JP4774391B2 - 光伝送システムおよび信号速度変換装置 - Google Patents
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Description
ここでは、第1の局182−1から第2の局182−2への信号伝送系を示している。第1の局182−1は、送信側の波長多重伝送装置183を備えており、波長多重伝送装置183には、局内光ファイバ回線187−1〜187−3を介して、ルータ装置150−1〜150−3が接続されている。一方、第2の局182−2は、受信側の波長多重伝送装置184を備えており、波長多重伝送装置184には、局内光ファイバ回線187−4〜187−6を介して、ルータ装置150−4〜150−6が接続されている。
局内光ファイバ187−1から入力された光信号(波長λa=1.3μmなど)は、光受信機191で電気信号に変換され、分離回路193で低速のN本(図8では4本)の送信信号に分離される。各送信信号は、電気回路内では並列信号として伝送されるのが普通であり、本明細書での低速信号の本数Nは、論理的な信号回線の本数を意味している。
上記第1光インタフェースが、上記第1光回線群から受信した第1フォーマットの情報フレームを終端し、該情報フレームから抽出された元の情報信号を含む直列信号列または論理的に1組の並列信号列を出力する第1フレーマを有し、
上記速度変換部が、上記第1フレーマから出力された直列信号列または並列信号列を上記第2光インタフェースと対応した上り方向の複数の内部回線に循環的に分配することによって、それぞれがインタリーブされた元の情報信号を含む複数の送信信号列に変換し、
上記各第2光インタフェースが、それに対応する上記上り方向の内部回線から受信したインタリーブされた元の情報信号を第2フォーマットの情報フレームに変換し、該第2フォーマットの情報フレームを含む送信信号列を上記第2光回線群のうちの1つに送信する第2フレーマを有し、
上記第1光インタフェースと上記第2光インタフェースとの間に、上記各内部回線上の送信信号列に、外部の波長多重光伝送路を介して該信号速度変換装置と対向する他の信号速度変換装置との間で通信すべき管理情報を個別に挿入ないしは抽出するための管理情報挿入手段および管理情報抽出手段を備えたことを特徴とする。
第2フレーマによって、第2フォーマットの情報フレームに変換され、第2光回線群のうちの1つに送信される。
本実施例では、第1光インタフェース104に接続された100Gイーサ回線101から受信された並列光信号(本例では、20Gbit/s回線×5)を速度変換回路106に入力する。速度変換回路106は、第1光インタフェース104で受信した信号列を、第2光インタフェース105(105−1〜105−4)に接続されたイーサLAN−PHY回線102(102−1〜102−4)に適合した複数の40Gbit/s信号列に変換して、並列的に出力する。
40GイーサLAN−PHY回線102−i(i=1〜4)から入力された光信号は、第2光インタフェース105−iの40G光受信器115で電気信号に変換され、第2フレーマ回路116で、信号レイヤ(本例ではイーサLAN−PHY)に応じた逆符号化、オーバヘッド抽出などの処理を施した後に、下り方向の複数の内部回線に出力され、遅延バッファ回路109−i(i=1〜4)に入力される。
図3(A)は、図1のA点で観察される送信データ、すなわち、第1フレーマ回路113から出力された100Gイーサ信号のフレーム構造を示す。図3(A)には、時間軸(横軸)に沿って、3個のイーサフレーム160−1〜160−3が示されている。各フレーム間には、所定のアイドルパターンが書き込まれたフレーム間ギャップ164−1〜164−4が形成されている。
ここでは、簡単化のために、100Gイーサ回線101から受信したイーサフレームを5本の内部回線c1〜c5で並列転送しているが、実際の応用では、各イーサフレームは、更に多数の内部回線、例えば、2.5Gbpsの速度をもつ40本の内部回線で並列転送される。本発明では、論理的に一組を成すシリアルデータ列を複数の回線で並列転送できればよく、内部回線本数に特別な限定をもつものではない。
