JP5418086B2 - 伝送装置及び信号伝送方法 - Google Patents

Description

本発明は、パケットを同期網のフレームにマッピングして同期網に送出する伝送装置及び信号伝送方法に関する。

従来から、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）等のＬＡＮ網のパケットをＳＯＮＥＴ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）又はＳＤＨ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｈｉｅｒａｒｃｈｙ）等の同期網のフレームにマッピングして同期網を伝送するＥＯＳ（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標） ｏｖｅｒ ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨ）システムが開発されている。

図１はＥＯＳシステムの一例の構成図を示す。図１において、ＥＯＳ装置１，２間は同期網であるＳＯＮＥＴ（又はＳＤＨ）網３で接続されている。ＬＡＮ網に接続されたユーザＡを、ＳＯＮＥＴ網３を介して遠距離拠点のユーザＡにピア・ツー・ピアで接続するパスＰａを形成する。同様に、ユーザＤを、ＳＯＮＥＴ網３を介して遠距離拠点のユーザＤにピア・ツー・ピアで接続するパスＰｃを形成する。

また、複数ユーザＢ及びＣのＬＡＮパケットを、アグリゲート装置４によりＶＬＡＮ−ＩＤなどの識別子により集合し、ＥＯＳパスとしてはピア・ツー・ピアで接続するパスＰｂを形成する。そして、対向するディストリビュート装置５により識別用ＶＬＡＮ−ＩＤの情報を用いてＬＡＮパケットを適切な回線に分配する。

上記のＥＯＳ装置１，２の内部処理ブロックとしては、図２に示すように、ＬＡＮの終端をＰＨＹ（物理層処理部）７及びＭＡＣ（ＭＡＣ層処理部）８にて行う。ＳＯＮＥＴのパスとしては、カプセル化及びＶＣＡＴ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｃｏｎｃａｔｅｎａｔｉｏｎ）部９により任意の帯域を予約する。予約した帯域に対してパスＰａ，Ｐｂ，Ｐｃ等を形成し、ＬＡＮチャネルをＳＯＮＥＴのＶＣＡＴチャネルに１：１マッピングを行うことによりＥＯＳを実現している。これは、ＳＯＮＥＴのバーチャルコンカチネーションにて帯域設定されたものを帯域上限として単純に１：１のピア・ツー・ピアのＥＯＳを実現した場合である。

また、顧客要求として、図３（Ａ）に示すように、ＥＯＳ装置の外部にあるアグリゲート装置やディストリビュート装置をＥＯＳ装置１１，１２内に機能的に取り込むことによりコストを削減したいという要望が出ている。また、図３（Ｂ）に示すように、ＥＯＳ装置１３，１４にて地域単位に一つのＬＡＮ物理回線を割り当て、そこに複数ユーザを混載させたいという要望動向が出ている。なお、図３（Ｂ）では、複数ユーザＡ−１，Ａ−２，Ａ−３をＬＡＮ物理回線Ｐａに割り当てている。

図２では、ＬＡＮ側の複数のポートユーザを１つのドメインとして管理する場合に対応ができない。このため、図４に示すように、Ｌ２ＳＷ（レイヤ２スイッチ）機能部１５とＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）機能部１６をＭＡＣ８とＳＯＮＥＴフレーマであるカプセル化及びＶＣＡＴ処理部９の間に具備させて上記要望を実現させる。

Ｌ２ＳＷ機能部１５によって、ＬＡＮの複数ポートからのパケットをパケット単位にスイッチ交換し、宛先ＶＣＡＴパスに収容するための機能を具備させる。Ｌ２ＳＷを具備させたことにより、Ｎ：１（複数入力ポートから１つの出力）へのトラヒック集中が想定される。このため、ＱｏＳ機能部１６によって、パケットの重要性を加味して優先順位の高いものから通し、バッファが溢れた場合は優先度の低いパケットを廃棄（Ｔａｉｌ Ｄｒｏｐ）させる。

次に、これらの機能的ブロック図を、装置として実現させるためのデバイスマッピングを行うと、図５に示す構成となる。図５において、マルチポートＰＨＹ＆ＭＡＣ２１は物理層処理及びＭＡＣ層処理を行う。ネットワークプロセッサ２２はＬ２ＳＷ機能を実現し、ＱｏＳエンジン２３はＱｏＳ機能を実現する。また、ＳＯＮＥＴフレームマッパ２４はＬＡＮチャネルをＳＯＮＥＴのＶＣＡＴチャネルにマッピングする。

ＱｏＳエンジン２３とＳＯＮＥＴフレームマッパ２４は、一般的に別デバイスとしてマッピングされる。これは、ＱｏＳエンジン２３については、ＬＡＮパケットやＩＰパケットの処理を目的とするパケット入力、かつ、パケット出力のインタフェースであり、ＥＯＳだけに使用されるものではなく、一般的なＬ２ＳＷなどにも利用される。一方、ＳＯＮＥＴフレームマッパ２４はＥＯＳを実現しているところであり、ＬＡＮパケット入力、かつ、ＳＯＮＥＴフレーム出力となる。このため通常は主要機能として別デバイスにて機能区分を行っている。

ここで、各デバイス間のインタフェースとしては、ＳＯＮＥＴのＯＣ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃａｒｒｉｅｒ）−１９２帯域を想定して、標準インタフェース規格かつデファクトスタンダードであるＳＰＩ４．２を採用する。ＳＰＩ４．２（Ｓｙｓｔｅｍ Ｐａｃｋｅｔ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｌｅｖｅｌ ４， Ｐｈａｓｅ ２）は、ＯＰＴＩＣＡＬ ＩＮＴＥＲＮＥＴＷＯＲＫＩＮＧ ＦＯＲＵＭにて規格化された仕様であり、ＯＣ−１９２ Ｓｙｓｔｅｍ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｆｏｒ Ｐｈｙｓｉｃａｌ ａｎｄ Ｌｉｎｋ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｖｉｃｅｓである。

