JP2012533914A

JP2012533914A - ネットワーク故障中の擬似ワイヤ接続を介した時分割多重化の維持

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Publication number: JP2012533914A
Application number: JP2012515579A
Authority: JP
Inventors: ロライ，ジヨゼフ; パラン，クロード
Original assignee: アルカテル−ルーセント
Priority date: 2009-06-16
Filing date: 2010-06-10
Publication date: 2012-12-27
Anticipated expiration: 2030-06-10
Also published as: US8498199B2; KR20120020172A; WO2010146472A3; KR101353183B1; JP5372248B2; EP2443777B1; CN102804651B; US20100315941A1; CN102804651A; WO2010146472A2; EP2443777A2

Abstract

さまざまな例示的な実施形態は、プロバイダエッジノードおよび関連方法に関する。本プロバイダエッジノードは、構造にとらわれない伝送機構を使用してＴＤＭ擬似ワイヤを介して伝送される少なくとも１つのパケットを受信する、受信機を含みうる。本プロバイダエッジノードはまた、対応する顧客エッジ（ＣＥ）デバイスにフレームを出力するように構成された物理インタフェース、および、その物理インタフェースに対応するＴＤＭフレーミングタイプを記憶する機械可読の記憶媒体を含みうる。最後に、本プロバイダエッジノードは、ネットワークエラーが生じた期間中に、物理インタフェースを介してＣＥデバイスに複数のフレームを送信する回線エミュレーションエンジンを含みうる。各フレームのＴＤＭデータペイロードはアイドルパターンを含むことができ、一方で、その複数のフレームのフレーミングビットの一群はその物理インタフェースについて記憶されたＴＤＭフレーミングタイプに対応するフレーミングパターンを定義することができる。

Description

本明細書で開示される実施形態は、概してパケット交換網における時分割多重化のエミュレーションに関し、より詳細には、しかし排他的にではなく、ネットワーク故障中に顧客エッジデバイスとの接続性を維持することに関する。

多数のレガシ通信ネットワークにおいて、ネットワーク内のノードは時分割多重化（ＴＤＭ）を使用して通信する。ＴＤＭは、複数のデータストリームを１つの信号に結合させ、それによってデータストリームが互いに干渉することなくデータ経路内の物理回線を共用できるようにする。さらに具体的には、その名が示唆するように、ＴＤＭは、信号を、それぞれが固定長の時間を構成する、いくつかのセグメントに分ける。送信ノードは、循環する、繰り返すシーケンス内のセグメントにデータを割り当てるため、受信ノードは伝送媒体の向こう側にあるデータストリームを確実に分けることができる。

しかし、現代のパケット交換網の急速な発展で、ＴＤＭは次第に好ましい技術としての人気を落としている。たとえば、ボイスオーバインターネットプロトコル（ＶｏＩＰ）サービスが、ＶｏＩＰの柔軟性、実装の容易さ、およびコストの削減がもたらされることから、多数のＴＤＭベースのサービスに取って代わった。残念ながら、ＩＰベースのサービスへの移行は、サービスプロバイダが、そのインフラストラクチャを拡張し、加入者宅内機器を置き換えるのにかなりの費用を負担する必要がある。

多額の初期投資が必要なことから、多数のサービスプロバイダは、ＴＤＭベースのサービスをパケット交換網での対応するサービスに切り替えることに消極的である。ＴＤＭ擬似ワイヤは、ＴＤＭベースの機器を置き換えるおよびレガシサービスのサポートをやめる必要をなくし、サービスプロバイダがパケット交換網に徐々に移行することを可能にする。具体的には、ＴＤＭ擬似ワイヤの入口エンドで、ノードがＴＤＭ信号をいくつかのパケットに変換し、次に、パケットベースの経路または擬似ワイヤを横切ってパケットを送る。パケットを受信したとき、出口エンドのノードは、パケットをＴＤＭ信号に変換して戻し、ＴＤＭ信号をそれらの最終的な宛先へと転送する。

いずれのネットワークサービスでもそうであるように、サービスプロバイダは、かなりの量の時間および資金をＴＤＭ擬似ワイヤサービスの高信頼接続を維持するのに投じる。故障が生じた場合、サービスプロバイダは、できる限り早く顧客への接続性を復旧しようと努める。

残念ながら、サービスの迅速な復旧は、そのすべてを参照により本明細書に組み込む、ＩｎｔｅｒｎｅｔＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＴａｓｋＦｏｒｃｅによって発行された、ＲｅｑｕｅｓｔｆｏｒＣｏｍｍｅｎｔｓ（ＲＦＣ）４５５３、「構造化なしＴＤＭオーバーパケット（Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ−ＡｇｎｏｓｔｉｃＴｉｍｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｔｉｐｌｅｘｉｎｇｏｖｅｒＰａｃｋｅｔ、ＳＡＴｏＰ）」にしたがって実装される、ＴＤＭ擬似ワイヤでは、多くの場合難しい。ネットワーク遅延および損失のシナリオ中、プロバイダエッジノードは、接続された顧客エッジ（ＣＥ）デバイスに通知する。プロバイダエッジノードがＲＦＣ４５５３にしたがって動作するとき、この通知によりＣＥデバイスはその特定のポートがダウンしていると判定する。結果として、サービスの復旧時に、ＣＥデバイスは先ずそのポートでレイヤ１接続性を復旧し、次にレイヤ２接続性を復旧するなどしなければならない。このプロセスは、時間のかかるものであり、ＣＥデバイスへのサービスを適切に復旧するのにしばしば多くの秒数を要する。その間、顧客は２つのＴＤＭエンドポイント間でデータを交換することができない。

ＩｎｔｅｒｎｅｔＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＴａｓｋＦｏｒｃｅ発行、ＲｅｑｕｅｓｔｆｏｒＣｏｍｍｅｎｔｓ（ＲＦＣ）４５５３、「Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ−ＡｇｎｏｓｔｉｃＴｉｍｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｔｉｐｌｅｘｉｎｇｏｖｅｒＰａｃｋｅｔ（ＳＡＴｏＰ）」

前記を考慮して、ネットワーク故障中に擬似ワイヤ接続を介してＴＤＭをより確実に管理することが望ましい。さらに具体的には、ＳＡＴｏＰなどの構造にとらわれない伝送機構にしたがって実装されるＴＤＭ擬似ワイヤにおいてパケット損失および遅延状況中の故障回数を減らすことが望ましい。本明細書を読み、理解するとき、他の望ましい態様が当業者には明らかとなろう。

ネットワーク故障中に擬似ワイヤ接続を介してＴＤＭを維持する本ニーズを踏まえて、さまざまな例示的な実施形態の要約が提示される。さまざまな例示的な実施形態のいくつかの態様を強調し、紹介することを目的とするが、本発明の範囲を限定するものではない、いくらかの簡易化および省略が、以下の概要において行われうる。当業者が本発明概念を行い、使用することを可能にするのに適した好ましい例示的な実施形態の詳細な説明が、以下の項に続く。

さまざまな例示的な実施形態は、プロバイダエッジノードおよびそのプロバイダエッジノードで実行される関連方法に関する。そのプロバイダエッジノードは、構造にとらわれない伝送機構を使用してＴＤＭ擬似ワイヤを介して伝送される少なくとも１つのパケットを受信する受信機を含みうる。そのプロバイダエッジノードはまた、対応する顧客エッジ（ＣＥ）デバイスにフレームを出力するように構成された物理インタフェース、およびその物理インタフェースに対応するＴＤＭフレーミングタイプを記憶する機械可読の記憶媒体も含みうる。最後に、そのプロバイダエッジノードは、ネットワークエラーが生じた期間中に、物理インタフェースを介してＣＥデバイスに複数のフレームを送信する、回線エミュレーションエンジンを含みうる。各フレームのＴＤＭデータペイロードはアイドルパターンを含むことができ、一方、複数のフレームのフレーミングビットの一群は、その物理インタフェースについて記憶されたＴＤＭフレーミングタイプに対応するフレーミングパターンを定義することができる。

この方式では、さまざまな例示的な実施形態は、プロバイダエッジノードがＴＤＭ擬似ワイヤ接続の信頼性を改善できるようにすることが明らかであろう。ネットワークエラーが生じた期間中、プロバイダエッジノードは、フレームのフレーミングビットの一群の間でフレーミングパターンを伝送し、一方でフレームペイロードにアイドルパターンを含めることができる。この方式では、プロバイダエッジノードは、顧客エッジデバイスの物理レイヤの動作を維持することができ、それによって、顧客エッジデバイスへの適切な接続性を復旧するのに必要な時間を減らす。

さまざまな例示的な実施形態のさらなる理解を促進するために、本明細書において、以下のような添付の図面が参照される。

パケット交換網を介するＴＤＭのエミュレーションを実装するための例示的なネットワークの概略図である。図１のシステムで使用される、例示的なノードの概略図である。物理インタフェースとフレーミングタイプの間の通信を維持するために使用される、例示的なデータ配列の表である。正常な動作の期間中のプロバイダエッジノードから顧客エッジデバイスへのフレームの伝送の概略図である。ネットワークエラーが生じた期間中のプロバイダエッジノードから顧客エッジデバイスへのフレームの伝送の概略図である。ＴＤＭ擬似ワイヤを介して時分割多重化（ＴＤＭ）接続を維持する方法の例示的な実施形態の流れ図である。

ここで、同様の番号が同様の構成要素またはステップを参照する図面を参照すると、さまざまな例示的な実施形態の開示される広範な態様がある。

図１は、パケット交換網を介するＴＤＭのエミュレーションを実装するための例示的なネットワーク１００の概略図である。さまざまな例示的な実施形態において、ネットワーク１００は、顧客エッジ（ＣＥ）デバイス１１０、連結回線１１５、プロバイダエッジ（ＰＥ）ノード１２０、パケット交換網１３０、ＴＤＭ擬似ワイヤ１４０、ＰＥノード１５０、連結回線１５５、およびＣＥデバイス１６０を含む。

ＣＥデバイス１１０は、サービスプロバイダの顧客によって操作される機器でもよい。「顧客」エッジデバイスと称されているが、ＣＥデバイス１１０がサービスプロバイダによって所有および／または操作されうることは明らかであろう。したがって、ＣＥデバイス１１０は、ＴＤＭ信号を生成し、連結回線１１５を介して送るのに適した任意のデバイスでもよい。

