JP5450219B2 - デジタルクロスコネクト装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、デジタルクロスコネクト装置及び方法に係り、特に、大容量化した信号を柔軟に扱うためのデジタルクロスコネクト装置及び方法に関する。

インターネットなどの利用の拡大に伴いデータトラフィックが急速に増加している。そのようなトラフィックを支えるために光伝送の大容量化が進展しており、バックボーンネットワークを支える伝送装置の伝送容量も拡大の一途を辿っている。大容量化した信号を柔軟に扱う技術としてデジタルクロスコネクト技術がある。クロスコネクト装置の一例を図８に示す。ノード内の時間分離部１０において伝送されてきた信号から多重されている信号を分離して、クロスコネクト部２０でそれらの組み換えを可能とする。これまでに検討されているデジタルクロスコネクトの具体例としてはSDH(Synchronous Digital Hierarachy)クロスコネクトが挙げられる（例えば、非特許文献１参照）。

光伝送に用いられる信号形式としてITU-T勧告G.709で規定されるOTN（Optical Transport Network）がある。OTNでは波長多重（WDM：Wavelength Division Multiplexing）伝送技術を踏まえた管理・制御方式やインタフェースが規定されておりWDM伝送システムなどでの利用が広がっている。様々なクライアント信号をOTNに収容して長距離伝送することが可能である。近年ではイーサネット（登録商標）との整合性を高めるために様々な拡張がなされ、例えばGbE（Gigabit Ethernet(登録商標)）に対応したODU0や100GbEに対応したODU4といった新しいODU(Optical Data Unit)が規定されている。また将来出現するであろう未知のクライアント信号に対しても対応できるように任意のビットレートを持たせることができるODUflexが規定された（例えば、非特許文献２，３参照）。

「SDH 52Mb/s, 156Mb/sクロスコネクト装置の構成技術」、1994年電子情報通信学会、秋季大会、B-785． "Interfaces for the Optical Transport Network (OTN)"、２００３年３月、ITU-T Recommendation G.709/Y.1331 "Interfaces for the optical transport network (OTN) Amendment 3"、２００９年４月、ITU-T G709/Y.1331 Amendment 3

しかしながら、OTNにおいてODU信号のデジタルクロスコネクトをしようとした場合にいくつかの課題が生じる。

第１に、クロスコネクトしようとするODUのビットレートがスイッチデバイスの上限ビットレートよりも高い場合にクロスコネクトできない、という課題がある。

従来のSDHクロスコネクトでは信号間の同期が取られていて、さらにクロスコネクトする単位もVC-3とVC-4などごく少数の種類に限られており、さらにそれらのビットレートも52 Mb/sや156 Mb/sなど低速なものであった。そのため、これらの信号をクロスコネクトするスイッチデバイスにおいて各ポートへの入力信号の上限ビットレートが、例えば156Mb/sであれば、上記の信号をそのまま入力してクロスコネクトすることが可能であった。

一方、OTNではクロスコネクトの対象となるODUとしてはODU0（約1.25 Gb/s）， ODU1（2.5 Gb/s），ODU2（約10 Gb/s），ODU2e（約10 Gb/s），ODU3（約40 Gb/s）, ODU3e（約40 Gb/s），ODU4（約100 Gb/s），ODUflex（ODUflexは任意のビットレートを取ることができる）など1 Gb/s付近から100 Gb/s付近までの様々なビットレートを持つODUが考えられる。一方でこれらのODUをクロスコネクトするスイッチデバイスは1ポートに入力できる信号の上限ビットレートが設けられている。上限ビットレートよりもODUのビットレートが高い場合には、そのままではクロスコネクトができないという問題がある。

第２に、大容量信号のクロスコネクトを実現しようとする際にスイッチ規模が増大してしまう、という課題がある。大容量化の一方で、新たに小さな容量を持つODU0が規定されたため、100G信号を1.25粒度でクロスコネクトすることが求められている。その際、スイッチデバイスの規模が増大してしまうという課題が生ずる。

本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、任意のビットレートのODUを上限ビットレートの設けられているスイッチデバイスでクロスコネクトすることを可能にし、さらに小さな容量のODUを利用する場合であっても、装置規模を削減することが可能なデジタルクロスコネクト装置及び方法を提供することを目的とする。

図１は、本発明の原理構成図である。

本発明は、デジタル伝送に用いられるデジタルクロスコネクト装置であって、
入力された時間多重信号を時間分離する時間分離手段１１０と、
時間分離手段１１０で時間分離された信号をパラレル展開するパラレル化手段１２０と、
パラレル展開された信号をクロスコネクトするクロスコネクト手段１３０と、
クロスコネクトされた信号をパラレル化手段と逆の処理を行うことによりシリアル化するシリアル化手段１４０と、
シリアル化された信号を他の信号を時間多重して出力する時間多重化手段１５０と、
を有し、
パラレル化手段１２０は、
時間分離された信号を、クロスコネクト手段のポートの入力信号上限ビットレートよりも低いビットレートの信号にパラレル展開する手段を有する。

本発明（請求項１）は、デジタル伝送に用いられるデジタルクロスコネクト装置であって、
入力された時間多重信号を時間分離する時間分離手段と、
時間分離手段で時間分離された信号の少なくとも一部をパラレル展開するパラレル化手段と、
パラレル化手段から入力された信号をクロスコネクトする複数のクロスコネクト手段と、
クロスコネクト手段のそれぞれでクロスコネクトされた信号をパラレル化手段と逆の処理を行うことによりシリアル化するシリアル化手段と、
シリアル化手段でシリアル化された信号を時間多重して出力する時間多重化手段と、
を有し、
複数のクロスコネクト手段は、
各々異なるクロスコネクト粒度を有し、
パラレル化手段は、
時間分離された信号のうち、複数のクロスコネクト手段のいずれかのクロスコネクト粒度に合った信号は、そのまま当該クロスコネクト手段に入力し、複数のクロスコネクト手段のいずれのクロスコネクト粒度にも合わない信号は、いずれかのクロスコネクト手段のクロスコネクト粒度に合わせて、当該クロスコネクト手段のポートの入力信号上限ビットレートよりも低いビットレートの信号にパラレル展開した後、当該クロスコネクト手段に入力し、
シリアル化手段は、
クロスコネクト手段のそれぞれでクロスコネクトされた信号を、該信号の粒度に合わせてシリアル化する。

本発明（請求項２）は、デジタル伝送におけるデジタルクロスコネクト方法であって、
時間分離手段、パラレル化手段、各々異なるクロスコネクト粒度を有する複数のクロスコネクト手段、シリアル化手段、時間多重手段を有する装置において、
時間分離手段が、入力された時間多重信号を時間分離する時間分離ステップと、
パラレル化手段が、時間分離手段で時間分離された信号のうち、複数のクロスコネクト手段のいずれかのクロスコネクト粒度に合った信号は、そのまま当該クロスコネクト手段に入力し、複数のクロスコネクト手段のいずれのクロスコネクト粒度にも合わない信号は、いずれかのクロスコネクト手段のクロスコネクト粒度に合わせて、当該クロスコネクト手段のポートの入力信号上限ビットレートよりも低いビットレートの信号にパラレル展開した後、当該クロスコネクト手段に入力するパラレル化ステップと、
クロスコネクト手段のそれぞれが、パラレル化手段から入力された信号をクロスコネクトするクロスコネクトステップと、
シリアル化手段が、クロスコネクト手段のそれぞれでクロスコネクトされた信号を、該信号の粒度に合わせてパラレル化ステップと逆の処理を行うことによりシリアル化するシリアル化ステップと、
時間多重化手段が、シリアル化手段でシリアル化された信号を時間多重して出力する時間多重化ステップと、を行う。

本発明は、上記のように、クロスコネクトするODUをそのビットレートに応じて任意のパラレル数に展開することにより、パラレル信号としてスイッチデバイスでクロスコネクトすることが可能となる。

また、スイッチ規模を削減するために複数のクロスコネクト粒度を持つスイッチデバイスを組み合わせて用いることで、低速／高速な信号に分けてクロスコネクトを行うことにより装置規模を削減することが可能となる。

本発明の原理構成図である。 本発明の第１の実施の形態におけるクロスコネクト装置の構成図である。 本発明の第１の実施の形態における具体的なクロスコネクト装置の構成例である。 本発明の第１の実施の形態におけるクロスコネクト装置の他の構成例である。 本発明の第２の実施の形態におけるクロスコネクト装置の構成図である。 本発明の第２の実施の形態における具体的なクロスコネクト装置の構成例である。 本発明の第２の実施の形態におけるクロスコネクト装置の他の構成例である。 従来のクロスコネクト装置の構成図である。