速度変換回路106は、図3(A)に示したイーサフレームを3本の内部回線にインタリーブして、論理的に3つの信号列165−1〜165−3に変換する。データバイトA、B、C、D、...は、内部回線#1〜#3にインタリーブ(循環的に分配)され、データ部162−1に示す状態となる。ヘッダ部161とFCS部163の内容も、データ部と同様、内部回線#1〜#3にインタリーブされる。信号列165−1〜165−3を個別に見ると、ヘッダ部161とFCS部163は、意味不明の内容となっており、各信号列から個別に抽出したフレームは、イーサ信号とはみなせない状態となっている。
本実施例では、パリティ演算回路107は、速度変換回路106から受信した信号のうち、イーサフレーム部分(ヘッダ部160−1〜FCS部163)のみを演算対象としてパリティ演算を実行し、パリティ符号列166を生成する。内部回線#4に出力されるパリティ符号列166は、パリティ符号部167(167−1、167−2、167−3)と、フレーム間ギャップ用のアイドルパターン部164(164−5、164−6、164−7、164−8)とからなる。
本実施例では、信号列165−1〜165−3とパリティ符号列166とからなる4つの信号列に対して、高位フレーマである第3フレーマ回路108−1〜108−4によって、管理情報168−1〜168−4が挿入される。管理情報168−i(i=1〜4)は、回線固有情報と共通管理情報とからなる。共通管理情報としては、例えば、信号速度変換装置100の状態情報、上り回線と下り回線の回線状態、信号速度変換装置100から対向装置(信号速度変換装置140)への制御指令、警報、あるいは対向装置からの制御指令に対する応答などの情報が含まれる。管理情報168−1〜168−4は、複数の回線にインタリーブされることなく、各送信信号列に個別に挿入される。
40GイーサLAN−PHY回線102−1〜102−4から第2光インタフェース105−1〜105−4に入力された光信号は、40G光受信器115で電気的信号に変換した後、第2フレーマ回路116−1〜116−4に入力され、オーバヘッド情報の除去と復号化処理を受ける。
ここでは、外部光伝送経路で発生した障害によって、40GイーサLAN−PHY回線102−3の受信データが消失し、第2フレーマ回路116−3からは、信号列165−3を出力できない場合を仮定している。また、外部光伝送経路における伝送遅延差によって、信号列165−1、165−2、166の到着時間が異なっている。
監視部122は、信号速度変換装置100の全体的な制御機能と、対向する信号速度変換装置(図2に示した信号速度変換装置140)との管理情報通信機能を備えている。
図1において、120は、第1光インタフェース104を制御する第1制御部、121は、第2光インタフェース105−1〜105−4を制御する第2制御部を示す。これらの制御部は、図示しない制御回線を介して、監視部122と接続されている。
ここに例示した管理情報は、先頭マーカ170と、回線番号171と、遅延調整マーカ172と、上り4回線の回線状態情報173と、下り4回線の回線状態情報174と、制御命令/応答175と、送信元信号速度変換装置の状態情報176と、CRC部177とを含む。これらの情報項目のうち、斜線を付した項目173〜176が複数回線に共通の管理情報178となり、その他の項目は回線固有情報となる。
遅延制御部130は、第2光インタフェース105−1〜105−4から受信した並列信号の遅延時間差を補正し、各受信信号のタイミングが合致するように、遅延バッファ回路109−1〜109−4の遅延量を制御する。
ネットワーク管理装置154は、回線割り当て要求127−1を受信すると、波長多重回線の遅延時間差情報を記憶した管理テーブルを参照して、回線割り当て要求127−1で指定された許容遅延時間差を満足する波長多重回線を選択する。ネットワーク管理装置154は、波長多重伝送端局141−1と141−3に対して、回線割り当て信号155−1〜155−3を送信し、信号速度変換装置100が必要とする本数の波長多重回線を予約する。これによって、信号速度変換装置100と140との間に、遅延時間差が予め保証された伝送ルートを確保し、確実な情報伝送を行うことができる。
信号速度変換装置100と140を介して伝送される送信情報の多くは、イーサフレームやSONETフレームなど、フレーム化されたデータである。これらのフレームを構成するデータの量(インタリーブ単位に応じたビット数またはバイト数)は、並列伝送に利用される第2光インタフェース105−i(1〜N)に接続された回線本数Nと合致しているとは限らない。