したがって、ＣＥデバイス１１０は、プロバイダエッジノード１２０内にＴＤＭデータストリームを転送するためのワイヤ回線インタフェースを含む無線基地局でもよい。たとえば、ＣＥデバイス１１０は、３Ｇネットワーク内のノードＢ、あるいは、汎欧州デジタル移動電話方式（ＧｌｏｂａｌＳｙｓｔｅｍｆｏｒＭｏｂｉｌｅＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ、ＧＳＭ）ネットワーク、ユニバーサル移動体通信システム（ＵｎｉｖｅｒｓａｌＭｏｂｉｌｅＴｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓＳｙｓｔｅｍ、ＵＭＴＳ）ネットワーク、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）ネットワーク、または他の無線ネットワーク内で通信する別の基地局でもよい。ＣＥデバイス１１０はまた、従来同期デジタルハイアラーキ（ＰｌｅｓｉｏｃｈｒｏｎｏｕｓＤｉｇｉｔａｌＨｉｅｒａｒｃｈｙ、ＰＤＨ）、同期デジタルハイアラーキ（ＳＤＨ）、または同期式光ネットワーキング（ＳＯＮＥＴ）を実装するための構成要素でもよい。ＣＥデバイス１１０の実装のための他の適切な構成要素が当業者には明らかとなろう。

連結回線１１５は、ＣＥデバイス１１０からＰＥノード１２０にＴＤＭデータストリームを伝送することができる。当業者には明らかなように、連結回線１１５は、Ｔ１、Ｅ１、Ｔ３、およびＥ３を含むがこれらに限定されない、いくつかの搬送システムのうちの１つを実装することができる。

ＰＥノード１２０は、連結回線１１５を介してＣＥデバイス１１０からＴＤＭ信号を受信し、次にその信号をパケット交換網１３０を介する伝送のための複数のパケットに変換するように構成されうる。したがって、ＰＥノード１２０は、ルータ、スイッチ、またはＴＤＭ擬似ワイヤ１４０を介する通信を可能にするための機能性を含む同様のハードウェアデバイスなどのネットワーク要素でもよい。さらに具体的には、ＰＥノード１２０は、ＲＦＣ４５５３に記載のＳＡＴｏＰまたは同様の方法にしたがって動作するように構成されうる。以下に詳述するように、ＰＥノード１２０は、ＴＤＭフレームを複数のパケットに変換し、次にパケット交換網１３０の擬似ワイヤ１４０を横切ってそれらのパケットを送信することができる。

パケット交換網１３０は、パケットベースのプロトコルにしたがって動作する任意のネットワークでもよい。したがって、ネットワーク１３０は、たとえば、伝送制御プロトコル／インターネットプロトコル（ＴＣＰ／ＩＰ）、マルチプロトコルラベルスイッチング（ＭＰＬＳ）、非同期転送モード（ＡＴＭ）、フレームリレー、イーサネット（登録商標）、プロバイダバックボーントランスポート（ＰＢＴ）、または、当業者には明らかとなろう。他の任意の適切なパケットベースのプロトコルにしたがって、動作することができる。

ネットワーク１００はまた、パケット交換網１３０を介してＰＥノード１２０とＰＥノード１５０の間でデータを伝送するためのＴＤＭ擬似ワイヤ１４０も含みうる。さらに具体的には、ＴＤＭ擬似ワイヤ１４０は、ＴＤＭ信号をエミュレートするＰＥノード１２０によって出力される複数のパケットの伝送のためのパケット交換網１３０内の１つまたは複数のリンクを備えうる。本明細書で使用されるとき、用語「擬似ワイヤ」はＩＰ／ＭＰＬＳ実装に限定されないことが明らかであろう。そうではなくて、「擬似ワイヤ」は、データの構造にとらわれない伝送をサポートする任意の回線エミュレーションサービス（イーサネットを介する回線エミュレーションなど）に適用可能であることが理解されよう。

ＰＥノード１５０は、ルータ、スイッチ、または同様のハードウェアデバイスなどのネットワーク要素でもよい。ＰＥノード１５０は、ＴＤＭ擬似ワイヤ１４０を介してＰＥノード１２０から送信されるパケットを受信することができる。ＰＥノード１５０は次に、ＣＥデバイス１６０へのその信号の伝送のために、それらのパケットをＴＤＭ信号に変換し戻すことができる。さらに具体的には、ＰＥノード１５０は、パケットを受信し、それらのパケットに含まれるシーケンス番号に基づいて適切な順序を判定し、連結回線１５５を介してＣＥデバイス１６０に対応するＴＤＭフレームを出力することができる。連結回線１１５と同様に、連結回線１５５は、Ｔ１、Ｅ１、Ｔ３、Ｅ３、または当業者には明らかな他の任意の適切な搬送システムにしたがって動作することができる。

ＣＥデバイス１６０は、連結回線１５５を介してＴＤＭ信号を受信するのに適した任意の機器でもよい。たとえば、ＣＥデバイス１６０は、３Ｇ、ＧＳＭ（登録商標）、ＵＭＴＳ、ＬＴＥ、または他の無線ネットワーク内の構成要素でもよい。ＣＥデバイス１６０はまた、ＰＤＨ、ＳＤＨ、またはＳＯＮＥＴを実装するための構成要素でもよい。ＣＥデバイス１６０の実装のための他の適切な構成要素が当業者には明らかとなろう。

ネットワーク１００の構成要素を説明して、ネットワーク１００の動作の要約が提供されることになる。以下の説明はネットワーク１００およびＰＥノード１５０の動作の概要を提供するものであり、したがって、いくつかの点で簡約であることが明らかであろう。ＰＥノード１５０の詳細な動作は、図２−５に関して以下でさらに詳しく説明されることになる。

