト単位とする（周波数調整はバイト単位とする）。
（要求３）スタッフ処理（スタッフ挿入処理）／デスタッフ処理（スタッフ抽出処理）時のジッタ、ワンダ特性を低減する。

以上の要求を考慮して、下記の方針により挿入制御を行う。
（１）スタッフバイトの挿入処理は、コラム単位、すなわち、ｍ（byte）単位でスタッフバイトを挿入する。この処理により、スタッフバイトの挿入処理を容易にし、演算量を低減化することができ、要求１を満たす。

（２）バイト単位の周波数調整を実現するために、信号収容領域２２の１列目に対しては、コラム単位でなくバイト単位でスタッフバイトの挿入処理を行う（要求２を満たす）。なお、本挿入処理におけるスタッフバイト量は０〜（ｍ−１）（byte）の範囲とする。

（３）コラム単位で挿入するスタッフバイトは、信号収容領域２２へ全体的に均等となるように分布させて挿入する。この処理により、スタッフ挿入またはスタッフ抜き出し時におけるジッタ、ワンダ特性の現象発生を低減することができるので、要求３を満たす。

上記方針を行うための挿入制御手順を下記に示す。
（手順１）信号収容領域２２の各列に対して、番号ｉ（ｉ＝１、・・・（ｎ−ｒ））を割り振る。

（手順２）下記の式（６ａ）、（６ｂ）により、コラム単位でクライアントデータまたはスタッフの挿入を判定する。
i×int（C_data／m）mod int（S_payload／m）＜int（C_data／m）・・・（６ａ）
i×int（C_data／m）mod int（S_payload／m）≧int（C_data／m）・・・（６ｂ）
ここで、式（６ａ）を満たす場合は、信号収容領域のｉ列目にクライアントデータバイトを挿入する。また、式（６ｂ）を満たす場合は、ｉ列目にスタッフバイトを挿入する。

（手順３）C_data＜S_payloadの場合は、以下の式（７）でD_col1を求める。式（７）により、信号収容領域２２の１列目にD_col1（byte）分のクライアントデータを挿入し、（m−D_col1）（byte）分のスタッフバイトを挿入することになる。

D_col1＝C_data mod m・・・（７）
また、先頭列内の各バイト領域に対する、クライアントデータまたはスタッフバイトの挿入条件は、式（８ａ）、（８ｂ）にもとづく。式中のＮ（＝１、２、・・・ｍ）は、信号収容領域２２の先頭列の１行目からｍ行目までのバイト領域に付与したアドレス番号である。

N×D_col1 mod m＜D_col1・・・（８ａ）
N×D_col1 mod m≧D_col1・・・（８ｂ）
式（８ａ）を満たす場合は、信号収容領域２２の先頭列のアドレスＮのバイト領域にクライアントデータを挿入する。また、式（８ｂ）を満たす場合は、信号収容領域２２の先頭列のアドレスＮのバイト領域にスタッフバイトを挿入する。

次に具体的な数値を用いて挿入制御について説明する。図５、図６は挿入制御の一例を示す図である。フレームの信号収容領域２２ａを２４バイトとする（図中、四角枠内の括弧付数字は、１列目の各バイトに割り当てたアドレスＮである）。また、信号収容領域２２ａへ収容すべきクライアント信号のデータバイト数Ｃ_dataを１７バイトとする（ここでの信号収容領域のバイト数と、収容すべきクライアント信号のバイトは、図１５で上述した条件と同じである）。

〔ステップＳ１〕Ｃ_data＝１７バイト分のクライアントデータと、スタッフバイトとをサイズ２４バイトの信号収容領域２２ａへ収容するための挿入判定式は、以下の式（６ａ−１）、（６ｂ−１）となる。

i×int（17／4）mod int（24／4）＜int（17／4）・・・（６ａ−１）
i×int（17／4）mod int（24／4）≧int（17／4）・・・（６ｂ−１）
具体的には、ｉ＝１のとき、４ｍｏｄ６＝４（≧４）なので、１列目には、スタッフバイトを挿入する。ｉ＝２のとき、８ｍｏｄ６＝２（＜４）なので、２列目には、クライアントデータを挿入する。

