JP4846101B2 - 通信システム内のデータ通信方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、通信システム内のデータ通信方法に関し、詳細に、しかし非限定的に光通信システムに関する。本発明はまた、上記方法による通信システム操作にも関する。
【０００２】
【従来の技術】
相互接続されたノードの配列を含んだ従来の光通信システムにおいて、情報は、第１ノードで集められた光放射を変調し、そして例えば光フアイバ導波管に沿ってこの放射を第２ノードへ案内し、そして第２ノードでこの放射を検出してそこで情報を得るために復調されることにより、第１ノードから第２ノードへと伝えられる。変調はデジタルまたはアナログ形式のいずれかである。
【０００３】
デジタル変調が使用される時は、レーザーなどの放射源を２つの互いに異なるレーザー放射出力に対応した２つの状態間で変調する。逆に、アナログ変調が使用される時は、例えば時分割多重化されたアナログ音声情報を伝播する時、レーザーは光放射強度範囲にわたって連続した方法で変調される。
【０００４】
アナログ変調を使用した従来のシステムで光通信の品質を評価する時は、信号対雑音（Ｓ／Ｎ）比性能を第２ノードで測定するのが相対的に正直な方法である。しかし、もしアナログ変調信号がデジタルデータで変調されると、第２ノードで対応するビット誤り率性能を決定するのが非常に困難となる。ビット誤り率は信号対雑音比性能に単純な方法で相関しない。さらに、アナログ変調が使用される時にデジタルオーバーヘッド制御情報が含まれると問題である。
【０００５】
従来のデジタル変調を使用した通信システムにおいて、追加のデジタル情報をビット誤り率を決定するため及び制御目的のためにクライアント・ペイロード・データの送信に追加できる。このよう従来システムは第１ノードでクライアント・ペイロード・データ送信を受信し、そして送信のための集合されたデータを作るためにオーバーヘッド制御データが追加される固定長ブロックのデータにそれを配列する。このような従来のシステムの例が公開特許出願公報と特許公報とを参照して説明される。
【０００６】
公開ヨーロッパ特許出願番号ＥＰ０６６３７７６には、関連の同期及び制御データを持つブロック符号化されたデジタルデータを通信する方法が記載されている。この方法において、ブロック符号化されたデジタルデータは関連オーバーヘッド・データと共に符号化されたブロックの連続を持つデータストリーム内に通信される。各ブロックはＮシンボルを含み、ここでＭシンボルは送信されるべき情報を含み、そして残りのＮ−Ｍシンボルはエラー訂正データを含む。比Ｍ／Ｎは第１情報比を構成する。データストリーム中のコード化ブロックは一連のフレームに分割される。各フレームはＦコードクロックを構成する。フレーム・オーバーヘッド・シンボルは同期などの受信機の機能に必要なデータを提供するために、各フレームに付け加えられる。フレーム・オーバーヘッド・シンボルの追加は第１情報比は式（１）に与えられるような第２情報比に実際に低下させる。

ここで、ｂは所望の値で第２情報比を提供するために選ばれた整数である。
Ｎは、２ⁿ＋１よりも小さく、ここでｎは各シンボル内のビット数である。各フレーム内のコード化ブロック数Ｆは式（２）から決定される。

ここで、ＰはＦを整数にする最小値の整数であり、Ｐはフレーム毎に追加されたオーバーヘッド・シンボルの数に等しい。
【０００７】
複数のＸフレームはＦＸコード化ブロック及びＰＸフレーム・オーバーヘッド・シンボルを含む１つのマルチフレームに形成される。Ｘは所望の受信機の機能を実現するのに十分なｎビットフレーム・オーバーヘッド・シンボルを与えるように選ばれる。
【０００８】
別の公開ヨーロッパ特許出願番号ＥＰ０５４０００７では、情報を担う信号を送信するための方法及び装置が示されている。
（ａ）情報を担う信号に基づいて複数のブロック信号を作成し、
（ｂ）複数データ・ブロック信号に基づいて複数のパリテイ・ブロック信号を作成し、
（ｃ）複数のデータ・ブロック信号及び複数のパリテイ・ブロック信号を含むフレーム信号を作成し、
（ｃ）フレーム信号を送出する。
【０００９】
この方法において、各データ・ブロック信号は、データ・ブロック信号の開始を指示する第１ブロック同期信号、情報信号を含むデータ信号、及びデータ信号を符号化することにより得られる第１パリテイ信号を含む。各パリテイ・ロック信号は、パリテイ・ブロック信号の開始を指示する第２ブロック同期信号、第２パリテイ信号、及び第３パリテイ信号を含む。それぞれの第２パリテイ信号内の同じビット位置にあるビット信号は、それぞれのデータ信号内の同じ位置にあるビット信号を符号化することにより得られる。それぞれの第３パリテイ信号内の同じビット位置にあるビット信号はそれぞれの第１パリテイ信号内の同じビット位置あるビット信号を符号化して得られる。代替的に、各パリテイ・プロック信号内の第３パリテイ信号は各パリテイ・ブロック信号内の第２パリテイ信号を符号化することにより得られる。
【００１０】
国際出願番号ＰＣＴ／ＦＩ９９／００４７７には、通信システム内でのデータ転送方法が記載されている。この方法は、従来のフレーム番号付けに加えて又はその代りに「ペイロード番号付け」を使用することに関する。システム内のデータは固定長データ・ブロック又はペイロード単位に分割される。ブロックの大きさは好ましくは使用されたプロトコルのフレーム内の最小情報フイールドと等しいかそれよりも小さい。各プロトコル・フレームは１又は複数のペイロード単位を運ぶ。最適な条件においては、プロトコル・フレーム内の情報フイールドの長さは、ペイロード単位の長さのｎ倍に等しい。ここで、ｎは整数である。代替的に又は追加的に、プロトコル・フレームはプロトコル・フレーム内に伝送されるペイロード単位を示すために及び受信ブロック受領を知らせるための両方のためにペイロード数を運ぶ。
【００１１】
米国特許番号ＵＳ５４９０１４２には、ＶＴグループ光拡張インターフエイス及びＶＴグループ光拡張フォーマット方法が記載されている。この方法において、ＶＴグループ拡張フォーマットは、各バイトが８ビットを含む、１３５バイトの転送のための転送フレームを定義する。このフォーマットは８６４０Ｍｂｉｔ／ｓの線路速度を与える。各フレームは転送オーバーヘッド部分及びペイロード部分を含む。転送部分は２７バイトを含みそしてさまざまな操作、管理、及び保守機能を定義する。さらに、ペイロード部分は、ＳＴＳ−Ｎフレームの１つのＶＴグループに直接対応する１０８バイトを含む。ＶＴグループ光拡張フォーマット線路速度は、ＳＴＳ−Ｎネットワーク要素クロックの整数ｍのｍ倍である。ここで、もしＮが１ならばｍは６である。もしＮが３ならばｍは１８である。光拡張インターフエイスはＶＴＧバスと光拡張の間に与えられ、インターフエイスは光拡張上に対応するＶＴグループ光拡張転送フレームを与えるためにＶＴＧバス上に与えられた多重化ＶＴグループ・ペイロードの対策に応答し、インターフエイスはさらに多重化されたＶＴグループ・ペイロード及び関連した経路オーバーヘッドをＶＴＧバスに与えるためのＶＴグループ光拡張転送フレームの対策に応答する。
【００１２】
送信されるクライアント・データは正確にはブロックに分割されず、送信されるクライアント・データは部分的にブロックを充たす。そして送信されるクライアント・データの後にブロックが完全に充填されることを確実にするために追加のジャステイフイケーション（調整）コードを加えることが、現在の光通信システムの従来的な方法である。
【００１３】
使用されるジャステイフイケーションの量は、クライアント毎に異なるペイロード・データの関数である。集合データが第２ノードで受信される時、オーバーヘッド情報が隔離されて解釈され、そしてブロックのデータは処理されてペイロード・データを生ずるためにジャステイフイケーションを取除く。従って、第２ノードで集合データのビット誤り率測定の実行は、ペイロード・データを隔離するために集合データを完全に復号しなければ、可能とならない。このような完全な復号は複雑なプロセスである。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
何千というノードを含み前述のデジタル変調を使用する大型で複雑な通信システムにおいて、第１及び第２ノード間の中間サブノードにおいてそこでの誤り発生を決定するために光放射に変調された集合データを監視できることが望ましい。このような監視は、第１及び第２モードが空間的に数百キロメータ離間して、これらの間を光放射がいくつかの光フアイバと付随の光リピーター及び再発生器により伝送される時に特に有用である。サブノードにおける誤り率の決定はシステムの特定部分、例えば、その中にあるリピーター又は使用された伝送媒体、の性能の測定を可能にする。このような測定は欠陥リピーター及び光フアイバを隔離して、そして必要ならばバイパス又は置換えることを可能にする。システムは、サブノードでビット誤り率を決定するために、誤り率が集合データを完全に復号せずに容易に決定できないという問題を有する。この問題はジャステイフイケーションが使用されているという理由から生ずる。
【００１５】