正常な動作中、ＣＥデバイス１１０はいくつかのフレームを含むＴＤＭ信号を生成し、各フレームはいくつかのチャネルのデータ、および、ある場合には、フレームを適切に整列させるためにＣＥデバイス１６０によって使用される１つのフレーミングビット（複数可）を含む。所定のパターンを連続フレームの一群のフレーミングビットに挿入することによって、ＣＥデバイス１１０は、ＣＥデバイス１６０に各フレームの開始および終了を確実に指示することができる。

当業者には明らかとなるように、フレーミングビットの使用は、ＣＥデバイス１１０およびＣＥデバイス１６０によって使用されるフレーミングタイプに応じて変わることになる。たとえば、ＣＥデバイス１１０がＴ１スーパフレーム（Ｔ１−ＳＦ）を使用する場合、各１９３ビットフレームは、２４チャネルおよび単一フレーミングビットのための８ビットデータフィールドを含むことになる。他の適切なフレーミングタイプは、Ｔ３システムのためのＴ１拡張スーパフレーム（Ｔ１−ＥＳＦ）、Ｅ１ダブルフレーミング、Ｅ１マルチフレーミング、Ｍ１３非同期フレーミングおよびＣビットパリティフレーミングと、Ｅ３システムのためのＧ．７５１およびＧ．８３２フレーミングとを含む。これらのフレーミングタイプのフレーミングパターンの実装は、当業者には明らかとなろう。

ＣＥデバイス１１０でのＴＤＭ信号の生成の後、ＰＥノード１２０は、連結回線１１５を介してＣＥデバイス１１０から信号を受信することができる。ＴＤＭビットストリームを受信したとき、ＰＥノード１２０は、そのストリームを、パケットへのカプセル化のためのいくつかのセグメントに分けることができる。ＰＥノード１２０は「構造にとらわれない」でもよいため、ＰＥノード１２０は、ＴＤＭビットストリームの基本フレーミング構造を無視し、そのデータを単に一連の連続ビットとして扱うことができる。したがって、パケット交換網１３０を横切る伝送のためのパケットを生成するとき、ＰＥノード１２０は、入力フレーム内に含まれるデータペイロードに加えて、すべてのフレーミングビットを含めることができる。

ＰＥノード１２０は次に、ＰＥノード１５０にパケット交換網１３０のＴＤＭ擬似ワイヤ１４０を横切ってパケットを送ることができる。パケットを受信したとき、ＰＥノード１５０は、データペイロードを抽出し、連結回線１５５を介するＣＥデバイス１６０への伝送のためのフレームを生成することができる。さらに具体的には、図２に関して以下に詳述されるように、ＰＥノード１５０は、プレイアウトまたはジッタバッファ中にそのパケットのペイロードを一時的に記憶し、次に、適切なクロックによって決定される速度で連結回線１５５を介してＴＤＭフレーム内のペイロードを出力することができる。この方式では、ＣＥデバイス１６０は、ＣＥデバイス１１０によって生成された原信号に対応するＴＤＭ信号を受信することができる。

状況によっては、ある事象が生じ、ネットワーク内の１つまたは複数の地点でサービスの一時的故障をもたらすことがある。かかる状況では、ＰＥノード１５０は、ＣＥデバイス１１０によって生成されたＴＤＭ信号に対応する元データを伝送できないことになる。たとえば、ＰＥノード１２０が擬似ワイヤ１４０を介する伝送のためのＴＤＭ信号をもはや受信しないようなエラーが、ＣＥデバイス１１０でまたは連結回線１１５を介して生じうる。同様に、バッファアンダーランがＰＥノード１５０のプレイアウトバッファをもたらすような、ＰＥノード１５０が対応するパケットを受信しない、またはＰＥノード１５０が遅延をもつパケットを受信するような、障害または遅延がＰＥノード１２０でまたはパケット交換網１３０内で生じうる。もう１つの例として、ＣＥデバイス１１０以外のノードからのデータ伝送をもたらす切替えが生じ、それによって一時的遅延をもたらすことがある。ＰＥノード１５０がデータフレームをＣＥデバイス１６０に出力することができない結果となる、他のシナリオが当業者には明らかとなろう。

ＳＡＴｏＰの現在の実装でかかる障害が生じるとき、ＰＥノード１５０は、ＴＤＭフレームのペイロードおよびフレーミングビットの両方でフレームのないすべて「１」のパターンを出力する。このフレームのないすべて「１」のパターンを受信したとき、ＣＥデバイス１６０での通常の応答は、対応するポートに物理レイヤ（レイヤ１）をもたらすことである。この応答は、ＰＥノード１５０がＣＥデバイス１１０からの正しいデータの送信を再開するときに、ＣＥデバイス１６０がレイヤ１で始まる特定のポートにすべてのレイヤを復旧しなければならないため、問題になりうる。かかる復旧は、数十秒程度を要することがあり、これは音声トラフィックなどの優先度の高いアプリケーションでは受け入れ難い。

さまざまな例示的な実施形態は、ＰＥノード１５０によって出力されるＴＤＭフレームのペイロード内でアイドルパターンを伝送するが、ＴＤＭフレームのフレーミングビット内に所定のフレーミングパターンを含むことによって、ネットワーク故障および遅延中のこの問題に対処する。ネットワークオペレータは、故障または遅延のときに各物理インタフェースに使用されることになるフレーミングタイプを事前定義することができる。次に、特定の物理インタフェースについての故障または遅延のときに、ＰＥノード１５０は、ペイロード内にアイドルパターンを含むが、連続フレームの群内のフレーミングタイプに対応するフレーミングパターンを定義する、フレームを生成することができる。このフレーミングパターンは、各フレーム（Ｔ１−ＳＦおよびＴ１−ＥＳＦフレーミングなど）に単一のフレーミングビットを使用して、または、各フレーム（Ｅ１フレーミングなど）内に複数のフレーミングビットをセットすることによって、生成されうる。