ｉ＝３のとき、１２ｍｏｄ６＝０（＜４）なので、３列目には、クライアントデータを挿入する。ｉ＝４のとき、１６ｍｏｄ６＝４（≧４）なので、４列目には、スタッフバイトを挿入する。

ｉ＝５のとき、２０ｍｏｄ６＝２（＜４）なので、５列目には、クライアントデータを挿入する。ｉ＝６のとき、２４ｍｏｄ６＝０（＜４）なので、６列目には、クライアントデータを挿入する。このようにして、クライアントデータまたはスタッフバイトを挿入することで、まず信号収容領域２２ａ−１の状態が得られる。

〔ステップＳ２〕式（７）からD_col1＝C_data mod m＝１７ｍｏｄ４＝１となる。したがって、先頭列に対するクライアントデータまたはスタッフバイトの挿入条件は、式（８ａ−１）、式（８ｂ−１）となる。

N×D_col1 mod 4＝N mod 4＜D_col1・・・（８ａ−１）
N×D_col1 mod 4＝N mod 4≧D_col1・・・（８ｂ−１）
具体的には、Ｎ＝１のとき、１ｍｏｄ４＝１（≧１）なので、アドレス１にはスタッフバイトを挿入する。Ｎ＝２のとき、２ｍｏｄ４＝２（≧１）なので、アドレス２にはスタッフバイトを挿入する。

Ｎ＝３のとき、３ｍｏｄ４＝３（≧１）なので、アドレス３にはスタッフバイトを挿入する。Ｎ＝４のとき、４ｍｏｄ４＝０（＜１）なので、アドレス４にはクライアントデータを挿入する。

このような処理により、先頭列に対して、クライアントデータまたはスタッフバイトが挿入して信号収容領域２２ａ−２の状態となる。信号収容領域２２ａ−２では、２４byteの信号収容の領域に対して、所定の１７byteのクライアントデータが収容され、かつスタッフは全体的に均等に挿入されている。

ここで、図１５で上述した従来技術の演算回数と、図５、図６で示した演算回数とを比較する。従来技術では、４行×６列の２４byteの領域を有する信号収容領域に対して、バイト単位で演算を行うために、演算回数は２４回行われていた。

これに対し、本発明による演算回数は、図１５と同じ信号収容領域に対して、ステップＳ１では、コラム単位での演算を行うために、演算回数が６回であり、ステップＳ２では、先頭列のバイト単位での演算を行うために、演算回数が４回であり、合計すると演算回数は１０回となる。したがって、伝送装置１０の挿入制御では、従来技術と比べて演算回数が半分以下に抑えられていることがわかる。

以上説明したように、伝送装置１０によれば、クライアント信号とフレームとの周波数差（信号速度差）を吸収しながら、クライアント信号とスタッフとを信号収容領域に挿入する際に、クライアント信号の周波数がフレームの信号収容領域の周波数よりも低い場合において、信号収容領域の先頭列を除いた領域に対し、クライアント信号またはスタッフをフレームのコラム単位で挿入する構成とした。

すなわち、信号収容領域の先頭列に対しては、バイト単位でクライアント信号またはスタッフを挿入し、先頭列を除く信号収容領域に対しては、コラム単位でクライアント信号またはスタッフを挿入する。

これにより、クライアント信号とフレームとの周波数差を調整して、スタッフを信号収容領域へ均等に渡って分布させて挿入することができ、スタッフ処理／デスタッフ処理におけるジッタやワンダの現象発生を抑制することができる。さらに、この場合、クライアント信号またはスタッフの挿入判定処理の演算量を大幅に低減することができるので、伝送性能の向上を図ることが可能になる。

（付記１） 信号が収容されるフレーム内の信号収容領域に対して、前記信号およびスタッフを挿入するための挿入制御を行う挿入制御部と、
挿入制御後の前記フレームの送信を行うフレーム送信部と、
を備え、
前記挿入制御部は、前記信号収容領域の先頭列を除いた領域に対し、前記信号または前記スタッフを前記フレームの列単位で挿入する、
ことを特徴とする伝送装置。