通信システムの運営者が、契約で指定された限界を超えないビット誤り率を契約のベースとして、通信チャンネルをクライアントに貸すことは通常のプラクテイスである。アナログ変調を使用する通信システムの場合、ビット誤り率性能の保証を信号対雑音測定に基づいて決定することは困難である。同様に、ジャステイフイケーションを持つデジタル変調を使用した通信システムの場合、ビット誤り率は測定できるが、ビット誤り率を決定するために集合データの完全な復調を必要とする。
【００１６】
本発明は、前記問題を解決するのに、通信システム内のデータを符号化する代替的な方法を使用することが可能であることを知見した。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の観点によれば、通信システム内においてデータを通信する方法であって、各システムが送信手段、受信手段及び送信手段から受信手段へデータを伝送するデータ伝送手段を有する少なくとも１つのチャンネルを含んだものにおいて、この方法は、以下のステップを含むことを特徴とする：
（ａ）受信手段へ送信する集合データを形成するため送信手段においてペイロード・データ及びオーバーヘッド・データを組合せ、集合データはオーバーヘッド・データ・ビット数がペイロード・データ・ビット数に対して固定された比であるフレーム状の構造に分割され、
（ｂ）集合データを伝送手段を介して送信手段から受信手段へ送信し、
（ｃ）集合データを受信手段において受信し、そこでペイロード・データからオーバーヘッド・データを隔離するために集合データを復号し、そしてシステム内でペイロード・データを制御し及び管理するためにオーバーヘッド・データを解釈し、
そして、送信手段（２０）が集合データ（６００）をそこでのペイロード・データの受信速度よりも実質的に分数^(Rp+Ro)／_(Rp)だけ大きい速度で発生し、ここでＲｐは送信手段（２０）におけるペイロード・データの受信速度であり、そしてＲｏは集合データ（６００）を発生するために送信手段（２０）に加えられるオーバーヘッド・データの速度である、ことを特徴とする。
【００１８】
この方法は、少なくとも１つの以下の利点を有する：
（ａ）システム内を伝播する集合データ内のタイミング・ジッターの量を減少することができ、それによってシステム内の誤り発生を減少する。そして、
（ｂ）システムのエラー検査性能を改良できる。例えば、ビット誤り率は固定比のため集合データからより容易に決定できる。
【００１９】
オーバーヘッド・データ及びペイロード・データを含む集合データ内のフレーム状構造は、集合データ内で実質的に反復的に発生しそしてペイロード・データを集合データ内に分割できるオーバーヘッド・データの配列として定義される。
【００２０】
この方法によるシステムの応用に依存して、有利には、ペイロード・ビットの固定比は２：１ないし１００：１の範囲にある。１００：１より高い比は、受信手段において同期問題を生じ得、従って、前記の範囲は実際的な妥協である。好ましくは、オーバーヘッド・ビットに対するペイロード・ビットの固定比は３１：１である。
【００２１】
集合データ内のペイロード・データのジャステイフイケイションは、集合データを復号するのに複雑な方法を要求する結果となる。発明者は、集合データを発生する時、受信ペイロード・データにさらなるジャステイフイケイションを適用しないことがこの方法において有利であることを知見した。
【００２２】
都合の良いことに、この方法により動作するシステムは、各チャンネルがそれに関連したペイロード・データのデータ速度に適応でき、従って互いに非同期的に機能することができる複数のチャンネルを含む。このような非同期動作はシステムでジャステイフイケーションを実行を回避するのに重要であり、これにより、受信手段において単純化された集合データ復号化の利点を与える。このような非同期的動作の実際に達成するには、このチャンネルはチャンネルをその関連したペイロード・データを同期するための位相ロック・ループを含むことが望ましい。
【００２３】
集合データ内に含まれるオーバーヘッド・データをバースト影響について影響をより受けにくくするには、オーバーヘッド・データ及びペイロード・データは好ましくは集合データ内で交互に差し込まれる（インターリーブ）。
【００２４】
有利には、集合データ内に使用されるフレーム状構造はマルチフレームに組織化された複数のフレームを含む。フレームとマルチフレームは受信手段において集合データ内のオーバーヘッド・データ位置を解釈することにより識別可能である。従って、オーバーヘッド・データは受信手段においてオーバーヘッド・データの同期化の有利な機能を提供する。しかし、ペイロード・データ内にあるデータ・ブロック構造は、システム動作に影響を与えないが、結果としてフレーム及びマルチフレームに非同期にできる。
【００２５】
発明者は実際には、各マルチフレームが２ないし１００フレームの範囲を含むことが都合の良いことを見付けた。この範囲はオーバーヘッド・データ内にいくつかの特定の機能を含むことはできるが、受信手段においてマルチフレーム同期が問題となるほどは各マルチフレーム内にそれほど多くのフレームを有しないという２つの間の妥協として選択されている。実際には、各マルチフレームが８フレームを含むことが好ましい。
【００２６】
上記の特定の機能に同期機能を含むことが有利である。従って、各マルチフレームに関連したオーバーヘッド・データが受信手段がマルチフレームに同期するのを助ける同期コード（ＦＡＷ）を含むことが便利である。例えば、同期コードは４つの同期バイト、ＦＡＷ１ないしＦＡＷ４を、オーバーヘッド・データに含むことができる。さらに、例えば４つの同期バイトＦＡＷ１ないしＦＡＷ４がそれぞれに割当てられた２進値、１１１１０１１０_b、１１１１０１１０_b、００１０１０００_b、及び００１０１０００_b、を有することができる。
【００２７】
伝送手段を介して通信される時、集合データ内のマルチフレームが失われないことを確実にする時は、各マルチフレームと関連したオーバーヘッド・データはマルチフレームの識別に使用するための識別コード（ＭＩＣ）を含むことが望ましい。失われたマルチフレームは好ましくは受信手段において識別コードが連続するフレームに対して矛盾しない方法で増加されるか否かを決定することにより識別される。矛盾した増加は受信手段において失われたマルチフレームが受信されたことを示す。識別コードは都合良くはモジュロ方法で増加される。例えば、モジュロ２５５である。これは１つのバイトがオーバーヘッド・データにおいてそのコードを表すために使用される。実際には、識別コードは複数のカウントのステップで、例えば、３カウントのステップで連続するマルチフレームに対して増分するのが解くに有利であることが知られている。実際には、ＭＩＣコードを含むことは、受信手段が集合データに同期することを補助することも知られている。
【００２８】
集合データを検出するに使用される光検出器からの正しいｄ．ｃ．レベル安定性を確保すると、このような光検出器からｄ．ｃ．オフセットを取除くためにａ．ｃ．カップリングが使用されるところでは問題を有する。この問題を解決するために、各マルチフレームに関連したオーバーヘッド・データは有利にはマルチフレームに関連したオーバーヘッド・データが実質的に等しい数の０及び１を含む。
【００２９】
さらに、システム内ではチャンネル接続が正しく作られることを確保するには、オーバーヘッド・データが少なくとも１つの送信手段および受信手段に関して識別情報を含むことが好ましい。このように、各マルチフレームに関連したオーバーヘッド・データは都合良くは、受信機がそれに正しく対応した送信手段に接続されているかどうかを確認するために受信機により使用されるトレール追跡識別コード（ＴＴＩ）を含む。
【００３０】
複数のチャンネルを含む通信システムにおいて、実際には１つ又は複数のチャンネルが故障を生ずることがしばしばである。従って、チャンネル故障時にオーバーヘッド・データがチャンネル置換えを呼出す能力を有することが望ましい。従って、好ましくは、各マルチフレームに関連したオーバーヘッド・データがシステム内のチャンネル故障時においてはペイロード・データを伝播するために代替的なチャンネルを使用することをシステムに指示するための自動保護切換コード（ＡＰＳ）を有する。
【００３１】
伝送手段に干渉が生ずる時、集合データへの損害は個別フレームに限定されるべきである。従って、各マルチフレームと関連したオーバーヘッド・データはマルチフレームの各フレームに対してビット差し込みパリテイ（ＢＩＰ）コードを含むことが好ましい。差し込みパリテイ・コードはフレームに関連したペイロード・データの劣化の発生の検出をするために受信手段により使用可能である。オーバーヘッド・ビッドの数かペイロード・ビットの数に対して固定比である結果として、ＢＩＰコードは集合データ内のビット誤り率の直接の指示を与える。このような直接の指示は例えば故障発見プロセスのために伝送手段に沿ったビット誤り率を測定するのに使用される相対的に単純な監視を与える。従ってね従来システムとは異なり、本発明の方法は、クライアント・ペイロード比にかかわらず、クラアント・ペイロード・データに対して固定密度の誤り率指示コードを与える。
【００３２】
受信手段が集合データに対して正しく同期することを助けるため及び適当な処理、例えば再発生、を適用するために、チャンネルが動作すると期待される集合データ速度の指示を含むオーバーヘッド・データを含むことが望ましい。従って、各マルチフレームに関連したオーバーヘッド・データは有利的には送信手段に供給されるペイロード・データ速度を指示するペイロード・タイプ指示子（ＰＴＩ）コードを含む。