この方式では、ＣＥデバイス１６０は、ペイロード内のアイドルパターン、但しフレームのフレーミングビット間の認識可能なフレーミングパターン、を含む、フレームのストリームを受信することになる。したがって、ＣＥデバイス１６０は、ＰＥノード１５０がＣＥデバイス１１０からのデータ送信で問題を経験したが、ＣＥデバイス１６０の物理レイヤは有効なままであると認識していることになる。したがって、ＰＥノード１５０でサービスが復旧したときに、ＣＥデバイス１６０は、数秒ではなくて、ほぼ数ミリ秒程度の時間内に動作を速く再開することができる。

図２は、図１のネットワーク１００で使用される例示的なノード２００の概略図である。ノード２００は、ノード２００が複数のパケットを受信し、少なくとも１つのＴＤＭ信号を送信することができるように、パケット交換網内の最後のノードとして動作することができる。したがって、ノード２００は、たとえば、ネットワーク１００のＰＥノード１５０に対応しうる。さまざまな例示的な実施形態で、ノード２００は、受信機２１０、記憶装置２２０、プレイアウトバッファ２３０、および回線エミュレーションエンジン２４０を含む。

受信機２１０は、図１のネットワーク１３０などの、パケット交換網を介して伝送されるパケットを受信するように構成されたハードウェアおよび／または機械可読の記憶媒体上で符号化されたソフトウェアを備えるインタフェースでもよい。さらに具体的には、擬似ワイヤ１４０などの擬似ワイヤを介して送信されるパケットの受信機の機能を果たすとき、受信機２１０は、所与のＴＤＭ信号に関連付けられた複数のパケットを取得することができる。これらのパケットは、ＴＤＭデータペイロード、および、場合によっては、特定のフレーミングパターンに含まれる１つのフレーミングビット（複数可）を含みうる。

記憶装置２２０は、ノード２００内で１つまたは複数の物理インタフェースによって使用されることになるＴＤＭフレーミングタイプに関する情報を維持する、機械可読の記憶媒体でもよい。記憶装置２２０に含まれる情報は、ネットワークオペレータが故障の場合に各インタフェースによって使用されることになるフレーミングタイプを指定することができるように、修正のためにネットワークオペレータにアクセス可能になりうる。記憶装置２２０で使用される例示的なデータ配列が、図３に関して、以下にさらに詳しく説明される。

プレイアウトバッファ２３０は、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）などのハードウェア、および／または回線エミュレーションエンジン２４０にパケットを出力する前にパケットを一時的に記憶するように構成された機械可読の記憶媒体上で符号化された命令を備える、構成要素でもよい。したがって、プレイアウトバッファ２３０は、プレイアウトバッファ２３０が受信機２１０からのパケットを記憶し、そのパケットを回線エミュレーションエンジン２４０に出力することができることを条件に、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）または他の任意のメモリタイプを備えうる。プレイアウトバッファ２３０は、受信機２１０で取得されるパケットのパケット遅延変動を補償することができる。具体的には、回線エミュレーションエンジン２４０にパケットを出力する前にパケットをバッファリングすることによって、プレイアウトバッファ２３０は、回線エミュレーションエンジン２４０が送信するためのデータをもち、回線エミュレーションエンジン２４０が一定の速度でパケットに関連付けられたＴＤＭデータを送ることを確実にすることができる。

回線エミュレーションエンジン２４０は、ハードウェアおよび／または機械可読の記憶媒体上で符号化されたソフトウェアを備える、構成要素でもよい。回線エミュレーションエンジン２４０はさらに、従来のマイクロプロセッサ、ＦＰＧＡ、または、本明細書に詳述された機能性を実装するための一連の命令を実行するように構成された他の任意の構成要素を含みうる。さらに具体的には、回線エミュレーションエンジン２４０は、プレイアウトバッファ２３０から複数のパケットを受信し、それらのパケットに含まれるデータを抽出し、次に、出力物理インタフェースまたはポートを介してＴＤＭフレームとしてそのデータを転送するように構成されることができる。

正常な動作の期間中、回線エミュレーションエンジン２４０は、パケットのペイロードを含むフレームを生成し、次に、対応する物理インタフェースを介して、そのフレームを顧客エッジデバイスに送信することができる。ノード２００によるダミーデータの出力を必要とするネットワーク遅延または故障の場合に、回線エミュレーションエンジン２４０は、先ず記憶装置２２０にアクセスして、特定の物理インタフェースの対応するフレーミングタイプを判定することができる。回線エミュレーションエンジン２４０は次に、複数のフレームを生成することができ、各フレームはアイドルパターン（すべて「１」など）から成るペイロードを含む。さらに、回線エミュレーションエンジン２４０は、これらのフレームの一群内の１つのフレーミングビット（複数可）を使用して、記憶装置２２０から取り出されたフレーミングタイプに対応するフレーミングパターンを定義することができる。最後に、回線エミュレーションエンジン２４０は、物理インタフェースを介してＣＥデバイスに生成されたフレームを出力することができる。