図６は、ＱｏＳエンジンの構成図を示す。図６において、ＱｏＳエンジン２３の内部は、フレームをストアして優先度の高いものから出力する優先度スケジューラ（Ｐｒｉｏｒｉｔｙ Ｓｃｈｅｄｕｌｅｒ）２３ａと、出力帯域にあわせるためのシェーパ（Ｏｕｔｐｕｔ Ｓｈａｐｅｒ）２３ｂとで構成されている。外部メモリ２３ｃは、優先処理を行うためのフレームをストアするキューを実現するために具備させている。

なお、１０ギガビットイーサネットのような符号化されたディジタル信号をＳＯＮＥＴ／ＳＤＨパスの可変のグラニュアリティを持つチャネルにカットスルーでトリビュタリにマップする技術が知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２００５−２２３８８２号公報

ＳＰＩ４．２は、パケット単位の伝送を想定して規格化している。したがって、ＳＰＩ４．２の機能を使うと、図６の下部に示す通り、パケット単位の処理がＳＯＮＥＴフレームマッパ２４内部のバッファ２４ａまで行われ、その後はＳＯＮＥＴのバイト単位のＴＤＭ（時分割多重）処理に移行する。この場合、ＳＯＮＥＴフレームマッパ２４に具備するバッファ２４ａのサイズが増大（肥大化）するという問題があった。なお、上記バッファサイズの増大は、ＳＰＩ４．２を採用したことに起因するものではない。

＜バッファサイズ増大＞
ＳＯＮＥＴのペイロード（１〜９ｒｏｗ）へのフレームマッピングは、図７に示すように、ＶＣＡＴパス毎に設けたバッファ２６−１〜２６−ｎ（図６のバッファ２４ａに対応）からＳＯＮＥＴのＴＤＭにてＳＴＳ（同期伝送信号）チャネル毎にバイト単位でパケットが読出されてマッピングが実行される。図７では、ＶＣＧ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｃｏｎｃａｔｅｎａｔｅ Ｇｒｏｕｐ）＃１は多くのＳＴＳチャネルをコンカチネーションした状態であり、ＶＣＧ＃１のバッファ２６−１からは多くの読み出しが実行される。一方、ＶＣＧ＃２のバッファ２６−２は帯域割り当てが少ない状態であり、ＶＣＧ＃２のバッファ２６−２からの読出しの実行は少ないものとする。

この場合、最短と最長のパケット長の差が大きくなればなるほど、バッファサイズが増大する。伝送路であるＳＰＩ４．２は、パケット・バイ・パケットでの伝送であるが、帯域は１０Ｇｂｐｓまでサポートを行っている。したがって、伝送路イメージは、一つのパケットだけ通れる橋であり、そのパケットの長さが着目点となる。

図８（Ａ）に示すようなフレーム長が様々なパケットをＱｏＳエンジン２３からＳＰＩ４．２伝送路２７を経て、ＳＯＮＥＴフレームマッパ２４の宛先毎に具備されたバッファ２６−１〜２６−ｎに転送することになる。仮に出力帯域が同じであるとした場合、最長パケット１つ分を格納できるバッファ２６−１〜２６−ｎが必要となる。かつ、図８（Ｂ）に示すＶＣＧ＃２の２番目のパケットのフレームＦ＃２−２を転送している途中でバッファ２６−２が溢れるため、フロー制御が働いてパケット転送を一時停止する。

そうなると、ＶＣＧ＃３の１番目のフレームＦ＃３−１はバッファ２６−ｎからＳＯＮＥＴにＴＤＭで読み出され、そのパケットが読み出されると、バッファ２６−ｎにはフレームが存在しなくなる。ただし、送り元のＱｏＳエンジン２３は出力したいフレームがあるにも拘らず、先ほどのＶＣＧ＃２の２番目のフレームＦ＃２−２が伝送一時停止しているために出力されなくなる。これをＨｅａｄ ｏｆ Ｌｉｎｅ Ｂｌｏｃｋｉｎｇという。つまり、最短と最長のパケット長の差が大きくなればなるほど、バッファサイズを大きくしなければならず、バッファサイズが増大することになる。

また、宛先をサポートするＶＣＡＴの本数が多くなればなるほど、バッファサイズが増大する。これは、宛先をサポートするＶＣＡＴの本数ｎが多くなると、バッファ２６−１〜２６−ｎの本数が増大し、各バッファのサイズを略同一とすると、全バッファを合計したバッファサイズが増大することになる。

更に、最低帯域と最高帯域の差が大きくなればなるほどバッファサイズが増大する。ＳＰＩ４．２は１つのフレームが伝送されると、伝送が完了するまでは次のフレームを伝送できない。図９（Ａ）は、ＶＣＧ＃１宛の長いフレームＦ＃１がＳＰＩ４．２伝送路２７を伝送されている状態を示している。図９（Ｂ）はＳＰＩ４．２伝送路２７での帯域変化モデルをＶＣＧ＃３宛の帯域に着目して表現している。他の例えばＶＣＧ＃１宛にパケットを伝送している期間Ｔ１では、ＶＣＧ＃３宛の帯域が一時的に低下する。その後に期間Ｔ２では、帯域の低下をリカバリするために、バースト的にＶＣＧ＃３宛のフレームが連続出力される。したがって、このバーストに耐えうるバッファサイズがＶＣＧ＃３には必要になる。

各ＶＣＧの割り当て帯域が、全て均一であれば、同じバッファサイズでよいが、図９（Ａ）のようにＶＣＧ＃１宛のフレーム長が最大である場合に一番時間を消費する。この時間が長くなると、ＶＣＧ＃３宛の帯域が設定帯域より低くなって帯域リカバリが必要になるが、帯域設定が大きい場合は頻繁に上記帯域リカバリが多くなる。

なお、ＶＣＧ帯域の総和はＳＯＮＥＴ帯域となるため、各ＶＣＧ帯域が不均一で、かつ、最大帯域が大きい場合ということは、最低帯域と最高帯域の差が大きくなった場合と表現できる。つまり、最低帯域と最高帯域の差が大きくなるとバッファサイズが増大することになる。