【００３３】
本発明の方法は、１０Ｇビット／ｓ及びそれ以上に近いシリアル・ビット・レートで動作する通信システムに適用される。現在ではこのような高速ビット・レートで動作できる論理スイッチング装置を提供することは相対的に高価で困難である。従って、高ビット・レート・シリアル・データをパラレル・データに変換して、送信手段及び受信手段で実行される処理仕事を容易にすることが大変望まれる。従って、送信手段は有利的にはペイロード・データをシリアル・データとして動作的に受取り、そして、オーバーヘッド・データと組合せて伝送手段を介してシリアル・データとして転送する集合データを発生するために、それをパラレル・データへ変換する。
【００３４】
実際の通信システムにおいては、伝送手段は集合信号を伝送するために１又は複数の光フアイバ導波管を含む。集合信号は、例えば、分配フイードバック（ＤＦＢ）レーザー源から発生された放射である光放射上に変調されて、１つ又は複数の光フアイバ導波管に沿って送信手段から受信手段へと案内する。光フアイバの帯域幅をより大きく利用するために、システムの複数のチャンネルは伝送手段の単一の光フアイバ導波管に沿って光学的に多重化されることが望ましい。
【００３５】
代替的に、例えば、システム・ポータビリテイを考慮すべき重要な場合では、伝送手段は有利的には集合データを伝送するため無線リンク又は電気同軸ケーブルを有する。
【００３６】
本発明の第２の観点によれば、本発明の第１の観点により動作する通信システムが提供される。
【００３７】
実際にシステムを実現する時、送信手段にペイロード・データをオーバーヘッド・データと組合せて集合データを発生するためのアダプターを組込み、そして受信手段にオーバーヘッド・データからペイロード・データを分離するための対応するアダプターを組込むことが有利であることが知られている。各アダプターはユニットをそこに加えられるデータ入力へ同期させるために１又は複数の位相ロック・ループ・クロック回路を含むと有利である。
【００３８】
通信システムは、普通、いくつかのクライアントの要求についてサービスしなければならない。従って、システムはそれらが受取るペイロード・データの速度に適応して動作できる複数のチャンネルを含み、従って、チャンネルは互いに非同期的に動作できる。このような非同期動作はシステムを集合データ内にジャステイフイケーションを使用する必要無しに、互いに異なるペイロード・ビット・レートで異なるクライアントから供給されるペイロード・データを収納することを可能にする。
【００３９】
本発明の第３の観点においては、通信システム内でデータを通信する方法であって、各システムが複数のチャンネルを有し、各チャンネルが送信手段と、受信手段と、データを送信手段から受信手段へとデータを伝送するためのデータ転送手段とを含んだものにおいて、この方法は以下のステップを含むことに特徴を有する：
（ａ）各送信手段においてそれに関連した入力ペイロード・データに同期し、そして送信手段に関連した受信手段に送信するために集合データを形成するためにペイロード・データ及びオーバーヘッド・データを組合せ、集合データはフレーム状構造に分割され且つチャンネルが互いに非同期的に動作可能であり、
（ｂ）集合データを送信手段から受信手段へ伝送手段を介して送信し、
（ｃ）集合データを受信手段において受信し、ペイロード・データからオーバーヘッド・データを隔離するために集合データをそこで復号し、そしてシステム内でペイロード・データを制御及び管理するためにオーバーヘッド・データを解釈する。
【００４０】
本発明の第４の観点においては、通信システム内においてデータを通信する方法であって、各システムが送信手段、受信手段及び送信手段から受信手段へデータを伝送するデータ伝送手段を有する少なくとも１つのチャンネルを含んだものにおいて、この方法は、以下のステップを含むことを特徴とする：
（ａ）受信手段へ送信する集合データを形成するため送信手段においてペイロード・データ及びオーバーヘッド・データを組合せ、集合データはオーバーヘッド・データが実質的にオーバーヘッド・データ内の０及び１の発生を等しくするための平衡コード（ＢＡＬ）を含んだフレーム状の構造に分割され、
（ｂ）集合データを伝送手段を介して送信手段から受信手段へ送信し、
（ｃ）集合データを受信手段において受信し、そこでペイロード・データからオーバーヘッド・データを隔離するために集合データを復号し、そしてシステム内でペイロード・データを制御し及び管理するためにオーバーヘッド・データを解釈する。
【００４１】
本発明の第５の観点においては、通信システム内においてデータを通信する方法であって、各システムが送信手段、受信手段及び送信手段から受信手段へデータを伝送するデータ伝送手段を有する少なくとも１つのチャンネルを含んだものにおいて、この方法は、以下のステップを含むことを特徴とする：
（ａ）受信手段へ送信する集合データを形成するため送信手段においてペイロード・データ及びオーバーヘッド・データを組合せ、集合データは各フレームがそのフレームと関連するペイロード・データが劣化したか否かを指示するそれと関連付けされたビット差し込みパリテイ・コード（ＢＩＰ）を有するマルチフレームにグループされたフレームを含むフレーム状構造に分割され、
（ｂ）集合データを伝送手段を介して送信手段から受信手段へ送信し、
（ｃ）集合データを受信手段において受信し、そこでペイロード・データからオーバーヘッド・データを隔離するために集合データを復号し、システム内でペイロード・データを制御し及び管理するためにオーバーヘッド・データを解釈し、そして集合データ内のフレームが劣化したか否かを差し込みパリテイ・コードから決定する。
【００４２】
本発明の第６の観点においては、通信システム内においてデータを通信する方法であって、各システムが送信手段、受信手段及び送信手段から受信手段へデータを伝送するデータ伝送手段を有する少なくとも１つのチャンネルを含んだものにおいて、この方法は、以下のステップを含むことを特徴とする：
（ａ）受信手段へ送信する集合データを形成するため送信手段においてペイロード・データ及びオーバーヘッド・データを組合せ、集合データはジャステイフイケーションを含まないフレーム状構造に分割され、
（ｂ）集合データを伝送手段を介して送信手段から受信手段へ送信し、
（ｃ）集合データを受信手段において受信し、そこでペイロード・データからオーバーヘッド・データを隔離するために集合データを復号し、システム内でペイロード・データを制御し及び管理するためにオーバーヘッド・データを解釈する。
【００４３】
本発明の第７の観点においては、通信システム内においてデータを通信する方法であって、各システムが送信手段、受信手段及び送信手段から受信手段へデータを伝送するデータ伝送手段を有する少なくとも１つのチャンネルを含んだものにおいて、この方法は、以下のステップを含むことを特徴とする：
（ａ）受信手段へ送信する集合データを形成するため送信手段においてペイロード・データ及びオーバーヘッド・データを組合せ、集合データは各マルチフレームが集合データ内でマルチフレームが失われたか否かを指示しそしてマルチフレームからマルチフレームへと増加されるそれと関連付けされたマルチフレーム識別コード（ＭＩＣ）を有するマルチフレームにグループされたフレームを含むフレーム状構造に分割され、
（ｂ）集合データを伝送手段を介して送信手段から受信手段へ送信し、
（ｃ）集合データを受信手段において受信し、そこでペイロード・データからオーバーヘッド・データを隔離するために集合データを復号し、システム内でペイロード・データを制御し及び管理するためにオーバーヘッド・データを解釈し、そして集合データ内のマルチフレームが失われたか否かをマルチフレーム識別コードから決定する。
【００４４】
本発明の第８の観点においては、本発明の第３乃至第７の観点のいずれか１つの方法に従って動作する通信システムを提供する。
【００４５】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について例示目的のためにのみ説明する。
【００４６】
【発明の実施の形態】
図１を参照すると、本発明による通信システムの通信チャンネルが示されている。チャンネルは一般に１０で示されている。チャンネル１０は、それぞれ点線２５、３５、４５で囲まれた、送信機ユニット２０、光フアイバ・リンク３０及び受信機ユニット４０を含む。
【００４７】
広い全体的観点においては、チャンネル１０は入力において送信クライアント（図示しない）からのペイロード・データを受取る送信機ユニット２０により動作される。送信機ユニット２０はペイロード・データを、対応する集合データを供給するためにオーバーヘッド・データが追加されるフレーム及びマルチフレームに配列することにより、符号化を行なう。この集合データは、変調された光放射として送信機ユニット２０から光フアイバ・リンク３０を介して受信機ユニット４０へ伝送される。受信機ユニット４０は変調された放射を受け取り、そこから集中データを導出する。さらに、受信機ユニット４０はペイロード・データからオーバーヘッド・データを分離するために集合データを復号し、そしてペイロード・データを受信クライアント（図示しない）へ出力する。さらに、集合データに存在するオーバーヘッド・データは受信機ユニット４０により解釈されて、管理及び制御機能に応用することが可能となる。これらの機能は後で詳細に説明される経路追跡、自動保護切換え（ＡＰＳ）、ビット差し込みパリテイ（ＢＩＰ）、前方及び後方品質指示（ＦＱＩ及びＢＱＩ）、前方及び後方欠陥指示（ＦＤＩ及びＢＤＩ）を含む。