図３は、ノード２００内の物理インタフェース間のマッピングおよび出力されたフレームに使用されることになる対応するフレーミングタイプを維持するために使用される例示的なデータ配列３００の表である。データ配列３００は、記憶装置２２０内に記憶されることができ、たとえば、表でもよい。別法として、データ配列３００は、一連のリンクされたリスト、２分木、配列、または同様のデータ構造でもよい。したがって、データ配列３００は基本データの要約であることが明らかなはずであり、このデータの記憶装置に適した任意のデータ構造が使用されうる。

データ配列３００は、２組のデータを含みうる：物理インタフェースフィールド３１０およびフレーミングタイプフィールド３２０。物理インタフェースフィールド３１０は、ＴＤＭフレームを対応するＣＥデバイスに出力するために使用されるノード２００内の特定のポートを識別することができる。

フレーミングタイプフィールド３２０は、ノード２００が遅延または故障を経験していて、そのためダミーデータをＣＥデバイスに出力する必要がある期間中にノード２００から出力されるフレームに使用されるフレーミングタイプを識別することができる。たとえば、ノード２００と対応するＣＥデバイスの間の通信に使用される搬送システムがＴ１であるとき、ＴＤＭフレーミングタイプは、Ｔ１スーパフレーミング（Ｔ１−ＳＦ）またはＴ１拡張スーパフレーミング（Ｔ１−ＥＳＦ）でもよい。搬送システムがＥ１であるとき、ＴＤＭフレーミングタイプは、Ｅ１ダブルフレーミングまたはＥ１マルチフレーミングでもよい。同様に、搬送システムがＥ３であるとき、ＴＤＭフレーミングタイプは、Ｍ１３非同期フレーミングまたはＣビットパリティフレーミングでもよい。最後に、搬送システムがＥ３であるとき、ＴＤＭフレーミングタイプは、Ｇ．７５１フレーミングまたはＧ．８３２フレーミングでもよい。他の適切なフレーミングタイプが当業者には明らかとなろう。

一例として、データ配列３００がＰＥノード１５０の記憶装置２２０内で維持されると仮定する。エントリ３３０は、ＰＥノード１５０がポート００１にＴ１−ＳＦフレーミングを使用することを示す。エントリ３４０は、ＰＥノード１５０がポート００２にＴ１−ＥＳＦフレーミングを使用することを示す。最後に、エントリ３５０は、ＰＥノード１５０がポート００３にＭ１３非同期フレーミングを使用することを示す。

図４Ａは、正常な動作期間中のプロバイダエッジノード１５０から顧客エッジデバイス１６０へのフレームの伝送の概略図である。図示するように、ＰＥノード１５０は、パケットを受信し、複数のフレーム４１０をポート００１を介してＣＥデバイス１６０に出力する。フレーム４１０の各フレームは、フレーミングビット４１５およびペイロード４２０を含む。ＰＥノード１５０は、ＳＡＴｏＰなどの構造にとらわれない方法にしたがって動作することができるので、ＰＥノード１５０は基本フレーミングビットを認識しない。換言すれば、ＰＥノード１５０は、入力データパケットに含まれるビットをフレームに連続に符号化する。

したがって、ＰＥノード１５０は先ず、合計２４バイトを含むペイロード内の「１０１１０１１１…１０００１１００」とともに、フレーミングビット内に「１」を含むフレームを送信する。ＰＥノード１５０からＣＥデバイス１６０に送信されるその後のフレームのフレーミングビット４１５は、ＣＥデバイス１６０が各フレームの開始および終了を確実に判定することができるように、Ｔ１−ＳＦフレーミングパターン「１０００１１０１１１００」を形成する。フレーミングパターンはＰＥノード１５０からＣＥデバイス１６０に送信されるフレーム内に含まれるが、ＰＥノード１５０がそのフレーミングタイプを認識する必要はないことが明らかであろう。そうではなくて、本システムは構造にとらわれないため、そのフレーミングパターンは、ＰＥノード１５０に送信されるデータパケットに含まれ、ＣＥデバイス１６０に出力されるフレームに含まれる。

図４Ｂは、ネットワークエラーが生じた期間中のプロバイダエッジノード１５０から顧客エッジデバイス１６０へのフレームの伝送の概略図である。図示するように、ＰＥノード１５０へのデータパケットの流れが中断され、ＰＥノード１５０がダミーフレームをＣＥデバイス１６０に送信する必要がある。

すべて「１」のストリームを単に送信するのではなくて、ＰＥノード１５０は、ＣＥデバイス１６０の物理レイヤを動作状態に維持するように設計された方式でネットワークエラーに応答することができる。さらに具体的には、ＰＥノード１５０は先ず、影響を受けたポート、００１、についてＴＤＭフレーミングタイプを判定することができる。この場合、データ配列３００にアクセスすることによって、ＰＥノード１５０は、ポート００１がＴ１−ＳＦフレーミングを使用することを判定することができる。ＰＥノード１５０は次に、１２の連続フレーム４３０のフレーミングビット４３５間のＴ１−ＳＦフレーミングパターン（「１０００１１０１１１００」）を生成し、一方でペイロード４４０内にアイドルパターン（すべて「１」など）を含む、ＣＥデバイス１６０への伝送のためのフレーム４３０の生成を開始することができる。