ＳＯＮＥＴフレームマッパ２４に具備するバッファのバッファサイズが増大化すると、バッファをＳＯＮＥＴフレームマッパ２４のデバイス内部で実現することが困難となり、図６に示すように外部メモリ２４ｃが必要となる。共有バッファ管理方式により全体のバッファサイズを削減したとしても、その管理のための回路が複雑かつ肥大化することになる、という問題があった。

開示の伝送装置は、バッファサイズを削減することを目的とする。

開示の一実施形態による伝送装置は、ＬＡＮ網から受信した複数系統のパケットを同期網のフレームにマッピングして同期網に送出する伝送装置において、前記複数系統のパケットそれぞれを所定長のセグメント単位で分割する分割手段と、分割された各セグメントにチャネル識別情報を含むコントロールワードを付加し、所定のタイムスロットにマッピングしたデータストリーム信号を生成して伝送する多重手段と、伝送された前記データストリーム信号の各タイムスロットのセグメントを分離し、前記セグメントに付加されたチャネル識別情報に基づいて複数のキューの何れかに格納する分離手段と、前記複数のキューそれぞれに格納されているセグメントを読み出して前記同期網のフレームにマッピングするマッピング手段と、を有する。

本実施形態によれば、バッファサイズを削減することができる。

ＥＯＳシステムの一例の構成図である。 ＥＯＳ装置の内部処理ブロックを示す図である。 ＥＯＳ装置の処理ブロックを説明するための図である。 ＥＯＳ装置の処理ブロックを説明するための図である。 ＥＯＳ装置のデバイス分割を示す図である。 ＱｏＳエンジンの構成図である。 ＳＯＮＥＴへのフレームマッピングを示す図である。 バッファサイズ増大を説明するための図である。 バッファサイズ増大を説明するための図である。 ＥＯＳ装置の一実施形態の構成図である。 割り付けイメージの一実施形態を示す図である。 図１１の実施形態でのＴＤＭスケジューラの動作説明図である。 コントロールワードのフォーマットを示す図である。 バーチャルコンカチネーションの割り付けイメージの一実施形態を示す図である。 図１４の実施形態でのＴＤＭスケジューラ３３ｃの動作説明図である。 ハイオーダーチャネルとローオーダーチャネルの混載システムを示す図である。 ＱｏＳエンジンとＳＯＮＥＴフレームマッパの他実施形態の構成図である。 帯域設定テーブルの第１実施形態を示す図である。 帯域設定テーブルの第２実施形態を示す図である。

以下、図面に基づいて実施形態を説明する。

＜ＥＯＳ装置の第１実施形態＞
図１０は伝送装置としてのＥＯＳ装置の一実施形態の構成図を示す。図１０において、マルチポートＰＨＹ＆ＭＡＣ３１は受信パケットの物理層処理及びＭＡＣ層処理を行う。ネットワークプロセッサ３２は受信パケット（実際にはパケットのフレームであるが、ＳＯＮＥＴのフレームと区別するため、「パケット」という）のＬ２ＳＷ処理を行い、ＱｏＳエンジン３３はＱｏＳ処理を行う。

ＱｏＳエンジン３３は、パケットをストアして優先度の高いものから出力する優先度優先度スケジューラ３３ａ−１〜３３ａ−４と、出力帯域にあわせるためのシェーパ３３ｂ〜３３ｂ−４と、シェーパ３３ｂ〜３３ｂ−４それぞれの出力を多重するＴＤＭスケジューラ３３ｃと、ＳＰＩ４．２インタフェース３３ｄで構成されている。外部メモリ３３ｅは、優先処理を行うためのフレームをストアするキューを実現する。

また、ＳＯＮＥＴフレームマッパ３４は、ＳＰＩ４．２インタフェース３４ａと、多重分離を行うＴＤＭスケジューラ３４ｂと、宛先単位でセグメントをストアするキュー３４ｃ−１〜３４ｃ−ｍを有し、キュー３４ｃ−１〜３４ｃ−ｍそれぞれで再編成されたＬＡＮチャネルをＳＯＮＥＴのＶＣＧチャネルにマッピングする。

ＳＰＩ４．２の伝送は、基本的にパケット単位の伝送を想定しているが、最小パケットも想定されているため、その長さを一つの固定長単位として考える。具体的には、バーストレングス（ＢＬ）を１６バイト（最小パケット）として設定する。ＳＰＩ４．２の１６バイトのバースト単位にスロット番号を定義し、そのスロット番号をＳＯＮＥＴのチャネルに割り付ける。

図１１に割り付けイメージの一実施形態を示す。ＳＰＩ４．２のデータストリームの最小単位を固定長であるＢＬ＝１６バイトのデータ転送スロットに２バイトのコントロールワードを付加し、ＯＣ−１９２のタイムスロットを定義する。具体的にはスロット番号を１〜１９２まで割り付け、更にスロット番号を周回させて割り付けを繰り返す。そのタイムスロットに対して、ＳＴＳチャネル番号はＴＤＭ（時分割多重）となり一意に決まる。

図１１では、ＯＣ−４８×４でＯＣ−１９２レベルとしている。すなわち、スロット＃１のタイムスロットをＳＴＳ−４８＃１チャネル１（５０Ｍｂｐｓ）に割り付け、スロット＃２のタイムスロットをＳＴＳ−４８＃２チャネル１に割り付け、スロット＃３のタイムスロットをＳＴＳ−４８＃３チャネル１に割り付け、スロット＃４をＳＴＳ−４８＃４チャネル１に割り付ける。この場合、例えばスロット＃１のタイムスロットのコントロールワードには、ＳＴＳ−４８＃１チャネル１を表すチャネル識別情報が設定される。

このように、ＳＰＩ４．２インタフェース３３ｄでの固定長化は最小バーストを設定することによって実現できる。そして、パケット単位からＴＤＭ単位にするためのセグメント分割はＴＤＭスケジューラ３３ｃで行っている。