チャンネル１０の要素部品を詳細に説明する。
【００４８】
送信機ユニット２０は、第１光から電気変換器１００、オーバーヘッド発生器ユニット１０５、アダプター・ユニット１１０、及び第２電気から光変換器１２０を含む。第１変換器１００はその光入力において光フアイバ１３０を介して送信クライアントに接続されている。変換器１００からの電気出力はアダプター１１０の第１電気入力に接続される。さらに、オーバーヘッド・ユニット１０５内で発生されたオーバーヘッド・データは、オーバーヘッド・ユニット１０５を接続する電気的接続を介して、アダプター・ユニット１１０の第２電気入力へ伝送される。アダプター・ユニット１１０からの電気出力は第２変換器１２０の電気出力に接続される。さらに、光フアイバ・リンク３０はその第１端において第２変換器１２０の電気入力に接続される。オーバーヘッド発生器ユニット１０５はまた、他のチャンネルのオーバーヘッド発生器ユニットへ接続され、そしてまたローカル及び地域管理システム（図１に示されない）にも接続される。
【００４９】
受信機ユニット４０は、第３光から電気変換器２０、アダプター・ユニット２１０、第４電気から光変換器２１５、及びオーバーヘッド発生器ユニット２２０を含む。第３変換器２００はその光入力端において光フアイバ・リンク３０の第２端へ接続される。変換器２００の電気出力はアダプター２１０の電気入力に接続されている。アダプター２１０は第１及び第２電気出力を含む。第１出力は第４変換器２１５の電気入力に接続され、そして第２出力はオーバーヘッド解釈器ユニット２２０の入力に接続されている。解釈器ユニット２２０はまた、他のチャンネルの解釈器ユニット、及びローカル管理システム及び前記地域管理システム（図１には示されていない）にも接続されている。変換器ユニット２１５からの光出力は光フアイバを介して受信クライアント（図示しない）へ接続される。
【００５０】
動作は、第１変換器１００が光フアイバ１３０を介して送信クライアントからペイロード・データを受取る。送信機ユニット２０は１０Ｇビット／秒およびそれ以上までのビット・レートで送信クライアントからのペイロード・データを収容する。変換器１００はペイロード・データを対応する電気信号に変換し、それは変換器１００の電気出力からアダプター・ユニット１１０の第１電気入力へ伝送される。オーバーヘッド・ユニット１０５はローカル及び地域管理システムから管理指示を受取り、そして対応するオーバーヘッド・データを発生し、それはアダプター・ユニット１１０の第２電気入力へ伝送される。そしてアダプター・ユニット１１０は、３１ビットのペイロード・データが１つのオーバーヘッド・データを伴なう固定比３１：１になるように、オーバーヘッド・データをペイロード・データに差し込む。アダプター・ユニット１１０は差し込まれたデータでフレームを組立て、各フレームが２０４８ビットを含み、その内の１９８４ビット及び６４ビットがそれぞれにペイロード・データ及びオーバーヘッド・データに対応する。さらに、アダプター・ユニット１１０がフレームを８フレームのグループに組立て、これにより、対応するマルチフレームを作成する。フレーム及びマルチフレームの構造は後でより詳細に説明する。このマルチフレームが、第２変換器１２０の電気入力に伝送される集合データの形式でアダプター・ユニット１１０の電気出力端において出力される。変換器１２０は集合データを対応したデジタル変調光放射に変換し、その光出力端において光フアイバ・リンク３０内に出力し、そしてそれに沿って放射は受信機ユニット４０へと伝播される。変換器４０は、１５５０ｎｍの程度の波長の放射を出力動作できる変調赤外線レーザーを含む。
【００５１】
第３変換器２００は変調された放射を受信してそれを対応する電気信号に変換して、それをアダプター・ユニット２１０はその電気入力端で受取る。この変換は変換器２００内の光増幅器、再発生器及び付随した光検出器により実行される。アダプタ・ユニット２１０は、集合データに対応した電気信号を処理して、そこからオーバーヘッド・データを分離して、それを解釈器ユニット２２０へ送る。アダプター・ユニット２１０はさらにフレーム及びマルチフレームを復号してペイロード・データを抽出し、それがアダプター・ユニット２１０から第４変換器２１５の電気入力への出力である。変換器２１５はペイロード・データを光放射に変換しそれを変調する。これが変換器２１５の光出力端の出力であり、受信クライアントへ伝送される。
【００５２】
チャンネル１０内の集合データの形式は従来の通信システムからは、集合データ内のオーバーヘッド・データのビット数とペイロード・データのビット数は常に固定比である点で、区別される。さらに、送信クライアントにより供給されたデータ・ブロックはチャンネル１０のフレーム及びマルチフレームと非同期である結果、ジャステイフイケーションは使用されない。アダプター・ユニット２１０がオーバーヘッド・データを分離しそしてフレーム及びマルチフレームを復号する結果、受信クライアントはフレーム及びマルチフレームがチャンネル１０を介してペイロード・データを伝送するために使用されていることに気付かないという意味で、送信クライアントから受信クライアントへの送信は透明である。
【００５３】
ジャステイフイケーションがチャンネル１０内において使用されず且つオーバーヘッド・データに対するペイロード・データのビット数が固定比であるため、チャンネル１０内のビット誤り率が受信機ユニット４０においてのみならず光フアイバ・リンク３０内に沿ったサブ・ノード（図示しない）においても大変容易に決定できる。チャンネル１０と同様な複数のチャンネルを組込んだ通信システムにおいて、このようなビット誤り率決定の容易さは欠陥チャンネルをより容易に識別することを可能にし、そして必要ならば、対応する保護チャンネルが交換のために選択できる。
【００５４】
本発明により構成できる通信システムは、変調光放射が単一の光フアイバ・リンクに沿って光学的に多重化されるチャンネル１０と同様な複数のチャンネルを含む。このようなシステムは図２において、一般に３００により示される。
【００５５】
システム３００はＮの送信機ユニット、例えば、チャンネル１及び２にそれぞれ対応する送信機ユニット２０ａ、２０ｂ、を有する。各送信機ユニット２０はその光入力端において対応する送信クライアント、例えば、チャンネル１及び２がそれぞれに送信クライアント１及び２、に接続されている。送信機ユニット２０はそれらの関連するオーバーヘッド発生器ユニット１０５において相互接続されていて、例えば、送信クライアント１のペイロード・データがチャンネル１が欠陥を有する時に保護切換えしてＮチャンネルを通過するように方向を変えることができる。送信機ユニット２０からの光出力は、合成光出力を供給するために出力を組合せる光マルチプレクサ３１０に接続される。合成出力は光フアイバ・リンク３０の光フアイバ１５０の第１端に接続される。システム３００内の送信機ユニット２０の第２変換器１２０は互いに異なる波長でそれらの光放射を出力するように構成されている。例えば、チャンネル１、２及びＮの変換器１２０は、必要に応じて他の波長も代替的に使用できるが、それぞれ名目上の波長、１５５０、１５６０、及び１６００ｎｍの光放射を出力するように構成できる。
【００５６】
光フアイバ１５０はその第２端において、マルチプレクサ３１０から供給された各送信機ユニット２０に対応する放射成分を分離するために、例えばフイルタ３３０の複数のブラッグ格子光フイルタを有する光デマルチプレクサ３２０に接続されている。デマルチプレクサ３２０はその光出力端が関連する受信機ユニット４０に接続されていて、そして次に関連する受信クライアントへ接続されている。受信機ユニット４０はそれらの各々の解釈器ユニット２２０で相互接続されていて、保護チャンネル、例えば、チャンネルＮ、への切換えなどの機能が他のチャンネルの故障時に実現できるようになっている。
【００５７】
動作では、送信クライアントから受取られたペイロード・データが、そこで対応する集合データを発生するために送信機ユニット２０内で符号化される。各送信機ユニット２０の集合データは、名目上の波長が各送信機ユニット２０に特定されている光キャリア放射上に変調される。送信機ユニット２０からの光放射出力は、光フアイバ・リンク３０を通って伝播する合成放射を発生するために、マルチプレクサ３１０において光学的に組合せられる。
【００５８】
デマルチプレクサ３２０はその光入力端で合成放射を受信し、そして各送信機ユニット２０に対応する集合放射にフイルタにより分離する。集合放射はその各々の受信機ユニット４０へ伝播して、そしてその関連した受信クライアントへペイロード・データを供給するために集合データに復号される。
【００５９】
多数のチャンネル、例えば数百チャンネル、が必要とされる時、システム３００は、いくつかのマルチプレクサ、デマルチプレクサ、及び光フアイバ・リンクを含むより大きなシステムを与えるために、複製できる。このような大きなシステムにおいて、各送信機ユニット及び受信機ユニットは、光フアイバ・リンク、デマルチプレクサ、又はマルチプレクサが欠陥を有す場合の保護的切換えなどの機能を提供するために、それぞれ他の送信機ユニット及び受信機ユニットに接続できる。