167は、図3(C)で説明したように、回線#1〜#3にインタリーブされたイーサフレーム部160のパリティ演算によって生成されたパリティ信号列を示している。パリティ信号列167は、回線#1〜#3の信号列165−1〜165−3と同様、先頭部にカプセル化ヘッダ200−4を付加し、必要に応じてパッドデータ203−4でフレーム長を延長し、最後部にカプセル化用FCS部201−4を付加した形で、カプセル化されている。また、信号列166のフレーム間ギャップに挿入される管理情報168−4も、カプセル化ヘッダ200−8とカプセル化用FCS部201−8によって、カプセル化されている。
回線出力信号列166を示す。
カプセル化用ヘッダ200−1〜200−4は、各イーサフレームが第1光インタフェース104から出力された時点で持っているイーサヘッダと同一の内容となっている。本実施例の場合、イーサヘッダを回線#1〜#3にインタリーブする必要がなくなるため、カプセル化用ヘッダ200−1〜200−4の直後に、インタリーブされたデータ部162を配置できる。従って、図9の(A)と比較して判るように、イーサフレーム部160のフレーム長を短縮できる。
本実施例では、第1光インタフェース211に、シリアル40G・SONET(またはSDH)回線210が接続され、第2光インタフェース221−i(i=1〜4)に、10G・SONET回線220−i(i=1〜4)が接続されている。第1光インタフェース(40G・SONET光インタフェース)211は、第1フレーマ回路212と、40G光受信器213と、40G光送信機214とからなり、第1フレーマ回路212には、第1制御部120が接続されている。第1制御部120は、図1と同様、図示しない制御線によって、監視部122と接続されている。
図11の(A)は、図10のA’点で観測される第1光インタフェース211の40G光受信器213の入力信号を示す。40G光受信器213には、それぞれオーバヘッド231−iとペイロード232−iとから構成される40G・SONET光信号のフレーム230−i(i=1、2、・・・)が入力される。
ここでは、図11(E)に示した光信号列が、図12(A)に示すように、外部光伝送路220に接続されている波長多重伝送端局、波長多重光伝送路などを通過する際に、何らかの原因(例えば、回線接続ミスなど)により、回線#3の信号列と回線#4の信号列とが入替わった状態で、第2光インタフェース221−1〜221−4に到着した場合を想定する。
監視部122は、各高位フレーマから送付される受信管理情報125を受け取り、その内部で正しい管理情報のひとつを選択すると同時に、各管理情報の内部に記載された回線番号171と、該管理情報の送信元となる高位フレーマ108−iの識別番号(または信号線125の識別番号)とから、各信号列と受信回線との対応関係をチェックし、もし、信号列の入替えが必要であれば、変換回路216にチャネル入替え信号215を出力する。図12(D)に示す信号列の場合、監視部122は、チャネル入替え信号215によって、変換回路216に回線#4の信号列と回線#3の信号列と0の入替えを指示する。
従って、本発明は、第1光インタフェースに、例えば、イーサLAN−PHYやATM回線のように、データを不定間隔の非同期フレーム(パケット)形式で転送する回線を接続したシステム構成にも適用可能となる。この場合、非同期フレーム形式のデータは、例えば、イーサWAN−PHYのように、SONET形式のフレームで一旦、ラッピングすればよい。また、非同期データをアイドル領域を含めて機械的にフレーム化して伝送するようにしてもよい。
第3実施例は、第1光インタフェースとして、2組の100Gイーサインタフェース104−1、104−2を備え、第2光インタフェースとして、それぞれ40Gイーサ回線102−1〜102−5に接続された5組のインタフェース105−1〜105−5を備えている。本実施例例では、第1光インタフェース側の合計伝送速度と、第2光インタフェース側の合計伝送速度が、それぞれ200Gbpsとなっているため、大容量のデータ並列伝送が可能となる。
本発明の信号速度変換装置100(監視部122)は、電源立ち上げ操作やリセット操作が行われた時、接続手順のマスタとなって、接続相手となる対向装置(信号速度変換装置140)に対して接続要求を送出する(S100)。上記接続要求は、管理情報168の制御命令/応答部175に設定して、対向装置に送信される。信号速度変換装置100は、対向装置からのACKが受信されるのを待ち(S103)、対向装置からACKを受信すると、相互に回線状態確認を開始する(S104)。回線状態確認では、例えば、第1制御部120から収集した第1光インタフェース104の接続回線の状態、第2制御部121から収集した第2光インタフェース105−1〜105−4の接続回線の状態、対向装置から受信した管理情報に基づく対向装置側の受信回線の状態を確認する。