図１２に図１１の実施形態でのＴＤＭスケジューラ３３ｃの動作説明図を示す。図１２において、優先度スケジューラ３３ａ−１がＳＴＳ−４８＃１のチャネル１に出力する場合は、ＳＰＩ４．２にて周期的にタイムスロットが割り当てられているところの４８＃１チャネル１の区画にデータを１６バイト出力する。次のＳＰＩ４．２タイムスロットは４８＃２チャネル１であるため、優先度スケジューラ３３ａ−２のＳＴＳ−４８＃２のチャネル１のキューから同様に１６バイト読み出す。勿論、入るべきデータがない場合は読み出されず、ＳＰＩ４．２のアイドルとして処理する。１６バイトのデータに付加される２バイトのコントロールワード（ＣＷ）のＡＤＲにてチャネル識別情報が伝達される。

図１３はコントロールワードのフォーマットを示す。１ビットのＴＹＰＥはコントロールワードタイプを表す。次に２ビットのＥＯＰＳ（Ｅｎｄ ｏｆ Ｐａｃｋｅｔ Ｓｔａｔｅ）、１ビットのＳＯＰ（Ｓｔａｒｔ ｏｆ Ｐａｃｋｅｔ）がある。次の、８ビットのＡＤＲ（ポートアドレス）はチャネル識別情報を指示し、最後に４ビットのＤＩＰ４（４ ｂｉｔ Ｄｉａｇｏｎａｌ Ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅｄ Ｐａｒｉｔｙｔ）がある。

なお、ＳＰＩ４．２のアイドル時のコントロールワードは、ＴＹＰＥ＝‘０’，ＥＯＰＳ＝‘００’，ＳＯＰ＝‘０’，ＡＤＲ＝ａｌｌ‘０’とされている。

このようにして、従来はＳＯＮＥＴフレームマッパ２４位置であったパケット単位からＴＤＭ単位への変化点は、本実施形態ではＱｏＳエンジン３３位置に移動することができる。また、ＴＤＭスケジューラ３３ｃ，３４ｂでチャネル識別情報を伝達することによって、ＳＰＩ４．２の伝送部分にＴＤＭの時間軸を渡すことができる。

この結果、ＳＯＮＥＴフレームマッパ３４のキュー３４ｃ−１〜３４ｃ−ｍの容量はＳＯＮＥＴの１ｒｏｗ程度のバッファ容量で済み、ＳＯＮＥＴフレームマッパ３４に具備するバッファサイズを削減することができる。

ところで、ＳＰＩ４．２伝送のコントロールワードを１６バイト単位のセグメント分割毎に付加するため、帯域ロスが増える傾向にある。したがって、帯域の観点について、本実施形態にて１０Ｇ伝送が可能となっているかについて参考例に基づき考察する。

例えば、ＳＰＩ４．２は８００Ｍｂｐｓ伝送（４００Ｍ ＤＤＲ（Ｄｏｕｂｌｅ Ｄａｔａ Ｒａｔｅ））であり、ＳＯＮＥＴの１０ＧｂｐｓであるＳＴＳ−１９２へのマッピングを行う。ＳＰＩ４．２の伝送として、バースト長を最短の１６バイトとした場合、１６バイトの伝送時間をτとして、１９２チャネル×１６バイト分を送る時間は、次のように表される。

９τ×１９２×（１／８００Ｍ）＝１７２８×１．２５［ｎｓ］＝２１６０［ｎｓ］
この間に送出した有効データ量は、１６バイト×１９２＝３０７２［バイト］である。

一方、ＳＴＳ−１９２の１ｒｏｗ分所要時間は、次のように表される。

９．９５３２８［Ｇｂｐｓ］＝０．１００４６９３［ｎｓ］
９０×１９２＝１７２８０［バイト］
０．１００４６９３［ｎｓ］×１７２８０×８［ビット］＝１３８８９［ｎｓ］…（１Ａ）

ＳＴＳ−１９２の１ｒｏｗ（９０バイト）分を満たすためのＳＰＩ４．２の時間は、１７２８０［バイト］／３０７２［バイト］＝５．６２５周する必要があり、その必要時間は次式のようになる。

２１６０［ｎｓ］×５．６２５＝１２１５０［ｎｓ］…（１Ｂ）

よって、（１Ａ）式で表されるＳＯＮＥＴの１ｒｏｗ分の時間と比べ、その時間に有効データをＳＰＩ４．２にて転送する（１Ｂ）式で表される所要時間の方が少ないため、帯域的にＳＴＳ−１９２でオーバーヘッドを除くペイロードを考慮すると、ＳＰＩ４．２は８００Ｍｂｐｓでも帯域的には足りていることが分かる。なお、ＳＰＩ４．２規格にあるトレーニング期間は上記の余剰帯域にて実現可能である。

＜バーチャルコンカチネーション＞
また、図１１のＳＰＩ４．２のタイムスロットは、ＳＴＳチャネル単位に定義を行っているため、バーチャルコンカチネーション時にはＳＴＳチャネルの該当部分を定義することにより容易にバーチャルコンカチネーションも実現可能となる。すなわち、バーチャルコンカチネーション情報をＳＰＩ４．２の送信側及び受信側に、対比テーブル（地域設定テーブル）を持って管理を行う。

図１４では、ＳＴＳ−４８＃１のチャネル１とチャネル４とチャネル７をバーチャルコンカチネーション（ＶＣＡＴ）として定義し、ＳＴＳ１−３ｃ帯域（１５０Ｍｂｐｓ）とする割り付けイメージの一実施形態を示す。また、図１５に図１４の実施形態でのＴＤＭスケジューラ３３ｃの動作説明図を示す。