【００６０】
システム３００内の各チャンネルは、そのそれぞれの送信クライアントからペイロード・データが供給されるレートに適応している。従って、システム３００内のチャンネルは互いに非同期的に機能する能力を有する。このような送信クライアントにより供給されるペイロード・データのレートへのチャンネル内の適応は、各チャンネルのアダプター・ユニット１１０、２１０内で実行される。
【００６１】
図３に示されるシステム３００は送信クライアントから受信クライアントへの通信リンクを提供するように動作できるが、送信クライアント及び受信クライアントの間の２方向通信が受信クライアントから送信クライアントへ対応した逆方向チャンネル（図示しない）を含むことにより与えられることが理解できる。逆方向チャンネルは図１及び図２に示されるチャンネルと同様の設計である。
【００６２】
チャンネルの非同期動作をさらに説明するために、図３を参照してアダプター・ユニット１１０をより詳細に説明する。システム３００のチャンネルの互いに非同期に機能できる能力は、集合データ内でジャステイフイケーションの必要性を回避し、これによりオーバーヘッド・ビットに対するペイロード・ビットの固定比を達成することを可能にし、これによりビット誤り率（ＢＥＲ）決定ないどのオーバーヘッド機能を大いに単純化し、そしてまたチャンネル１０及びシステム３００を伝播する集合データ内のジッタを減少する。
【００６３】
点線４９０内に含まれるアダプタ・ユニット１１０は、１対３１デマルチプレクサ５００、３２対１マルチプレクサ５１０、第１位相ロック・ループ（ＰＬＬ１）５２０、第２位相ロック・ループ（ＰＬＬ２）５３０及びデータ符合化器５４０を含む。符号化器５４０は、例えば、Ｘｉｌｉｎｘ社により製造される、フイールド・プログラマブル・ロジック装置（ＦＰＬＤ）である。
【００６４】
第１変換器１００からの電気出力はデマルチプレクサ５００のシリアル・データ入力とＰＬＬ１ ５２０の参照入力に接続されている。ＰＬＬ１ ５２０からの第１出力はデマルチプレクサ５００のクロッキング入力ＣＬＫに接続されている。さらに、ＰＬＬ１ ５２０からの第２出力はＰＬＬ２ ５３０の参照入力へ接続されている。デマルチプレクサ５００は、データ符号化器５４０の対応するデータ入力に接続された平行出力Ｄ₀ないしＤ₃₀を含む。オーバーヘッド・ユニット１０５は符号化器５４０のオーバーヘッド・データ入力Ｋ₀に接続されたオーバーヘッド・データ出力を含む。符号化器５４０はさらにマルチプレクサ５１０の対応する平行入力に接続されたパラレル・データ出力Ｅ₀ないしＥ₃₁を含む。ＰＬＬ２ ５３０の出力はマルチプレクサ５１０の対応する平行入力に接続されている。ＰＬＬ２ ５３０の出力はマルチプレクサ５１０のクロッキング入力ＣＬＫに接続されている。マルチプレクサ５１０は、第２変換器１２０の電気入力に接続された多重化出力を含む。
【００６５】
広い全体的な観点では、アダプター・ユニット１１０は１０Ｇビット／秒又はそれ以上までのビット・レートで第１変換器１００からシリアル・ペイロード・データを受信することにより機能する。ＰＬＬ１ ５２０はそれ自身をペイロード・データに同期させて、たとえペイロード・データが数クロック・サイクルの間、特定のロジック状態に留まる時でも連続的にクロックする対応した同期化クロッキング信号を発生する。ＰＬＬ１ ５２０はＰＬＬ２ ５３０及びデマルチプレクサ５００の両方をクロックする。ペイロード・データはデマルチプレクサ５００において、シリアル・ビット・ストリームから３１ビット幅パラレル・ワードに変換される。ペイロード・データは、３１ビット・ワード内でデマルチプレクサ５００から符号化器５４０へ転送される。符号化器５４０はオーバーヘッド発生器ユニット１０５から受信された１ビットのオーバーヘッド・データを各３１ビットのペイロード・データへ固定比で加えて、出力Ｅ₀ないしＥ₃₁において出力ワードを供給する。出力ワードはマルチプレクサ５１０へ送られて、そこで出力ワードは対応するシリアル・データ・ストリーム、すなわち、集合データ、に変換されて第２変換器１２０に送られる。そこで、光フアイバ１５０に沿って伝送するために光放射上に変調される。デマルチプレクサ５００を含むことは、符号化器５４０がワード形式でデータを受取りそして１０Ｇビット／秒に達するペイロード・データのレートでクロッキングする能力を必要としない利点を提供する。符号化器５４０はペイロード・データのビット・レートが１０Ｇビット／秒に近づく時に３００ＭＨｚの程度のレートでクロックする。しかし、デマルチプレクサ５００は１０Ｇビット／秒またはそれ以上のシリアル・データ・ビット・レートまでを処理できる能力を有するよう設計されている。
【００６６】
集合データ内にオーバーヘッド・データを含むことは、集合データが送信クライアントからアダプター・ユニット１１０へ与えられたペイロード・トラフイックよりも³²／₃₁倍大きいことを意味する。ＰＬＬ１ ５２０から与えられたレートＦ₁のクロッキング信号に周波数が固定されたレートＦ₂のクロッキング信号を提供することがＰＬＬ２ ５３０の目的である。ＰＬＬ２ ５３０からのクロッキング信号はマルチプレクサ５１０をＰＬＬ１ ５２０によりクロックされるデマルチプレクサ５００よりも³²／₃₁倍大きいレートでクロックする。このようなビット・レート変換は、もしデマルチプレクサ５００及びマルチプレクサ５１０が同一レートでクロックされた場合に発生するアダプター・ユニット５４０内のペイロード・データの蓄積を防ぐ。
【００６７】
アダプター・ユニット２１０において、アダプター・ユニット１１０で行なわれたのと逆の動作が実行される。逆の動作において、集合データはまず、シリアル・データを３２ビット・ワード・データに変換するように動作する１対３２デマルチプレクサにロードされる。そしてオーバーヘッド・ビットが３２ビット・ワード・データから抽出されて３１ビット・ワードを生ずる。これは３１対１ビット・マルチプレクサへと送られ、３１ビット・ワードを対応するシリアル・ペイロード・データに変換する。アダプター・ユニット２１０はまた、マルチプレクサに接続された第２ＰＬＬが³¹／₃₂倍の周波数変換を与えるように動作できる点を除いて、図３に示されるのと同様の２つのＰＬＬを含む。さらに、アダプター・ユニット１１０内に含まれるデータ符号化器５４０は、それに関連した解釈器ユニット２２０へオーバーヘッド・データを出力するように動作するアダプター・ユニット２１０内の復号器に置換えられる。
【００６８】
実際には、送信機ユニット２０ａ、２０ｂについての１対３１デマルチプレクサ及び３２対１マルチプレクサ、同様に、受信機ユニット４０ａ、４０ｂについての１対３２デマルチプレクサ及び３１対１マルチプレクサは、１０Ｇビット／秒シリアル・データ・ビット・レート性能が要求されている場合は容易ではない。標準専売のマルチプレクサ及びデマルチプレクサはこのレートではしばしば１６対１及び１対１６装置である。このよう専売部品がアダプター・ユニット１１０内に使用された場合のユニット１１０の実現が図４に示されている。
【００６９】
図４には、図３のデマルチプレクサ５００の代りに１対１６デマルチプレクサ５４０が使用される。さらに、図３のマルチプレクサ５１０の代りに１６対１マルチプレクサ５５０が使用される。さらに、図３の符号化器５４０の代りにバッフア・メモリ５７０を含んだＦＰＬＤデータ符号化器５６０が使用される。
【００７０】
動作では、シリアル・ビット・ストリームの形式のペイロード・データが変換器１００からデマルチプレクサ５４０へと送られ、そこでシリアル・ストリームを対応した１６ビット・パラレル・ワードに変換する。ワードは符号化器５６０によりバッフア・メモリ５７０内にロードされてペイロード・データをその中で与える。符号化器５６０はそして適当なオーバーヘッド・ビットをメモリ５７０内の３１ビットの各ペイロード・データの同時グループに加えて、その中で集合データを発生し、そしてマルチプレクサ５５０に１６ビット長のワードの集合データを出力する。マルチプレクサ５５０は１６ビット・ワードを集合データのシリアル・ビット・ストリームに変換し、そして集合データは符号化器ユニット１１０から第２変換器１２０へ光フアイバ１５０に沿っての送信のための光放射の変調のために出力される。
【００７１】
アダプター・ユニット１１０、１２０で行なわれたビット・レート変換は、集合データをジャステイフアイする必要性を回避し、従って、集合データを単純化してビット誤り率のサブ・ノード評価を可能にする。
【００７２】
上記に簡単に説明したように、集合データはシリアル・データであり、アダプター・ユニット１１０においてペイロード・データに固定比で加えられるオーバーヘッド・データのビット値によって、フレーム及びマルチフレーム内に断続される。集合データ内の一続きの８フレームはマルチフレームを形成する。図５にフレーム構造が表され、６００で示されている。各フレーム６００はオーバーヘッド・ビッドＡ１で開始し、送信クライアント・ペイロード・データ（３１ビットＰ／Ｌ）の３１ビットが続く、次に、オーバーヘッド・ビットＡ２などが続く。例えば、集合データ内のオーバーヘッド・ビットＡ８にペイロード・データの３１ビットが続き、次に、オーバーヘッド・ビットＢ１などが続く。フレーム６００は、３１ビットのペイロードが後に続くオーバーヘッド・ビットＨ８により終了する。図５に示されるように、フレーム６００内のオーバーヘッド・データの各ビットは、１：３１の固定比で３１ビットのペイロード・データを伴なう。