本実施例の信号速度変換装置100は、第2光インタフェースが、現用系として使用される2個の20G光インタフェース(243−1と243−2)と、予備系として使用される2個の20G光インタフェース(244−1、244−2)とからなっている。現用系光インタフェース243−1と予備系光インタフェース244−1、現用系光インタフェース243−2と予備系光インタフェース244−2がそれぞれ対をなしている。
現用系光インタフェース243−1と予備系光インタフェース244−1で受信した信号列は、遅延バッファ109−1、109−2、高位フレーマ(第3フレーマ回路)108−1、108−2を介して、第1の選択回路241−1に入力され、何れかの受信信号が選択されて、速度変換回路106に入力される。同様に、現用系光インタフェース243−2と予備系光インタフェース244−2で受信した信号列は、遅延バッファ109−3、109−4、高位フレーマ(第3フレーマ回路)108−3、108−4を介して、第2の選択回路241−2に入力され、何れかの受信信号が選択されて、速度変換回路106に入力される。
106:速度変換回路、107:パリティ演算回路、108:高位フレーマ(第3フレーマ回路)、109:遅延バッファ回路、110:20G光受信器、111:遅延バッファ回路、112:20G光送信器、113:第1フレーマ回路、114:40G光送信器、115:40G光受信器、116:第2フレーマ回路、120:第1制御部、121:第2制御部、122:監視部、123:管理情報選択回路、124:管理情報複製回路、130:遅延制御部、140:対向側の信号速度変換装置、141:波長多重伝送端局(WDMアッドドロップ装置)、142、143:幹線WDM光ファイバ伝送路、144,145:光波長分波器、146、147:光波長合波器、148:光増幅器、150:ルータ装置、151:従来の40GWDMトランスポンダ、152:光アッド回路、153:光ドロップ回路、154:ネットワーク管理装置、155:回線割り当て信号、168:管理情報、180:従来の送信側波長分解トランスポンダ、181:従来の受信側波長分解トランスポンダ、182:局、183:波長多重伝送端局(送信側)、184:波長多重伝送端局(受信側)、185:通常の送信側トランスポンダ、186:通常の受信側トランスポンダ、187:局内光ファイバ回線、
188:局間側出力光ファイバ回線、189:局間側入力光ファイバ回線、190:局内側光送信器、191:局内側光受信器、192:多重回路、193:分離回路、194:局間側光送信器、195:局間側光受信器、196:従来の波長分解トランスポンダ、
210:40G・SONET回線(第1光インタフェース)、211:40G・SONET光インタフェース、212:40GSONETフレーマ回路(第1フレーマ回路)、
213:40G光受信器、214:40G光送信器、215:チャネル入れ替え信号、216:チャネル入替・速度変換回路、220:10G・SONET回線(第2光インタフェース)、221:10G・SONET光インタフェース、222:10G・SONETフレーマ回路(第2フレーマ回路)、223:10G光受信器、224:10G光送信器、240:複製回路、241:選択回路、243:現用系20G光インタフェース、244:予備系20G光インタフェース、245:現用系20G光回線、246:予備系20G光回線。
Claims (10)
- 第1フォーマットの情報フレームを直列光信号または論理的に1組の並列光信号として送受する第1光回線ないしは光回線群に接続された第1光インタフェースと、それぞれが第2フォーマットの情報フレームを光信号として送受する第2光回線群に接続された複数の第2光インタフェースと、上記第1光インタフェースと第2光インタフェースとの間に配置された速度変換部とを備えた信号速度変換装置であって、
上記第1光インタフェースが、上記第1光回線群で送信もしくは受信した第1フォーマットの情報フレームを終端し、該情報フレーム内の元の情報信号を直列信号列または論理的に1組の並列信号列に変換する第1フレーマを有し、