この場合、ＱｏＳエンジン３３ではＶＣＧとしてグループ化された代表チャネルＶＣＧ（ｃｈ１）を管理し、ＶＣＧ（ｃｈ１）の出力キュー３５から当該ＶＣＧの３つのチャネルを１６バイト単位で読み出し、タイムスロット番号が１〜１９２を１周する間に３つのタイムスロット３６ａ，３６ｂ，３６ｃに割り当てる。このタイムスロット３６ａ，３６ｂ，３６ｃはＳＯＮＥＴフレームマッパ３４のＶＣＧ（ｃｈ１）に割り当てられた入力キュー３７に格納される。この場合、例えばタイムスロット３６ａ，３６ｂ，３６ｃのコントロールワードには、ＶＣＧ（ｃｈ１）を表すチャネル識別情報が設定される。

これによって、ＶＣＧ（ｃｈ１）は帯域的にＳＴＳ−１を３倍として伝送され、かつ、バースト的に送るのではなく、あくまでＳＯＮＥＴフレームマッパ３４のＳＯＮＥＴチャネルスロットと同じように伝送される。これによって、バーチャルコンカチネーションを実施した場合においても、すなわち、出力帯域が拡大・縮小したとしてもＳＯＮＥＴフレームマッパ３４の持つバッファ容量は不変となる。

＜ハイオーダーチャネルとローオーダーチャネル混載システム＞
これまでの説明では、ＳＰＩ４．２をＳＯＮＥＴのタイムスロットを意識した帯域に予め時分割で割り当て、この割り当てをハイオーダー（高速、例えば５０Ｍｂｐｓ）のチャネルにて行っているが、このハイオーダーの特定チャネルをローオーダー（低速、例えば１．５Ｍｂｐｓ）の複数チャネルに割り当てることにより、ハイオーダーチャネルとローオーダーチャネルの混載システムを実現できる。

図１６に模式的に示すように、ネットワークプロセッサ３２において、ローオーダーチャネル用のキュー４０−１〜４０−ｉを設け、キュー４０−１〜４０−ｉそれぞれに格納されたパケットを１６バイト単位（ＬＯデータ）で読み出して時分割多重し、ＱｏＳエンジン３３内の例えばＶＣＧ＃１９２のハイオーダーチャネルに割り当てた出力キュー４１に格納する。なお、１６バイト単位で読み出したＬＯデータを多重する際には、各ＬＯデータ内に宛先チャネル（例えばＤＳ１ｃｈ１等）を埋め込んでおく。

これにより、出力キュー４１からは１周目のＶＣＧ＃１９２のタイミングで、キュー４０−１からのＬＯデータが１６バイト単位で読み出され、２周目のＶＣＧ＃１９２のタイミングで、キュー４０−２からのＬＯデータが１６バイト単位で読み出され、同様にして、ｉ周目のＶＣＧ＃１９２のタイミングで、キュー４０−ｉからＬＯデータが１６バイト単位で読み出されて、それぞれＶＣＧ＃１９２のタイムスロットに割り当てられる。この場合、ＶＣＧ＃１９２のタイムスロットのコントロールワードには、ＶＣＧ＃１９２を表すチャネル識別情報が設定される。

ＳＯＮＥＴフレームマッパ３４において、チャネル識別情報がＶＣＧ＃１９２のタイムスロットはＶＣＧ＃１９２に割り当てられた入力キュー４２（図１０のキュー３４ｃ−ｍに相当）に格納される。そして、ＳＯＮＥＴフレームマッパ３４内に設けられたＳＯＮＥＴフレームスケジューラ４３にて、入力キュー４２から１６バイト単位で読み出しを行い、各タイムスロットに埋め込まれた宛先チャネルに基づいて、ローオーダーチャネルのキュー４４−１〜４４−ｉに順番に格納する。

これにより、ＳＰＩ４．２のタイムスロットをハイオーダーチャネルと同じスロット定義にて複数のローオーダーチャネルに割り当てることを実現できる。

＜ＱｏＳエンジンとＳＯＮＥＴフレームマッパの構成＞
図１７はＱｏＳエンジンとＳＯＮＥＴフレームマッパの他実施形態の構成図を示す。図１７において、ＱｏＳエンジン５０には、前段のネットワークプロセッサからＬＡＮフレームが入力され、ヘッダ抽出部５１に供給される。ヘッダ抽出部５１は、ＬＡＮフレームの宛先を判別するために必要なヘッダ情報を抽出する。

宛先決定部５２は、抽出したヘッダ情報を基に、フレーム単位に、どの宛先チャネルに出力するかの決定を行う。

格納領域決定部５３は、宛先決定されたＬＡＮフレームを、宛先単位にバッファリングするための格納領域を決定する。

メモリライトコントローラ５４は、格納領域が決定されたＬＡＮフレームを外部ＲＡＭ６２にストアするための書込み制御を行う。

容量監視部５５は、外部ＲＡＭ６２に書き込んだフレームの数量や容量を加算し、読み出しが行われた際には減算を行う。容量監視部５５により、宛先単位の出力すべきフレームが存在するか否かが分かる。

優先制御部５６は、ＱｏＳ制御を行うため、優先すべきフレームや、契約帯域の制御を行うために、外部ＲＡＭ６２に格納されたフレームで、同じ宛先の中のフレーム群から優先して読み出されるべきＬＡＮフレームを選出する。

読出タイムスロットカウンタ５７は、チップ間伝送路のタイムスロットを定義するため、自走でサイクリックに周回する１９２進カウンタである。

帯域設定テーブル５８は、タイムスロット番号と宛先パス番号の対応テーブルを具備する。ＶＣＡＴの場合は、同じ宛先を書き込むことによりＳＯＮＥＴレベルでの帯域制御を行うことができる。勿論、帯域設定テーブル５８にはＮＯＰ（Ｎｏ ＯＰｅｒａｔｉｏｎ）も定義可能である。また、ハイオーダーチャネルだけではなくローオーダーチャネルも混載可能であり、ローオーダーチャネルを設定した場合にＬＯカウンタ５９を使用する。