（付記２） 前記挿入制御部は、
ｉを前記信号収容領域の列に対して割り当てた列番号、ｍを前記フレームの行数、C_dataを収容すべき前記信号のバイト数、S_payloadを前記信号収容領域の全バイト数、int（x）をxの整数値を求める関数、A mod BがＡをＢで割った余りを表すとしたとき、
i×int（C_data／m）mod int（S_payload／m）＜int（C_data／m）
を満たす場合は、前記信号収容領域のｉ列目に前記信号を挿入し、
i×int（C_data／m）mod int（S_payload／m）≧int（C_data／m）
を満たす場合は、前記信号収容領域のｉ列目に前記スタッフを挿入する、
ことを特徴とする付記１記載の伝送装置。

（付記３） 前記挿入制御部は、前記信号収容領域の前記先頭列に、前記信号または前記スタッフを、バイト単位で挿入することを特徴とする付記１記載の伝送装置。
（付記４） 前記挿入制御部は、
ｍを前記フレームの行数、C_dataを収容すべき前記信号のバイト数、Ｎ（＝１、２、・・・、ｍ）を前記信号収容領域の前記先頭列の各バイトに割り振ったアドレス番号、A mod BがＡをＢで割った余りを表すとし、
D_col1＝C_data mod m
としたとき、
N×D_col1 mod m＜D_col1
を満たす場合は、前記信号収容領域の前記先頭列のアドレスＮに前記信号を挿入し、
N×D_col1 mod m≧D_col1
を満たす場合は、前記信号収容領域の前記先頭列のアドレスＮに前記スタッフを挿入する、
ことを特徴とする付記３記載の伝送装置。

（付記５） 前記挿入制御部は、前記i=1なる前記信号収容領域の列に、監視・制御用の情報を挿入することを特徴とする付記２記載の伝送装置。
（付記６） 前記挿入制御部は、前記N=1なる前記信号収容領域の前記先頭列のバイトに、監視・制御用の情報を挿入することを特徴とする付記４記載の伝送装置。

（付記７） 信号をフレームに収容する信号収容方法において、
前記信号が収容される前記フレーム内の信号収容領域に対して、前記信号およびスタッフを挿入するための挿入制御を行う際に、
前記信号収容領域の先頭列を除いた領域に対し、前記信号または前記スタッフを前記フレームの列単位で挿入する、
ことを特徴とする信号収容方法。

（付記８） ｉを前記信号収容領域の列に対して割り当てた列番号、ｍを前記フレームの行数、C_dataを収容すべき前記信号のバイト数、S_payloadを前記信号収容領域の全バイト数、int（x）をxの整数値を求める関数、A mod BがＡをＢで割った余りを表すとしたとき、
i×int（C_data／m）mod int（S_payload／m）＜int（C_data／m）
を満たす場合は、前記信号収容領域のｉ列目に前記信号を挿入し、
i×int（C_data／m）mod int（S_payload／m）≧int（C_data／m）
を満たす場合は、前記信号収容領域のｉ列目に前記スタッフを挿入する、
ことを特徴とする付記７記載の信号収容方法。

（付記９） 前記信号収容領域の前記先頭列に、前記信号または前記スタッフを、バイト単位で挿入することを特徴とする付記７記載の信号収容方法。
（付記１０） ｍを前記フレームの行数、C_dataを収容すべき前記信号のバイト数、Ｎ（＝１、２、・・・、ｍ）を前記信号収容領域の前記先頭列の各バイトに割り振ったアドレス番号、A mod BがＡをＢで割った余りを表すとし、
D_col1＝C_data mod m
としたとき、
N×D_col1 mod m＜D_col1
を満たす場合は、前記信号収容領域の前記先頭列のアドレスＮに前記信号を挿入し、
N×D_col1 mod m≧D_col1
を満たす場合は、前記信号収容領域の前記先頭列のアドレスＮに前記スタッフを挿入する、
ことを特徴とする付記９記載の信号収容方法。

（付記１１） 前記挿入制御部は、前記i=1なる前記信号収容領域の列に、監視・制御用の情報を挿入することを特徴とする付記８記載の信号収容方法。
（付記１２） 前記挿入制御部は、前記N=1なる前記信号収容領域の前記先頭列のバイトに、監視・制御用の情報を挿入することを特徴とする付記１０記載の信号収容方法。

１０ 伝送装置
１１ 挿入制御部
１２ フレーム送信部

Claims (10)