【００７３】
フレーム６００に対応する集合データは、概念的には行方向を示す矢印６１０及び列方向を示す矢印６２０により表されるような、行単位で読み出されるフレーム６００とみなすことができる。従って、フレーム６００はその左上角（ＳＴＡＲＴ）からその右下角（ＥＮＤ）へ行単位で読み出されて集合データを提供する。
【００７４】
フレーム６００では、オーバーヘッド・ビットＡ１ないしＡ８がバイトＡを形成し、オーバーヘッド・ビットＢ１ないしＢ２がバイトＢを形成し、以降同じである。従って、表１において各フレームに対するオーバーヘッド・ビットが８バイトとして示されるように表される。この表には送信クライアントからのペイロード・データは示されていない。
表１

【００７５】
フレーム６００と同様な８フレームがマルチフレームを形成するために集合データ内に一連として出力される。マルチフレームを構成する８フレームのオーバーヘッド・バイトは記号により表すことができる。ここで、バイトＡ_xはフレームｘのオーバーヘッド・バイトＡに対応し、ここでｘは１ないし８の範囲である。従って、バイトＡ₁はマルチフレームの最初のフレームのオーバーヘッド・バイトＡに対応する。そして、バイトＨ₈はマルチフレーム内の８番目のオーバーヘッド・バイトＨに対応する。
【００７６】
便宜のために、表２のようにマルチフレームのオーバーヘッド・バイトが表形式に配列できる。
表２
フレーム1 フレーム2 フレーム3 フレーム4 フレーム5 フレーム6 フレーム7 フレーム8

【００７７】
集合データ内で、オーバーヘッド・バイトは、ペイロード・データにより断続されるけれども、バイトＡ₁にバイトＢ₁が続き、そして同様にバイトＨ₁にバイトＡ₂が続き、そしてマルチフレームの終わりのバイトＨ₈までこのように、連続して現れる。
【００７８】
ユニット１０５、２２０は、図６を参照して説明されるいくつかのオーバーヘッド機能を実行するためにオーバーヘッド・バイトを使用する。この図はチャンネル１０及びシステム３００に使用されるマルチフレーム構造のオーバーヘッド・バイトの表示を示す。オーバーヘッド・バイトは異なる機能、例えば、図中に省略形で示されるる機能を実行する。すなわち：
ＦＡＷ：「フレーム整列ワード」； ＭＩＣ：「マルチフレーム識別コード」；
ＢＡＬ：「平衡バイト」； ＳＰＡ：「予備バイト」；
ＴＴＩ：「トレール追跡識別子」； ＡＰＳ：「自動保護チャンネル」；
ＦＤＩ：「前方欠陥識別子」； ＢＤＩ：「後方識別子」；
ＦＱＩ：「前方品質識別子」； ＢＱＩ：「後方品質識別子」；
ＰＴＩ：「ペイロード・タイプ識別子」；及び
ＢＩＰ：「ビット差し込みパリテイ」。
【００７９】
図６に示すように、システム１０において、後方発生器ユニット１０５はオーバーヘッド・バイトを発生する。オーバーヘッド・バイトのいくつかの値は、オーバーヘッド・ユニット１０５においてローカルに決定できるが、他は前記のローカル及び地域管理システムから受取られた命令に応答して発生される。例えば、ＴＴＩ値である。換言すれば、オーバーヘッド・バイトは送信機ユニット２０内で内部的に又は前記の管理システムからのいずれかにより与えられる情報に基づいて生成される。これらのバイトは集合データ内でアダプター・ユニット２１０に送られて、そこでオーバーヘッド・バイトを分離し、それらを解釈のために解釈器ユニット２２０に送る。
【００８０】
解釈器ユニット２２０は、オーバーヘッド・バイトＦＡＷ１、ＦＡＷ２、ＦＡＷ３、ＦＡＷ４をマルチフレームが集合データ内のどこで開始するかを識別するために使用する。すなわち、マルチフレームへの同期である。チャンネル１０とシステム３００において、これらのバイトＦＡＷ１、ＦＡＷ２、ＦＡＷ３、ＦＡＷ４は固定値、１１１１０１１０_b、１１１１０１１０_b、００１０１０００_b、００１０１０００_bをそれぞれ有する。ここで、添え字ｂは２進値を示す。代替的な値をこれらのバイトＦＡＷ１ないしＦＡＷ４に、値がチャンネル１０及びシステム３００にマルチフレームへの同期能力を与える限り、使用することができる。
【００８１】
マルチフレーム識別コードＭＩＣは、その後の各マルチフレームに対してオーバーヘッド発生器ユニット１０５により増加されるビット値である。例えば、第１マルチフレームはＭＩＣ値０００００００１_bを有し、第１マルチフレームに続く第２マルチフレームはＭＩＣ値００００００１０_bを有し、以下、同様である。識別コードが２５５番目のマルチフレームに対して値１１１１１１１１_bに達する時、ＭＩＣ値は２５６番目のマルチフレームに対して再び００００００００_b値にリセットされる。そして以下、モジュロ２５５で同様に行なわれる。
【００８２】
解釈器ユニット２２０は、識別子コードを監視しそして正しい増加が発生することを確認する。ＭＩＣが増加する場合のいずれの誤りも、解釈器ユニット２２０により失われたマルチフレームを示すものとして識別される。さらに、集合データ内にＭＩＣコードを含めることは受信機ユニット４０が集合データに同期することを補助する。すなわち、受信機ユニット４０においてフレーム整列がこれにより改良される。
【００８３】
オプションとして、ＭＩＣ値はその後の各マルチフレームに対して１以上のカウントで増加することができる。例えば、３カウントのステップで増加できて、典型的なＭＩＣ計算順序を最初のマルチフレームに対して１１１１１１１０_b（十進値２５４）、第２マルチフレームに対して０００００００１_b（十進値１）、第３マルチフレームに対して０００００１００_b（十進値４）、そして以後同様にすることができる。
【００８４】
解釈器ユニット２２０は、平衡オーバーヘッド・バイトＢＡＬをｄ．ｃ．回復目的のために使用する。平衡バイトの値は、オーバーヘッド発生器ユニット１０５により設定されて、図６に示されるマルチフレーム内のフレーム２ないし８のそれぞれに対して、その関連オーバーヘッド・バイト内の０及び１の数が等しい。このような平衡は、ｄ．ｃ．オフセットを除去するためにそれらの出力がａ．ｃ．結合された光検出器が使用されるチャンネル１０及びシステム３００において集合データで変調された放射をアダプター・ユニット２１０及びそれに関連する解釈器ユニット２２０のために電気信号に変換するために有利である。
【００８５】
図６に示されるマルチフレームはまた予備バイトＳＰＡを含み、これは始めは割当てられないが、しかしシステム・ユーザーがシステム３００が委託された後で追加の機能がシステム運用を補助するのに必要とされる場合に、追加の機能を実行するために割当てることができる。発生器及び解釈器ユニット１０５、２２０はソフトウエアで制御され、従ってソフトウエア修正により性能を上昇することが可能である。
【００８６】
トレール追跡識別子オーバーヘッド・バイトＴＴＩは１６バイト・ストリングを構成し、図６に示すようフレーム２のオーバーヘッド・バイトＢ₂からフレーム５のオーバーヘッド・バイトＤ₅まで含まれる。バイト２ないし１６のストリングはユーザー定義ＡＳＣＩＩ文字、そしてバイト１のストリングはＩＴＵ通信仕様書Ｇ．７０７付属Ｂに従ってオーバーヘッド・ユニット１０５により発生されるＣＲＣ−７チエックサムを含む。このストリングはシステム３００により受信クライアントが正しく対応した送信クライアントに接続することを確実にするために使用される。
【００８７】
自動保護チャンネル・オーバーヘッド・バイトＡＰＳ１ないしＡＰＳ４、すなわち、フレーム６オーバーヘッド・バイトＡ₆ないしＤ₆はシステム３００により、その中の欠陥チャンネルがバイパスされて、代用に割当てられたシステム３００の別のチャンネルがそのペイロード・データを伝送しなければいけない時、使用される。解釈器ユニット２２０はこれらのオーバーヘッド・バイトを解釈し、関連するチャンネルがバイパスされなければいけないか否か、そして代用のために割当てられたシステム３００の代替的チャンネルの識別を決定する。オーバーヘッド及び解釈器ユニット１０５、２２０は、前記のローカル及び地域管理システムと協働して動作して、影響を受ける送信クライアントからそれに関連した受信クライアントへペイロード・データを配送するために代替が発生した時に、システム３００内の相互接続を決定する。
【００８８】
前方欠陥識別子オーバーヘッド・バイトＦＤＩ、すなわち、フレーム７のオーバーヘッド・バイトＡ₇は、チャンネル１０及びシステム３００において、下流、すなわち、フアイバ・リンク３０の受信クライアント端に、欠陥状態が、上流、すなわち、対応する送信クライアント方向で、検出されたことを示す。同様に、後方欠陥識別子バイトＢＤＩ、すなわち、フレーム７のオーバーヘッド・バイトＢ₇は、受信経路欠陥が検出された時、すなわち、光フアイバ・リンク３０の受信クライアント端上である。ＦＤＩ及びＢＤＩはこれによりシステム３００内の欠陥位置を容易に且つ素早く識別することができる。
【００８９】