ところで、ＳＯＮＥＴ網の両端に接続されたＥＯＳ装置（図３（Ａ）ではＥＯＳ装置１１，１２）それぞれの帯域設定テーブル５８（及び７５）は、同一構成であり、仮想的に結合されたパスの帯域を増減するプロトコルであるＬＣＡＳ（Ｌｉｎｋ Ｃａｐａｃｉｔｙ Ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ Ｓｃｈｅｍｅ）等を用いて両ＥＯＳ装置の帯域設定テーブル５８が一致するよう、動的に変更することが可能である。

このため、ＳＯＮＥＴのＬＣＡＳによる動的なＳＯＮＥＴチャネルの帯域変更があった場合にも、帯域設定テーブルを動的に変更することが可能であり、動的に伝送路帯域を制御することが可能となる。

読出宛先決定部６０は、優先制御部５６にて選出した優先して読み出されるべきＬＡＮパケット（のフレーム）のアドレス情報が各宛先単位に入力される。読み出しを行う際は、読出タイムスロットカウンタ５７によりタイムスロット番号を取得し、そのタイムスロットがどの宛先であるかを帯域設定テーブル５８から取得し、取得した宛先を読み出す指示をメモリリードコントローラ６３に供給する。上記の読出タイムスロットカウンタ５７，帯域設定テーブル５８，ＬＯカウンタ５９，読出宛先決定部６０はＴＤＭスケジューラ６１を構成している。

メモリリードコントローラ６３は、外部ＲＡＭ６２にアクセスして読み出すべきデータを出力する。

ＳＰＩ４．２送信部６４は、ＳＰＩ４．２インタフェースのソース処理、つまり、宛先チャネル番号識別子などを付加してＳＰＩ４．２規格に合わせたチップ間伝送の送信処理を行う。この時、バーストレングスはＳＰＩ４．２規格で最小の１６バイトで定義する。

＜ＳＯＮＥＴフレームマッパの構成＞
ＳＰＩ４．２送信部６４の送信信号はＳＯＮＥＴフレームマッパ７０に入力され、ＳＰＩ４．２受信部７１に供給される。ＳＰＩ４．２受信部７１は、ＳＰＩ４．２インタフェースのシンク処理、つまり、ＳＰＩ４．２規格に合わせたチップ間伝送の受信処理を行って、各タイムスロットのコントロールワードのチャネル識別情報から該当チャネルに対応するＶｏＱ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｏｕｔｐｕｔ Ｑｕｅｕｅ）部７２−１〜７２−４に受信タイムスロットを供給する。

ＶｏＱ部７２−１〜７２−４には、宛先チャネル単位（出力方路毎）に設けられた小容量の論理キューが設けられており、例えばＶＣＧ＃１〜ＶＣＧ＃１９２に対応する１９２個の論理キューを４分割してＶｏＱ部７２−１〜７２−４に設けている。なお、ＶｏＱ部７２−４のＶＣＧ＃１９２の論理キューにｉチャネルを多重したローオーダーチャネルに割り当てられている場合には、ＶｏＱ部７２−４内にｉチャネル分の論理キューが更に設けられている。

ＶｏＱ部７２−１〜７２−４に供給されたタイムスロットはコントロールワードのチャネル識別情報の指示する宛先チャネルの論理キューに格納される。この際にタイムスロットからコントロールワードは削除されて格納される。

ＳＯＮＥＴ−ＴＤＭ読出部７３−１〜７３−４それぞれは、ＳＯＮＥＴフレームのペイロード内定義チャネルに従ってＶｏＱ部７２−１〜７２−４それぞれの論理キューからバイト単位で読み出しを行い、ＩＴＵ−Ｔ勧告に規定されたＳＯＮＥＴマッピングを行う。なお、ＶｏＱ部７２−１とＳＯＮＥＴ−ＴＤＭ読出部７３−１，ＶｏＱ部７２−２とＳＯＮＥＴ−ＴＤＭ読出部７３−２，ＶｏＱ部７２−３とＳＯＮＥＴ−ＴＤＭ読出部７３−３，ＶｏＱ部７２−４とＳＯＮＥＴ−ＴＤＭ読出部７３−４は、それぞれＳＴＳ−４８ＥＯＳエンジンで構成され、ＳＴＳ−４８（２．４Ｇｂｐｓ）の信号を出力する。

ＶｏＱ部７２−１〜７２−４が例えばＶＣＧ＃１〜ＶＣＧ＃１９２に対応する１９２個の論理キューを有している場合に、いずれかの論理キューが一杯となって輻輳すると、ＶｏＱ部７２−１〜７２−４は輻輳した論理キューのＶＣＧ番号をＴＤＭスケジューラ７４に供給する。

ＴＤＭスケジューラ７４は輻輳した論理キューのＶＣＧ番号で帯域設定テーブル７５を参照して対応する輻輳状態のタイムスロット番号を得て、この輻輳状態のタイムスロット番号をフロー制御部７６に供給する。フロー制御部７６にはタイムスロット番号１〜１９２それぞれのステータス（輻輳又は未輻輳）が輻輳情報として格納されている。ＴＤＭスケジューラ７４は輻輳状態のタイムスロット番号が得られると、当該タイムスロット番号のステータスを輻輳状態とする。輻輳状態のタイムスロット番号が得られなければ、当該タイムスロット番号のステータスを未輻輳状態とする。

ＴＤＭスケジューラ７４内の読出タイムスロットカウンタ７７は、自走でサイクリックに周回する１９２進カウンタであり、そのカウント値をフロー制御部７６に供給する。フロー制御部７６は上記カウント値に基づいてタイムスロット番号１〜１９２のステータス（輻輳又は未輻輳）を順に読み出してＳＰＩ４．２受信部７１に供給する。ＳＰＩ４．２受信部７１は上記輻輳情報、つまり、タイムスロット番号１〜１９２のステータス（輻輳又は未輻輳）をＳＰＩ４．２送信部６４に送信する。そして、ＳＰＩ４．２送信部６４は輻輳を示すタイムスロット番号のデータストリーム送信を例えば所定時間停止させるバックプレッシャ制御を行う。