1. 信号が収容されるフレーム内の信号収容領域に対して、前記信号およびスタッフを挿入するための挿入制御を行う挿入制御部と、
   挿入制御後の前記フレームの送信を行うフレーム送信部と、
   を備え、
   前記挿入制御部は、前記信号収容領域の先頭列を除いた領域に対し、前記信号または前記スタッフを前記フレームの列単位で挿入する、
   ことを特徴とする伝送装置。
2. 前記挿入制御部は、
   ｉを前記信号収容領域の列に対して割り当てた列番号、ｍを前記フレームの行数、C_dataを収容すべき前記信号のバイト数、S_payloadを前記信号収容領域の全バイト数、int（x）をxの整数値を求める関数、A mod BがＡをＢで割った余りを表すとしたとき、
   i×int（C_data／m）mod int（S_payload／m）＜int（C_data／m）
   を満たす場合は、前記信号収容領域のｉ列目に前記信号を挿入し、
   i×int（C_data／m）mod int（S_payload／m）≧int（C_data／m）
   を満たす場合は、前記信号収容領域のｉ列目に前記スタッフを挿入する、
   ことを特徴とする請求項１記載の伝送装置。
3. 前記挿入制御部は、前記信号収容領域の前記先頭列に、前記信号または前記スタッフを、バイト単位で挿入することを特徴とする請求項１記載の伝送装置。
4. 前記挿入制御部は、
   ｍを前記フレームの行数、C_dataを収容すべき前記信号のバイト数、Ｎ（＝１、２、・・・、ｍ）を前記信号収容領域の前記先頭列の各バイトに割り振ったアドレス番号、A mod BがＡをＢで割った余りを表すとし、
   D_col1＝C_data mod m
   としたとき、
   N×D_col1 mod m＜D_col1
   を満たす場合は、前記信号収容領域の前記先頭列のアドレスＮに前記信号を挿入し、
   N×D_col1 mod m≧D_col1
   を満たす場合は、前記信号収容領域の前記先頭列のアドレスＮに前記スタッフを挿入する、
   ことを特徴とする請求項３記載の伝送装置。
5. 前記挿入制御部は、前記i=1なる前記信号収容領域の列に、監視・制御用の情報を挿入することを特徴とする請求項２記載の伝送装置。
6. 前記挿入制御部は、前記N=1なる前記信号収容領域の前記先頭列のバイトに、監視・制御用の情報を挿入することを特徴とする請求項４記載の伝送装置。
7. 信号をフレームに収容する信号収容方法において、
   前記信号が収容される前記フレーム内の信号収容領域に対して、前記信号およびスタッフを挿入するための挿入制御を行う際に、
   前記信号収容領域の先頭列を除いた領域に対し、前記信号または前記スタッフを前記フレームの列単位で挿入する、
   ことを特徴とする信号収容方法。
8. ｉを前記信号収容領域の列に対して割り当てた列番号、ｍを前記フレームの行数、C_dataを収容すべき前記信号のバイト数、S_payloadを前記信号収容領域の全バイト数、int（x）をxの整数値を求める関数、A mod BがＡをＢで割った余りを表すとしたとき、
   i×int（C_data／m）mod int（S_payload／m）＜int（C_data／m）
   を満たす場合は、前記信号収容領域のｉ列目に前記信号を挿入し、
   i×int（C_data／m）mod int（S_payload／m）≧int（C_data／m）
   を満たす場合は、前記信号収容領域のｉ列目に前記スタッフを挿入する、
   ことを特徴とする請求項７記載の信号収容方法。
9. 前記信号収容領域の前記先頭列に、前記信号または前記スタッフを、バイト単位で挿入することを特徴とする請求項７記載の信号収容方法。
10. ｍを前記フレームの行数、C_dataを収容すべき前記信号のバイト数、Ｎ（＝１、２、・・・、ｍ）を前記信号収容領域の前記先頭列の各バイトに割り振ったアドレス番号、A mod BがＡをＢで割った余りを表すとし、
    D_col1＝C_data mod m
    としたとき、
    N×D_col1 mod m＜D_col1
    を満たす場合は、前記信号収容領域の前記先頭列のアドレスＮに前記信号を挿入し、
    N×D_col1 mod m≧D_col1
    を満たす場合は、前記信号収容領域の前記先頭列のアドレスＮに前記スタッフを挿入する、
    ことを特徴とする請求項９記載の信号収容方法。

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