上記速度変換部が、上記第1フレーマから入出力される直列信号列または並列信号列を上記第2光インタフェースと対応した複数の内部回線に循環的に割り当てることによって、それぞれがインタリーブされた元の情報信号を含む複数の信号列に変換し、
上記各第2光インタフェースが、それに対応する上記の複数の内部回線上にインタリーブされた該複数の信号列を第2フォーマットの情報フレームに変換する第2フレーマを有し、
外部の波長多重光伝送路を介して該信号速度変換装置と対向する他の信号速度変換装置との間で通信すべき管理情報を複製し、上記複数の信号列にそれぞれ個別に挿入するための複数の管理情報挿入手段ならびに該管理情報を抽出する管理情報抽出手段を備えたことを特徴とする信号速度変換装置。 - 前記複数の内部回線の一部をパリティ用の内部回線に割り当て、前記インタリーブされた該複数の信号列に対しパリティ符号列からなるパリティ用の内部回線の生成と復元を行うパリティ演算部を備え、
前記管理情報挿入手段ならびに管理情報抽出手段が、上記パリティ用の内部回線上の信号列に、前記他の信号速度変換装置との間で通信すべき管理情報を個別に挿入ないしは抽出し、
前記複数の第2光インタフェースのうちの1つが、上記パリティ用の内部回線上のパリティ信号を第2フォーマットの情報フレームに変換し、該第2フォーマットの情報フレームを含む送信信号列を前記第2光回線群のうちの1つで送受する第2フレーマを有することを特徴とする請求項1に記載の信号速度変換装置。 - 前記速度変換部に接続して前記第1光インタフェースを複数備え、上記速度変換部が、上記複数の第1光インタフェースで送受される信号列を多重もしくは分離して、前記複数の内部回線にインタリーブ変換することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の信号速度変換装置。
- 前記元の情報信号がフレーム化された情報信号であり、速度変換部が、前記複数の第2光インタフェースのうちの特定のインタフェースが常に前記フレーム化された情報信号の先頭部を送出するように、前記第1フレーマから出力された各フレーム化された情報信号を前記上り方向の複数の内部回線にインタリーブすることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の信号速度変換装置。
- 前記元の情報信号がヘッダ部と、データ部と、トレーラ部とからなるフレーム化された情報信号であり、
前記速度変換部が、前記インタリーブされた元の情報信号のヘッダ部、データ部およびトレーラ部の各先頭部が、前記複数の信号列において時間的に互いに対応した位置を占めるように、前記複数の内部回線にインタリーブ配置することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の信号速度変換装置。 - 前記管理情報挿入手段ならびに管理情報抽出手段が、前記速度変換部と前記各第2光インタフェースとの間の前記内部回線毎に設けられた複数の第3フレーマからなることを特徴とする請求項1〜請求項5の何れかに記載の信号速度変換装置。
- 前記複数の第3フレーマに接続された監視部を有し、上記各第3フレーマが、上記監視部から供給された管理情報を前記管理情報として前記各内部回線上の信号列に対しそれぞれ個別に挿入ないしは抽出を行うことを特徴とする請求項6に記載の信号速度変換装置。
- 前記元の情報信号がフレーム化された情報信号であり、前記速度変換部が、前記各内部回線上の送信信号列にフレーム間ギャップまたはアイドル領域が形成されるように、前記情報信号のフレームをインタリーブし、
前記各第3フレーマが、上記各内部回線上の送信信号列に含まれるフレーム間ギャップまたはアイドル領域に前記管理情報を挿入、または前記管理情報を除去する機能を有することを特徴とする請求項7に記載の信号速度変換装置。 - 前記各第3フレーマが、前記信号列に含まれるインタリーブされた通信フレームおよび前記管理情報にインタリーブされていないカプセル化ヘッダを付加してカプセル化して転送することを特徴とする請求項8に記載の信号速度変換装置。
- 前記速度変換部が、前記インタリーブされた各信号列にインタリーブされていないカプセル化ヘッダを付加してカプセル化し、
前記各第3フレーマが、前記管理情報にインタリーブされていないカプセル化ヘッダを付加してカプセル化して転送することを特徴とする請求項7に記載の信号速度変換装置。
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