前方品質指示子オーバーヘッド・バイトＦＱＩ、すなわち、フレーム７のオーバーヘッド・バイトＣ₇は、前のマルチフレームにビット誤り率を伝えるのに使用される。従って、ＦＱＩは下流にエラーが上流に発生していることを示すのに使用される。同様に、後方品質指示子バイトＢＱＩ、すなわち、フレーム７のオーバーヘッド・バイトＤ₇は、前のマルチフレームのペイロード・データについてのビット誤りカウントを伝送するのに使用される。
【００９０】
ペイロード・タイプ識別子オーバーヘッド・バイトＰＴＩ、すなわち、フレーム・オーバーヘッド・バイトＡ₈は、ペイロード・データの構成又はマルチフレーム及びそれに関連したペイロード・データを伝送する通信経路の保守状態を示すために使用される。例えば、オーバーヘッド・バイトＰＴＩの解釈は表３に従う。
表３

【００９１】
最後に、ビット差し込みパリテイ・オーバーヘッド・バイトＢＩＰ、すなわち、オーバーヘッド・バイトＥ₁ないしＥ₈は、ＢＩＰ−８パリテイ・チエック値を含む。詳細な定義がＩＴＵ標準Ｇ．７０７に与えられている。各フレームはそれに関連したＢＩＰパリテイ値を有し、フレームのペイロード・データについてパリテイ検査を与える。図６に示されるマルチフレームにおいて、発明者は各フレームに関連したＢＩＰバイトを有する方が、ＢＩＰバイトを集める、例えば、マルチフレームの終わり、よりも好ましいことを知見した。このようなＢＩＰバイトの各フレームへの割当ては、チャンネル１０の受信器ユニット４０での高速メモリの必要性を減少する。従って、ＢＩＰオーバーヘッド・バイトをフレーム内に分散することはマルチフレーム内でＢＩＰバイトを一緒に連結するよも好ましい。ＢＩＰコードは、ペイロード・データ内のビット誤り率の直接の指示を与える。何故ならば、システム３００内ではペイロード・ビット数に対するオーバーヘッド・ビット数の比率は固定比であるからである。
【００９２】
本発明の範囲を逸脱することなく、チャンネル１０及びシステム３００及びそれらの動作方法について変更できることが理解される。
【００９３】
例えば、アダプター・ユニット１１０内でオーバーヘッド・データとペイロード・データは１：３１の固定比で差し込まれたが、他の比も可能である。アダプター・ユニット１１０、２１０は、必要なオーバーヘッド制御の程度に依存して、比が１：２ビットないし１：１００ビットの範囲にあるように変更できる。重要な点は、比は固定されなければならず、ジャステイフイケーションが使用される従来技術の通信装置のように動的に変化してはいけない。
【００９４】
さらに、チャンネル１０及びシステム３００において、マルチフレームを構成するフレーム数は上記のマルチフレームを構成する８フレームから変えることができる。例えば、マルチフレームを形成するフレーム数は２ないし１００の範囲で変化できる。しかし、マルチフレームに５０フレーム以上含むと、受信機ユニット４０において同期を作ることがより困難となる。
【００９５】
最後に、図６において、特別の機能を実行するオーバーヘッド・バイトの位置は、それらがそれらに関連した機能を実行しつづける限り変更できる。例えば、ＭＩＣ及びＰＴＩオーバーヘッド・バイトの位置はマルチフレームの変更された形式では交換できる。追加として、各フレームのＢＩＰオーバーヘッド・バイトは各フレームの最後のオーバーヘッド・バイトに含まれるように構成できる。例えば、フレーム１についてオーバーヘッド・バイトＨ₁である。
【００９６】
上記したように、光フアイバ・リンク３０は１又は複数の光フアイバを含むことができる。チャンネル１０及びシステム３００の代替的な形式では、光フアイバ・リンク３０は無線リンク、例えば、衛星マイクロ波リンクに置き換えることができる。より低いデータ・レート動作が使用されるところでは、光フアイバ・リンク３０は１つ又は複数の同軸ケーブル線接続に置き換えできる。このような同軸リンクは光フアイバ接続に比較してより低いデータ伝送容量を一般に有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による通信システムの通信チャンネルを説明する概略図。
【図２】 図１に示す通信チャンネルの複数を組込んだ本発明による通信システムの概略図。
【図３】 図１に示された通信チャンネル内に含まれるアダプタ・ユニットの概略図。
【図４】 図１に示された通信チャンネル内の代替的なアダプタ・ユニットの概略図。
【図５】 図１及び図２にそれぞれ示されたチャンネルとシステムに使用されるデータ・フレーム構造を表し、フレーム構造は固定比３１：１でオーバーヘッド・データが差し込まれたクライアント・データを含む図。
【図６】 図１及び図２にそれぞれ示されたチャンネルとシステムに使用されるマルチフレーム構造のオーバーヘッド・バイトを表し、マルチフレーム構造は図５に示される８フレーム構造を含む図。

Claims (24)

1. 通信システム（３００）内においてデータを通信する方法であって、各システムが送信手段（２０）、受信手段（４０）及び送信手段（２０）から受信手段（４０）へデータを伝送するデータ伝送手段（３０）を有する少なくとも１つのチャンネル（１０）を含んだものにおいて、
   （ａ）受信手段（４０）へ送信する集合データ（６００）を形成するため送信手段（２０）においてペイロード・データ及びオーバーヘッド・データを組合せ、集合データ（６００）はオーバーヘッド・データ・ビット数がペイロード・データ・ビット数に対して固定された比であるフレーム状の構造に分割され、
   （ｂ）集合データ（６００）を伝送手段（３０）を介して送信手段（２０）から受信手段（４０）へ送信し、
   （ｃ）集合データ（６００）を受信手段（４０）において受信し、そこでペイロード・データからオーバーヘッド・データを隔離するために集合データを復号し、そしてシステム（３００）内でペイロード・データを制御し及び管理するためにオーバーヘッド・データを解釈する、
   各ステップを含み、
   送信手段（２０）が集合データ（６００）をそこでのペイロード・データの受信速度よりも実質的に分数^(Rp+Ro)／_(Rp)だけ大きい速度で発生するように動作し、ここで、Ｒｐは送信手段（２０）におけるペイロード・データの受信速度であり、そして、Ｒｏは集合データ（６００）を発生するために送信手段（２０）に加えられるオーバーヘッド・データの速度であり、
   前記ペイロード・データの異なる受信速度（Ｒｐ）に対して、ペイロード・データ・ビット数に対するオーバーヘッド・データ・ビット数の固定された比を前記送信手段で維持するステップを更に含む、ことを特徴とする方法。
2. システムが、集合データ（６００）を発生する時、さらなるジャステイフケーションをペイロード・データに適用しない請求項１に記載の方法。
3. 集合データ内でペイロード・バイト数に対して発生する誤り率を示すオーバーヘッド・バイトの数が固定比であり、これによりペイロード・バイトに対する誤り率バイトの固定密度を与える請求項１又は２に記載の方法。
4. システム（３００）が複数のチャンネル（２０ａ、２０ｂ、４０ａ、４０ｂ）を含み、各チャンネル（２０ａ、２０ｂ、４０ａ、４０ｂ）はそれに関連するペイロード・データのデータ速度に適応可能であり、各チャンネル（２０ａ、２０ｂ、４０ａ、４０ｂ）はこれにより互いに非同期的に機能可能である請求項１ないし３のいずれか１つに記載の方法。
5. フレーム状構造がマルチフレームに組織された複数のフレーム（６００）を含み、集合データ内のオーバーヘッド・データの位置を解釈することにより受信手段（４０）においてフレーム及びマルチフレームを識別可能である請求項１から４のいずれか１つに記載の方法。
6. 送信手段（２０）、受信手段（４０）及び送信手段（２０）から受信手段（４０）へデータを伝送するデータ伝送手段（３０）を有する少なくとも１つのチャンネル（１０）を含む通信システム（３００）であって、
   （ａ）前記送信手段は、受信手段（４０）へ送信する集合データ（６００）を形成するため送信手段（２０）においてペイロード・データ及びオーバーヘッド・データを組合せるように動作し、集合データ（６００）はオーバーヘッド・データ・ビット数がペイロード・データ・ビット数に対して固定された比であるフレーム状の構造に分割され、
   （ｂ）前記送信手段は、集合データ（６００）を伝送手段（３０）を介して送信手段（２０）から受信手段（４０）へ送信するように動作し、
   （ｃ）前記受信手段は、集合データ（６００）を受信するように動作し、ペイロード・データからオーバーヘッド・データを隔離するために集合データを復号し、そしてシステム（３００）内でペイロード・データを制御し及び管理するためにオーバーヘッド・データを解釈するように動作し、
   前記送信手段は、集合データ（６００）をそこでのペイロード・データの受信速度よりも実質的に分数 ^(Rp+Ro) ／ _(Rp) だけ大きい速度で発生するように動作し、ここで、Ｒｐは送信手段（２０）におけるペイロード・データの受信速度であり、そして、Ｒｏは集合データ（６００）を発生するために送信手段（２０）に加えられるオーバーヘッド・データの速度であり、
   前記送信手段は、前記ペイロード・データの異なる受信速度（Ｒｐ）に対して、オーバーヘッド・データ・ビット数の固定された比を維持するように動作する、通信システム。
7. システムが、集合データ（６００）を発生する時、さらなるジャステイフケーションをペイロード・データに適用しない請求項６に記載のシステム。