ＳＯＮＥＴフレームマップ多重部７９は、ＳＯＮＥＴ−ＴＤＭ読出部７３−１〜７３−４から出力される４系統のＳＴＳ−４８（２．４Ｇｂｐｓ）の信号の多重処理を行ってＳＴＳ−１９２（１０Ｇｂｐｓ）レベルの信号を出力する。

＜帯域設定テーブル＞
図１８は帯域設定テーブル５８，７５の第１実施形態を示す。この実施形態ではバーチャルコンカチネーションを設定している。この場合、帯域設定テーブル５８，７５それぞれはタイムスロット番号と宛先パス番号の対応テーブルＴＢ１を有する。

すなわち、タイムスロット番号＝１，５，９それぞれに宛先パス番号ＳＴＳ−４８＃１のＶＣＧチャネル１が対応付けされている。なお、タイムスロット番号＝２には宛先パス番号ＳＴＳ−４８＃２のチャネル１が対応付けされ、タイムスロット番号＝３には宛先パス番号ＳＴＳ−４８＃３のチャネル１が対応付けされている。

図１９は帯域設定テーブル５８，７５の第２実施形態を示す。この実施形態ではハイオーダーチャネルとローオーダーチャネルの混載に対応している。この場合、帯域設定テーブル５８，７５それぞれは、タイムスロット番号と宛先パス番号の対応テーブルＴＢ１を有し、更に、帯域設定テーブル５８はタイムスロット番号及びＬＯカウンタ値とＬＯパス番号の対応を規定したＬＯスケジュールテーブルＴＢ２を有している。

すなわち、タイムスロット番号と宛先パス番号の対応テーブルＴＢ１ではタイムスロット番号＝３にローオーダーチャネル（ＬＯ）が対応付けされている。ＬＯカウンタ５９は、対応テーブルＴＢ１を検索して宛先パス番号にローオーダーチャネル（ＬＯ）が現れる毎に（タイムスロット番号＝３となる毎に）カウントアップを行う。

ＬＯスケジュールテーブルＴＢ２では、タイムスロット番号＝３、かつ、ＬＯカウンタ値＝１にローオーダーチャネルＤＳ１チャネル１が対応付けされ、タイムスロット番号＝３、かつ、ＬＯカウンタ値＝２にローオーダーチャネルＤＳ１チャンネ２が対応付けされ、以下同様に、タイムスロット番号＝３、かつ、ＬＯカウンタ値＝ＮにローオーダーチャネルＤＳ１チャネルＮが対応付けされている。

このように、上記の実施形態によれば、パケットを固定長のセグメントに分割し、分割したセグメントを時分割多重してＳＰＩ４．２で伝送するため、フレーム長に依存したパケットによるＨｅａｄ ｏｆ Ｌｉｎｅ Ｂｌｏｃｋｉｎｇを起こすことを回避できる。また、パケットを格納する複数のキューを、ＳＯＮＥＴチャネル（ＶＣＧ）単位に設けたことにより、シーケンシャルなフレーム・バイ・フレーム伝送を宛先単位に並列化することができる。

また、ＳＰＩ４．２をＳＯＮＥＴのタイムスロットに応じた帯域に予め時分割で割り当てることにより、ＳＯＮＥＴの時分割多重スケジューリングをＳＰＩ４．２に持ち込むことができ、ＳＯＮＥＴフレームマッパに具備するＶＣＧキューの容量を低減することができ、かつ、ＶＣＧキューのアンダーランを抑止できる。また、ＳＰＩ４．２のタイムスロットを、ＳＯＮＥＴのＳＴＳチャネル単位で割り当て、バーチャルコンカチネーション時にはＳＴＳチャネルの該当部分を割り当てるため、容易にバーチャルコンカチネーションに対応することができる。

また、パケットを格納する複数のキューのうち特定のキューをＳＯＮＥＴのローオーダーの複数チャンネルに割り当てることにより、ハイオーダーチャネルとローオーダーチャネル混載のシステムが容易に実現できる。

なお、上記実施形態ではＳＰＩ４．２（最大１０Ｇｂｐｓ）をデバイス間インタフェースとして用いているが、これ以上の帯域をサポートする伝送システムにおいてチャネル識別子やパケットのスタート／ストップ等の制御信号とデータストリームを伝送できる、例えばインターラーケン（Ｉｎｔｅｒｌａｋｅｎ）等のデバイス間インタフェースを用いても良く、上記実施形態に限定されるものではない。
（付記１）
ＬＡＮ網から受信したパケットを同期網のフレームにマッピングして同期網に送出する伝送装置において、
複数のパケットそれぞれを所定長のセグメント単位で分割し、分割したセグメントを多重したデータストリーム信号を生成する多重手段と、
前記データストリーム信号を前記同期網のフレームにマッピングするマッピング手段に伝送する伝送手段と、
を有することを特徴とする伝送装置。
（付記２）
付記１記載の伝送装置において、
前記複数のパケットそれぞれを格納する複数のキューを、前記同期網のチャネル単位に設けた
ことを特徴とする伝送装置。
（付記３）
付記２記載の伝送装置において、
前記多重手段は、前記データストリーム信号を前記同期網のタイムスロットに応じた帯域に予め時分割で割り当てる
ことを特徴とする伝送装置。
（付記４）
付記３記載の伝送装置において、
前記多重手段は、前記データストリーム信号のタイムスロットを前記同期網のチャネル単位で割り当てる
ことを特徴とする伝送装置。
（付記５）
ＬＡＮ網から受信したパケットを同期網のフレームにマッピングして同期網に送出する伝送装置の信号伝送方法において、
複数のパケットそれぞれを所定長のセグメント単位で分割し、分割したセグメントを多重したデータストリーム信号を前記同期網のフレームにマッピングするマッピング手段に伝送する
ことを特徴とする信号伝送方法。
（付記６）
付記５記載の信号伝送方法において、
前記複数のパケットそれぞれを格納する複数のキューを、前記同期網のチャネル単位に設けた
ことを特徴とする信号伝送方法。
（付記７）
付記６記載の信号伝送方法において、
前記データストリーム信号を、前記同期網のタイムスロットに応じた帯域に予め時分割で割り当てる
ことを特徴とする信号伝送方法。
（付記８）
付記７記載の信号伝送方法において、
前記データストリーム信号のタイムスロットを、前記同期網のチャネル単位で割り当てる
ことを特徴とする信号伝送方法。
（付記９）
付記４記載の伝送装置において、
前記複数のキューは、前記同期網の高速チャネルに割り当てられており、
前記複数のキューのうち特定のキューを前記同期網の低速の複数チャンネルに割り当てる
ことを特徴とする伝送装置。
（付記１０）
付記９記載の信号伝送方法において、
前記複数のキューは、前記同期網の高速チャネルに割り当てられており、
前記多重手段は、前記複数のキューのうち特定のキューを前記同期網の低速の複数チャンネルに割り当てる
ことを特徴とする信号伝送方法。