以下図面と共に、本発明の実施の形態を説明する。

［第１の実施の形態］
本実施の形態では、任意のレーン数によるマルチレーン伝送における、ODUクロスコネクトについて説明する。

図２は、本発明の第１の実施の形態におけるクロスコネクト装置の構成を示す。

同図に示すクロスコネクト装置は、時間分離部（TDM DEMUX）１１０、パラレル化部(TS DEMUX)１２０、クロスコネクト部(XC)１３０、シリアル化部(TS MUX)１４０、時間多重部(TDM MUX)１５０から構成される。

時間分離部１１０は、入力された時間多重信号を時間分離する。

パラレル化部１２０は、時間分離された信号が入力されると、クロスコネクト部１３０のポートの入力信号上限ビットレートよりも低いビットレートの信号にパラレル展開し、クロスコネクト部１３０に出力する。

クロスコネクト部１３０は、パラレル化部１２０によりパラレル化された信号をクロスコネクトし、シリアル化部１４０に出力する。

シリアル化部１４０は、パラレル化部１２０と逆の処理により、クロスコネクト部１３０からの信号をシリアル化し、時間多重部１５０に出力する。

時間多重部１５０は、複数のシリアル化部１４０から入力された信号を時間多重して出力する。

以下に、上記の構成の具体例を示す。

OTNの場合の具体例を信号の種別とビットレートと共に図３に示す。

同図に示す各構成要素の動作について説明する。

TDM DEMUX（時間分離部）１１０は、入力されたODU4信号（約100 Gb/s）内に多重されている信号を分離する。図３のTDM DEMUX１１０_１は、ODU4信号（約100 Gb/s）をODU1信号（約2.5 Gb/s）とODU2e信号（約10 Gb/s）に分離する。

TS DEMUX（パラレル化部）１２０は、TDM DEMUX１１０_１で分離されたODU1信号やODU2e信号を1.25 Gb/s×Nの信号にパラレル化する。

XC（クロスコネクト部）１３０は、TS DEMUX１２０から入力されたパラレル信号をクロスコネクトし、TS MUX（シリアル化部）１４０に出力する。

TS MUX（シリアル化部）１４０は、クロスコネクトされた複数の信号を元のODU信号に復元し、TDM MUX（時間多重部）１５０に出力される。

TDM MUX（時間多重部）１５０は、TS MUX１４０で復元されたODU信号をODU4信号などへ多重する。

上記の構成における信号の流れを以下に説明する。

ODU4信号（約100 Gb/s）はTDM DEMUX１１０_１によって当該ODU4信号内に多重されている信号が分離される。図３のTDM DEMUX１１０_１では、ODU1信号（約2.5 Gb/s）とODU2e信号（約10 Gb/s）に分離されている。現在のOTN規格は1トリビュタリスロット（1 TS）の大きさが約1.25 Gb/sであるため、ODU1信号は2 TS，ODU2e信号は8 TSと表現できる。ODUflex信号は任意のビットレートを持つことができるため3 TS〜79 TSまで任意のTS数を持つことができる。本例ではXC１３０として1.25 Gb/s粒度のスイッチデバイスを使用することを想定しているのでODU1信号やODU2e信号はTS DEMUX１２０により1.25 Gb/s×Nの信号にパラレル化される。パラレル信号はXC１３０によってクロスコネクトされる。クロスコネクトされた信号はTS MUX１４０により元のODU信号に復元されて、その後TDM MUX１５０によりODU4信号などへ多重される。

以上のようにODU信号を上限ビットレートの設けられたXC１３０でクロスコネクトするには任意のパラレル数の信号伝達が必要となるが、それを実現するパラレル化部１２０，シリアル化部１４０の具体例としては、以下のような方法がある。

物理レーン数に応じて論理レーン数を設定し、OTUフレームをブロックに分割する際に必要に応じてダミーバイトを用い、また分割したブロックを論理レーンへ分配するときに必要に応じてダミーブロックを用いる、任意レーン数のマルチレーン伝送方法等を用いることができる。またビットエラーレートが非常に悪い場合においても正常に動作させる方法としては以下のようなものがある。

・レーン識別とスキュー検出に用いるビット列に対する誤り訂正符号を付加する；
・結合時に当該誤り訂正符号を用いたエラー訂正を行う；
・結合時にレーン識別とスキュー検出に用いるビット列においてOTN勧告で規定されるより少ないビット数の使用するビットパターン照合を行う；
・結合時にレーン識別とスキュー検出に用いるビット列に対するビットエラーを許容する；
等を行う。