Ｔ１−ＳＦのフレーミングパターンは、そのフレーミングタイプについて予め決定されていて、したがって当業者には知られようことが明らかであろう。もう１つの例として、フレーミングタイプがＴ１−ＥＳＦである場合、スーパフレームのサイズは、「００１０１１」のフレーミングパターンを定義するフレーム４、８、１２、１６、２０、および２４のビットをもつ、２４フレームに拡張される。ビット２、６、１０、１４、１８、および２２は、送信データの妥当性を確認する巡回冗長検査（ＣＲＣ）に使用される値を定義する。したがって、この場合、ＰＥノード１５０は、そのアイドルパターンについて計算される値にＣＲＣビットをセットすることができる。追加の１２の未使用のビットは、リンクのメンテナンスに使用されることができる。たとえば、これらのビットは、警報信号を示す、ループバック機能性を実装する、および関連機能を実行するために使用されることができる。ＰＥノード１５０はまた、これらのビットを所定の値（すべて「１」またはすべて「０」など）にセットすることもできる。追加のフレーミングタイプとの使用に適したフレーミングパターンが当業者には明らかとなろう。

図５は、ＴＤＭ擬似ワイヤを介して時分割多重化（ＴＤＭ）接続を維持する方法５００の例示的な一実施形態の流れ図である。方法５００は、たとえばネットワーク１００のＰＥノード１５０によって、実行されうる。図５に示すステップは、ＰＥノード１５０によって実行されるものとして説明されているが、方法５００の実行のための他の適切な構成要素またはシステムが当業者には明らかとなろう。

方法５００は、ステップ５０５で開始し、ステップ５１０へと進み、そこでネットワークオペレータは、ＰＥノード１５０の各物理インタフェースのフレーミングタイプを事前定義することができる。当業者には明らかになるように、各フレーミングタイプは、連続フレームのフレーミングビットの一群によって形成される所定のフレーミングパターンと関連付けられうる。

方法５００は次に、ステップ５２０に進み、そこでＰＥノード１５０が、ＴＤＭ擬似ワイヤ１４０を介してＰＥノード１２０からパケットを受信し始める。方法５００は次に判定ステップ５３０へと進み、そこでＰＥノード１５０が、ＰＥノード１５０からＣＥデバイス１６０へのダミーデータの送信を必要とするネットワークエラーが生じたかどうかを判定する。

判定ステップ５３０において、ＰＥノード１５０がネットワークエラーは生じなかったと判定したとき、方法５００はステップ５４０に進み、そこでＰＥノード１５０は１つまたは複数のパケットのペイロードをＣＥデバイス１６０への送信のための１つまたは複数のフレームに追加することができる。具体的には、ＰＥノード１５０は、ＴＤＭフレーム内にパケットペイロードフィールドに含まれる生データを挿入することができる。方法５００は次に、以下に詳述されるステップ５７０に進む。

他方で、判定ステップ５３０において、ＰＥノード１５０がネットワークエラーが生じたと判定したとき、方法５００はステップ５５０に進む。ステップ５５０で、ＰＥノード１５０は、影響を受けたインタフェースについてダミーフレームの送信に使用されることになるフレーミングタイプを判定することができる。前記で詳述されたように、ＰＥノード１５０は、記憶装置２２０に記憶されたデータ配列３００にアクセスすることによって、この判定を行うことができる。

方法５００は次にステップ５６０に進み、そこでＰＥノード１５０はペイロード内にアイドルパターンを含むフレームを生成する。ＰＥノード１５０は、物理インタフェースに使用されるフレーミングタイプに対応するフレーミングパターンを形成するために、これらのフレームの一群の各フレームの１つのフレーミングビット（複数可）をセットすることができる。方法５００は次に、ステップ５７０に進む。

ステップ５７０で、ＰＥノード１５０は、生成されたフレームをＣＥデバイス１６０に送信する。この方式では、正常な動作の期間中、ＰＥノード１５０は、ＴＤＭ擬似ワイヤ１４０を介して受信されたパケットのデータペイロードに対応するフレームを送信する。ネットワークエラーが生じた期間中、ＰＥノード１５０は、アイドルパターンを含み、所定のフレーミングタイプに対応するフレーミングパターンを定義する、いくつかのフレームを送信する。したがって、ＣＥデバイス１６０の物理レイヤは動作可能なままであり、それによって、ネットワークエラーが生じるときに、ＣＥデバイス１６０へのサービスの復旧の遅延を最小化する。

方法５００は次にステップ５８０に進み、そこで方法５００は終了する。方法５００はＰＥノード１５０によって実行される処理の単一の反復として示されていることが明らかであろう。したがって、フレームを送った後にステップ５８０で終了するのではなくて、方法５００は５２０に戻ることができ、そこでＰＥノード１５０が追加のパケットを受信し、その処理を繰り返す。

前記によれば、さまざまな例示的な実施形態が、プロバイダエッジノードがネットワーク故障または遅延中に擬似ワイヤ接続を介するＴＤＭを維持できるようにする。具体的には、ネットワーク故障または遅延が生じた期間中、プロバイダエッジノードは、フレームペイロード内でアイドルパターンを送信する一方で、フレームのフレーミングビット間のフレーミングパターンを送信することができる。この方式では、プロバイダエッジノードは、顧客エッジデバイスの物理レイヤの動作を維持することができ、ネットワークエラーが生じるときに、適切な接続性を復旧するのに必要な時間を大幅に最小化する。