３１ マルチポートＰＨＹ＆ＭＡＣ
３２ ネットワークプロセッサ
３３ ＱｏＳエンジン
３３ａ−１〜３３ａ−４ 優先度優先度スケジューラ
３３ｂ〜３３ｂ−４ シェーパ
３３ｃ ＴＤＭスケジューラ
３３ｄ ＳＰＩ４．２インタフェース
３３ｅ 外部メモリ
３４ ＳＯＮＥＴフレームマッパ
３４ａ ＳＰＩ４．２インタフェース
３４ｂ ＴＤＭスケジューラ
３４ｃ−１〜３４ｃ−ｍ キュー
５０ ＱｏＳエンジン
５１ ヘッダ抽出部
５２ 宛先決定部
５３ 格納領域決定部
５４ メモリライトコントローラ
５５ 容量監視部
５６ 優先制御部
５７ 読出タイムスロットカウンタ
５８ 帯域設定テーブル
５９ ＬＯカウンタ
６０ 読出宛先決定部
６１ ＴＤＭスケジューラ
６２ 外部ＲＡＭ
６３ メモリリードコントローラ
６４ ＳＰＩ４．２送信部
７０ ＳＯＮＥＴフレームマッパ
７１ ＳＰＩ４．２受信部
７２−１〜７２−４ ＶｏＱ部
７３−１〜７３−４ ＳＯＮＥＴ−ＴＤＭ読出部
７４ ＴＤＭスケジューラ
７５ 帯域設定テーブル
７６ フロー制御部
７７ 読出タイムスロットカウンタ
７９ ＳＯＮＥＴフレームマップ多重部

Claims (10)

1. ＬＡＮ網から受信した複数系統のパケットを同期網のフレームにマッピングして同期網に送出する伝送装置において、
   前記複数系統のパケットそれぞれを所定長のセグメント単位で分割する分割手段と、
   分割された各セグメントにチャネル識別情報を含むコントロールワードを付加し、所定のタイムスロットにマッピングしたデータストリーム信号を生成して伝送する多重手段と、
   伝送された前記データストリーム信号の各タイムスロットのセグメントを分離し、前記セグメントに付加されたチャネル識別情報に基づいて複数のキューの何れかに格納する分離手段と、
   前記複数のキューそれぞれに格納されているセグメントを読み出して前記同期網のフレームにマッピングするマッピング手段と、
   を有することを特徴とする伝送装置。
2. 請求項１記載の伝送装置において、
   前記複数のキューは、前記同期網のチャネル単位に設けられる
   ことを特徴とする伝送装置。
3. 請求項２記載の伝送装置において、
   前記多重手段は、前記データストリーム信号のタイムスロットを、前記同期網のフレームのタイムスロットに応じた帯域に予め時分割で割り当てる
   ことを特徴とする伝送装置。
4. 請求項３記載の伝送装置において、
   前記多重手段は、前記データストリーム信号のタイムスロットを、前記同期網のチャネル単位で割り当てる
   ことを特徴とする伝送装置。
5. 請求項４記載の伝送装置において、
   前記複数のキューは、前記同期網の高速チャネルに割り当てられており、
   前記多重手段は、前記複数のキューのうち特定のキューを前記同期網の低速の複数チャンネルを多重したチャンネルに割り当てる
   ことを特徴とする伝送装置。
6. ＬＡＮ網から受信した複数系統のパケットを同期網のフレームにマッピングして同期網に送出する伝送装置の信号伝送方法において、
   前記複数系統のパケットそれぞれを所定長のセグメント単位で分割し、分割された各セグメントにチャネル識別情報を含むコントロールワードを付加し、所定のタイムスロットにマッピングしたデータストリーム信号を生成して伝送し、
   伝送された前記データストリーム信号の各タイムスロットのセグメントを分離し、前記セグメントに付加されたチャネル識別情報に基づいて複数のキューの何れかに格納し、
   前記複数のキューそれぞれに格納されているセグメントを読み出して前記同期網のフレームにマッピングする
   ことを特徴とする信号伝送方法。
7. 請求項６記載の信号伝送方法において、
   前記複数のパケットそれぞれを格納する複数のキューを、前記同期網のチャネル単位に設けた
   ことを特徴とする信号伝送方法。
8. 請求項７記載の信号伝送方法において、
   前記データストリーム信号のタイムスロットを、前記同期網のフレームのタイムスロットに応じた帯域に予め時分割で割り当てる
   ことを特徴とする信号伝送方法。
9. 請求項８記載の信号伝送方法において、
   前記データストリーム信号のタイムスロットを、前記同期網のチャネル単位で割り当てる
   ことを特徴とする信号伝送方法。
10. 請求項９記載の信号伝送方法において、
    前記複数のキューは、前記同期網の高速チャネルに割り当てられており、
    前記複数のキューのうち特定のキューは前記同期網の低速の複数チャンネルを多重したチャンネルに割り当てられる
    ことを特徴とする信号伝送方法。

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