8. 集合データ内でペイロード・バイト数に対して発生する誤り率を示すオーバーヘッド・バイトの数が固定比であり、これによりペイロード・バイトに対する誤り率バイトの固定密度を与える請求項６又は７に記載のシステム。
9. 送信手段（２０）が、集合データ（６００）を生成するためにペイロード・データとオーバーヘッド・データを結合するためのアダプター・ユニット（１１０）を含み、受信手段（４０）が、オーバーヘッド・データからペイロード・データを分離するために集合データを復号するための対応するアダプター・ユニット（２１０）を含む請求項６から８のいずれか１つに記載のシステム。
10. 各アダプター・ユニット（１１０、２１０）が、電気マルチプレクサ（５１０）及び電気デマルチプレクサ（５００）を有し、アダプター・ユニット（１１０、２１０）内で処理するためにそこにシリアルに入力されたデータをパラレル・データ（Ｄ₀ないしＤ₃₀）に変換し、そしてアダプター・ユニット（１１０、２１０）内で実行された処理後に再びシリアル・データに変換する請求項９に記載のシステム。
11. ペイロード・データの受信する速度に対応するように動作する複数のチャンネル（２０ａ、２０ｂ、４０ａ、４０ｂ）を含み、チャンネル（２０ａ、２０ｂ、４０ａ、４０ｂ）が互いに非同期に動作する能力を有する請求項６から１０のいずれか１つに記載のシステム（３００）。
12. 各アダプター・ユニット（１１０、２１０）が、電気マルチプレクサ（５１０）及び電気デマルチプレクサ（５００）を有し、アダプター・ユニット（１１０、２１０）内で処理するためにそこにシリアルに入力されたデータをパラレル・データ（Ｄ₀ないしＤ₃₀）に変換し、そしてアダプター・ユニット（１１０、２１０）内で実行された処理後に再びシリアル・データに変換する請求項６から１１のいずれか１つに記載のシステム。
13. 送信機（２０）、受信機（４０）及び送信機（２０）から受信機（４０）へデータを伝送するデータ伝送手段（３０）を有する少なくとも１つのチャンネル（１０）を含む通信システム（３００）においてデータを通信する送信機であって、
    （ａ）受信機（４０）へ送信する集合データ（６００）を形成するため送信機（２０）においてペイロード・データ及びオーバーヘッド・データを組合せるアダプター・ユニット１１）であって、集合データ（６００）はオーバーヘッド・データ・ビット数がペイロード・データ・ビット数に対して固定された比であるフレーム状の構造に分割されるアダプター・ユニット（１１０）と、
    （ｂ）集合データ（６００）を、伝送手段（３０）を介して受信機（４０）へ送信する送信機と、
    （ｃ）システム（３００）内でペイロード・データを制御し及び管理するために用いられるオーバーヘッド・データと、を備え、
    前記アダプター・ユニットは、集合データ（６００）をそこでのペイロード・データの受信速度よりも実質的に分数 ^(Rp+Ro) ／ _(Rp) だけ大きい速度で発生するように構成され、ここで、Ｒｐはペイロード・データの受信速度であり、そして、Ｒｏは集合データ（６００）を発生するために加えられるオーバーヘッド・データの速度であり、
    ペイロード・ビット数に対するオーバーヘッド・データ・ビット数の比は、ペイロード・データの異なる受信速度に対して固定されている、送信機。
14. 前記送信機が、集合データ（６００）を発生する時、さらなるジャステイフケーションをペイロード・データに適用しない請求項１３に記載の送信機。
15. 集合データ内でペイロード・バイト数に対して発生する誤り率を示すオーバーヘッド・バイトの数が固定比であり、これによりペイロード・バイトに対する誤り率バイトの固定密度を与える請求項１３又は１４に記載の送信機。
16. 送信機（２０）は、集合データ（６００）を生成するためにペイロード・データ及びオーバーヘッド・データを組合せるアダプター・ユニット（１１０）を組み込んでいる請求項１３から１５のいずれか１つに記載の送信機。
17. フレーム状構造がマルチフレームに組織された複数のフレーム（６００）を含み、集合データ内のオーバーヘッド・データの位置を解釈することにより受信手段（４０）においてフレーム及びマルチフレームを識別可能である請求項１３から１６のいずれか１つに記載の送信機。
18. 通信システム（３００）内においてデータを送信する方法であって、各システムが送信手段（２０）、受信手段（４０）及び送信手段（２０）から受信手段（４０）へデータを伝送するデータ伝送手段（３０）を有する少なくとも１つのチャンネル（１０）を含んだものにおいて、
    （ａ）受信手段（４０）へ送信する集合データ（６００）を形成するためペイロード・データ及びオーバーヘッド・データを組合せ、集合データ（６００）はオーバーヘッド・データ・ビット数がペイロード・データ・ビット数に対して固定された比であるフレーム状の構造に分割され、
    （ｂ）集合データ（６００）を、伝送手段（３０）を介して受信手段（４０）へ送信し、
    （ｃ）オーバーヘッド・データは、システム（３００）内でペイロード・データを制御し及び管理するために用いられ、
    集合データ（６００）をそこでのペイロード・データの受信速度よりも実質的に分数 ^(Rp+Ro) ／ _(Rp) だけ大きい速度で発生し、ここで、Ｒｐはペイロード・データの受信速度であり、そして、Ｒｏは集合データ（６００）を発生するために加えられるオーバーヘッド・データの速度であり、
    ペイロード・ビット数に対するオーバーヘッド・データ・ビット数の比は、ペイロード・データの異なる受信速度に対して固定されている方法。
19. 送信機（２０）、受信機（４０）及び送信機（２０）から受信機（４０）へデータを伝送するデータ伝送手段（３０）を有する少なくとも１つのチャンネル（１０）を含む通信システム（３００）においてデータを通信する受信機であって、
    （ａ）ペイロード・データ及びオーバーヘッド・データを含み、オーバーヘッド・データ・ビット数がペイロード・データ・ビット数に対して固定された比であるフレーム状の構造に分割される集合データ（６００）を受信する手段と、
    （ｂ）集合データ（６００）の速度に適合させ、集合データを復号してペイロード・データからオーバーヘッド・データを隔離するように構成される受信アダプター・ユニット（２１０）と、
    （ｃ）システム（３００）内でペイロード・データを制御し及び管理するために用いられるオーバーヘッド・データを解釈するように構成された受信機と、を備え、
    集合データ（６００）は、ペイロード・データの速度よりも実質的に分数 ^(Rp+Ro) ／ _(Rp) だけ大きい速度で受信され、ここで、Ｒｐはペイロード・データの速度であり、そして、Ｒｏは集合データ（６００）から隔離されるオーバーヘッド・データの速度であり、
    ペイロード・ビット数に対するオーバーヘッド・データ・ビット数の比は、ペイロード・データの異なる速度に対して固定されている、受信機。
20. ペイロード・データが、集合データ（６００）内にジャステイフケーションを含んでいない請求項１９に記載の受信機。
21. 集合データ内でペイロード・バイト数に対して発生する誤り率を示すオーバーヘッド・バイトの数が固定比であり、これによりペイロード・バイトに対する誤り率バイトの固定密度を与える請求項１９又は２０に記載の受信機。
22. 受信機（４０）は、集合データを復号してオーバーヘッド・データからのペイロード・データを分離するための対応するアダプター・ユニット（２１０）を取り込んでいる請求項１９から２１のいずれか１つに記載の受信機。
23. フレーム状構造がマルチフレームに組織された複数のフレーム（６００）を含み、集合データ内のオーバーヘッド・データの位置を解釈することにより受信手段（４０）においてフレーム及びマルチフレームを識別可能である請求項１９から２２のいずれか１つに記載の受信機。
24. 通信システム（３００）内においてデータを受信する方法であって、各システムが送信手段（２０）、受信手段（４０）及び送信手段（２０）から受信手段（４０）へデータを伝送するデータ伝送手段（３０）を有する少なくとも１つのチャンネル（１０）を含んだものにおいて、
    （ａ）ペイロード・データ及びオーバーヘッド・データを含み、オーバーヘッド・データ・ビット数がペイロード・データ・ビット数に対して固定された比であるフレーム状の構造に分割される集合データ（６００）を受信するステップと、
    （ｂ）集合データ（６００）の速度に適合させ、ペイロード・データからオーバーヘッド・データを隔離するように集合データを復号するステップと、
    （ｃ）システム（３００）内でペイロード・データを制御し及び管理するために用いられるオーバーヘッド・データを解釈するステップと、を備え、
    集合データ（６００）は、ペイロード・データの速度よりも実質的に分数 ^(Rp+Ro) ／ _(Rp) だけ大きい速度で受信され、ここで、Ｒｐはペイロード・データの速度であり、そして、Ｒｏは集合データ（６００）から隔離されるオーバーヘッド・データの速度であり、
    ペイロード・ビット数に対するオーバーヘッド・データ・ビット数の比は、ペイロード・データの異なる速度に対して固定されている、方法。

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