なお、図３ではODUクロスコネクト装置への入出力がすべてODU4である例を示したが、図４に示すようにさまざまなODUが混在していても良い。例えば入力側には複数のODU3を入力し、出力側はより多くの信号を多重してODU4として出力してもよい。

上記のように、クロスコネクト部１３０への入出力信号をパラレル化することにより、信号速度をクロスコネクト部１３０の動作速度以下にすることで、クロスコネクト部１３０でハンドリングすることが可能となる。これにより、クロスコネクトしようとするODUのビットレートがクロスコネクト部（スイッチデバイス）の上限ビットレートよりも高い場合にクロスコネクトできないという問題を解決することができる。

［第２の実施の形態］
本実施の形態では、不等容量マルチレーン伝送におけるODUクロスコネクト装置について説明する。

図５は、本発明の第２の実施の形態におけるクロスコネクト装置の構成を示す。

第１の実施の形態との違いは複数の異なるクロスコネクト粒度を持つ複数のクロスコネクト部２３０_１，２３０_２を併用する点である。小粒度のクロスコネクト部２３０_１と大粒度のクロスコネクト部２３０_２を用い、パラレル化部２２０、シリアル化部２４０もそれらの複数の粒度にあったパラレル化／シリアル化を行なってクロスコネクトを実現する。

図５では２種類のクロスコネクト部２３０_１，２３０_２を用いる例を示しているが３つ以上を用いても良い。

以下に、上記の構成の具体例を示す。

OTNの場合の具体例を信号の種別とビットレートとともに図６に示す。

同図に示す各構成要素の動作について説明する。

TDM DEMUX（時間分離部）２１０は、入力されたODU4信号（約100 Gb/s）を当該ODU4信号内に多重されている信号を分離する。TDM DEMUX２１０_１は、ODU1（約2.5 Gb/s，2 TS），ODU2e（約10 Gb/s，8 TS）をTS DEMUX（パラレル化部）２２０_１に出力し、TDM DEMUX２１０_２は、ODUflex（約6.25 Gb/s，5 TS），ODUflex（約12.5 Gb/s，10 TS）をTS DEMUX（パラレル化部）２２０_２，２２０_３に出力する。

XCは1.25 Gb/s（1 TS）粒度のXC２３０_１と、10 Gb/s（8 TS）粒度のXC２３０_２を併用する。XC２３０_１は、TS DEMUX２２０_１、２２０_２，２２０_３でパラレル化された信号をスイッチングして、TS MUX（シリアル化部）２４０_１，２４０_２，２４０_３に出力する。XC２３０_２は、TS MUX２４０_１及びTDM MUX（時間多重部）２５０_１に出力する。

TS MUX２４０_１〜２４０_３は、XC２３０_１及びXC２３０_２から入力された信号を、当該XCの粒度に応じてシリアル化してTDM MUX２５０_１，２５０_２に出力する。

TDM MUX２５０_１，２５０_２は、TS MUX２４０_１，２４０_２，２４０_３及びXC２３０_２から出力された信号を多重化して出力する。

次に、上記の構成における信号の流れを図６に示すOTNの場合の信号の種別とビットレートの例に基づいて説明する。

ODU4信号（約100 Gb/s）は、TDM DEMUX（時間分離部）２１０_１，２１０_２によってODU4信号内に多重されている信号が分離される。図６では上から順にODU1（約2.5 Gb/s，2 TS），ODU2e（約10 Gb/s，8 TS），ODUflex（約6.25 Gb/s，5 TS），ODUflex（約12.5 Gb/s，10 TS）を示している。XC２３０_１は1.25 Gb/s（1 TS）粒度、XC２３０_２は10 Gb/s（8 TS）粒度のXCである。

ODU1信号は、TS DEMUX（パラレル化部）２２０_１により2×1.25 Gb/sにパラレル化されて1.25G XC２３０_１によりスイッチングされる。ODU2e信号は、パラレル化されずに10G XC２３０_２に入力され、スイッチングされる。ODUflex（5 TS）は、TS DEMUX（パラレル化部）２２０_２により5×1.25 Gb/sにパラレル化されて1.25G XC２３０_１によりスイッチングされる。ODUflex（10 TS）はTS DEMUX（パラレル化部）２２０_３により2×1.25 Gb/sと1×10 Gb/s信号にパラレル化されて1.25G XC２３０_１と10G XC２３０_２の両方を用いてスイッチングされる。