本発明のさまざまな例示的な実施形態はハードウェアおよび／またはファームウェアに実装されうることが、前述の説明から明らかとなろう。さらに、さまざまな例示的な実施形態が、本明細書に詳述される動作を実行するために、少なくとも１つのプロセッサによって読み取られ、実行されうる、機械可読の記憶媒体に記憶された命令として実装されうる。機械可読の記憶媒体は、ネットワークノード（ルータまたはスイッチなど）などの機械によって読取り可能な形態で情報を記憶する任意の機構を含みうる。したがって、機械可読の記憶媒体は、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、磁気ディスク記憶媒体、光学記憶媒体、フラッシュメモリデバイス、および同様の記憶媒体を含みうる。

さまざまな例示的な実施形態がそれらのある種の例示的な態様を具体的に参照して詳述されているが、本発明は他の実施形態も可能であり、その詳細はさまざまな明らかな点で修正が可能であることを理解されたい。当業者には容易に明らかなように、変更形態および修正形態が、本発明の趣旨および範囲内に留まりながら、実装されうる。したがって、前述の開示、説明、および図面は、例示のみを目的とし、特許請求の範囲によってのみ定義される本発明を決して限定しない。

Claims

時分割多重化（ＴＤＭ）擬似ワイヤを含むパケット交換網で使用されるネットワークノードであって、
構造にとらわれない伝送機構を使用してＴＤＭ擬似ワイヤを介して伝送される少なくとも１つのパケットを受信する受信機であって、その少なくとも１つのパケットのデータペイロードがフレーミングビットおよびＴＤＭデータペイロードを備える、受信機と、
対応する顧客エッジ（ＣＥ）デバイスにフレームを出力するように構成された、物理インタフェースと、
その物理インタフェースに対応するＴＤＭフレーミングタイプを記憶する、機械可読の記憶媒体と、
回線エミュレーションエンジンであって、
正常な動作の期間中に、物理インタフェースを介してその対応するＣＥデバイスにその少なくとも１つのパケットのデータペイロードに対応するフレームを送信し、
ネットワークエラーが生じた期間中に、物理インタフェースを介してその対応するＣＥデバイスに複数のフレームを送信し、各フレームのＴＤＭデータペイロードがアイドルパターンを含み、その複数のフレームのフレーミングビットの一群がその物理インタフェースについて記憶されたＴＤＭフレーミングタイプに対応するフレーミングパターンを定義する、回線エミュレーションエンジンと
を備える、ネットワークノード。
その構造にとらわれない伝送機構が、構造化なしＴＤＭオーバーパケット（ＳＡＴｏＰ）にしたがって実装される、請求項１に記載のネットワークノード。
そのアイドルパターンが値「１」にセットされた複数のビットから成る、請求項１に記載のネットワークノード。
ネットワークオペレータが、その対応するＣＥデバイスによって使用される搬送システムの知識に基づいて、その物理インタフェースに対応するＴＤＭフレーミングタイプを事前定義し、その搬送システムがＴ１、Ｅ１、Ｔ３およびＥ３から成る一群から選択される、請求項１に記載のネットワークノード。
そのネットワークエラーが、ＴＤＭ送信機が結合された連結回線の故障、ＴＤＭ送信機の新しいＴＤＭ送信機への切換え、ＴＤＭ擬似ワイヤを介して伝送される１つまたは複数のパケットの損失、およびネットワークノードのプレイアウトバッファ内のバッファアンダーランのうちの少なくとも１つによって引き起こされる、請求項１に記載のネットワークノード。
時分割多重化（ＴＤＭ）擬似ワイヤを介してＴＤＭ接続を維持する方法であって、
ネットワークノードの物理インタフェースとその物理インタフェースを介して顧客エッジ（ＣＥ）デバイスに出力されるフレームに使用されるＴＤＭフレーミングタイプの間の通信をそのネットワークノード内に記憶するステップと、
構造にとらわれない伝送機構を使用してＴＤＭ擬似ワイヤを介して伝送される少なくとも１つのパケットをそのネットワークノード内で受信するステップであって、その少なくとも１つのパケットのデータペイロードがフレーミングビットおよびＴＤＭデータペイロードを備える、ステップと、
正常な動作の期間中に、その物理インタフェースを介してＣＥデバイスにその少なくとも１つのパケットのデータペイロードに対応するフレームを送信するステップと、
ネットワークエラーが生じた期間中に、その物理インタフェースを介してそのＣＥデバイスに複数のフレームを送信するステップであって、各フレームのＴＤＭデータペイロードがアイドルパターンを含み、その複数のフレームのフレーミングビットの一群がその物理インタフェースについて記憶されたＴＤＭフレーミングタイプに対応するフレーミングパターンを定義する、ステップと
を備える、方法。
その構造にとらわれない伝送機構が、構造化なしＴＤＭオーバーパケット（ＳＡＴｏＰ）にしたがって実装される、請求項６に記載の方法。
そのアイドルパターンが、値「１」にセットされた複数のビットから成る、請求項６に記載の方法。
そのＣＥデバイスによって使用される搬送システムの知識に基づいてその物理インタフェースに対応するＴＤＭフレーミングタイプを事前定義するステップと、
Ｔ１、Ｅ１、Ｔ３、およびＥ３から成る一群からその搬送システムを選択するステップ
をさらに備える、請求項６に記載の方法。
ネットワークエラーが、ＴＤＭ送信機が結合された連結回線の故障、そのＴＤＭ送信機から新しいＴＤＭ送信機への切替え、ＴＤＭ擬似ワイヤを介して伝送される１つまたは複数のパケットの損失、およびそのネットワークノードのプレイアウトバッファ内のバッファアンダーランのうちの少なくとも１つによって引き起こされる、請求項６に記載の方法。