このような構成をとることでスイッチ規模の削減が可能となる。例えば1.25G XC２３０_１のみを用いて80 TS分の信号をクロスコネクトしようとすると80×80ポートの1.25G XCが必要となるが、1.25G XC２３０_１と10G XC２３０_２を併用することで10G信号などは1.25Gにパラレル化せずに10G XC２３０_２でスイッチできるので1.25G XCのポート数を抑えることが出来る。

以上のように粒度の異なる複数のXCでスイッチングするには任意のパラレル数の信号伝達および不等容量のパラレル伝送（例：2×1.25G，1×10Gなどビットレートの異なるパラレル伝送）が必要となるが、それを実現するパラレル化部，シリアル化部の具体例としては以下のような方法がある。

物理レーン数に応じて論理レーン数を設定し、OTUフレームをブロックに分割する際に必要に応じてダミーバイトを用い、また分割したブロックを論理レーンへ分配するときに必要に応じてダミーブロックを用いる、任意レーン数のマルチレーン伝送方法等を用いることができる。論理レーンを多重して物理レーンを生成するが、物理レーンに応じて多重する論理レーンの数を変えることで不等容量のパラレル伝送が可能となる。また、ビットエラーレートが非常に悪い場合においても正常に動作させる方法としては以下のようなものがある。

・レーン識別とスキュー検出に用いるビット列に対する誤り訂正符号を付加する；
・結合時に当該誤り訂正符号を用いたエラー訂正を行う；
・結合時にレーン識別とスキュー検出に用いるビット列においてOTN勧告で規定されるより少ないビット数の使用するビットパターン照合を行う；
・結合時にレーン識別とスキュー検出に用いるビット列に対するビットエラーを許容する；
等を行う。

なお、図５ではODUクロスコネクト装置への入出力がすべてODU4である例を示したが、図７に示すように様々なODUが混在していても良い。例えば入力側には複数のODU3を入力し、出力側はより多くの信号を多重してODU4として出力してもよい。

上記のように、第１の実施の形態における、クロスコネクト部への入出力をパラレル化することに加えて、クロスコネクト粒度が異なる複数のクロスコネクト部を設けることにより、低速な信号、高速な信号に分けることで、スイッチデバイスの規模全体を小さくすることが可能となる。これにより、大容量信号のクロスコネクトを実現する際に、スイッチ規模を縮小することができる。

なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲内において、種々変更・応用が可能である。

１１０ 時間分離手段、時間分離部（TDM DEMUX）
１２０ パラレル化手段、パラレル化部(TS DEMUX)
１３０ クロスコネクト手段、クロスコネクト部(XC)
１４０ シリアル化手段、シリアル化部(TS MUX)
１５０ 時間多重手段、時間多重部(TDM MUX)
２１０ 時間分離部（TDM DEMUX）
２２０ パラレル化部(TS DEMUX)
２３０ クロスコネクト部(XC)
２４０ シリアル化部(TS MUX)
２５０ 時間多重部(TDM MUX)

Claims (2)

1. デジタル伝送に用いられるデジタルクロスコネクト装置であって、
   入力された時間多重信号を時間分離する時間分離手段と、
   前記時間分離手段で時間分離された信号の少なくとも一部をパラレル展開するパラレル化手段と、
   前記パラレル化手段から入力された信号をクロスコネクトする複数のクロスコネクト手段と、
   前記クロスコネクト手段のそれぞれでクロスコネクトされた信号を前記パラレル化手段と逆の処理を行うことによりシリアル化するシリアル化手段と、
   前記シリアル化手段でシリアル化された信号を時間多重して出力する時間多重化手段と、
   を有し、
   前記複数のクロスコネクト手段は、
   各々異なるクロスコネクト粒度を有し、
   前記パラレル化手段は、
   前記時間分離された信号のうち、前記複数のクロスコネクト手段のいずれかのクロスコネクト粒度に合った信号は、そのまま当該クロスコネクト手段に入力し、前記複数のクロスコネクト手段のいずれのクロスコネクト粒度にも合わない信号は、いずれかのクロスコネクト手段のクロスコネクト粒度に合わせて、当該クロスコネクト手段のポートの入力信号上限ビットレートよりも低いビットレートの信号にパラレル展開した後、当該クロスコネクト手段に入力し、
   前記シリアル化手段は、
   前記クロスコネクト手段のそれぞれでクロスコネクトされた信号を、該信号の粒度に合わせてシリアル化する
   ことを特徴とするデジタルクロスコネクト装置。
2. デジタル伝送におけるデジタルクロスコネクト方法であって、
   時間分離手段、パラレル化手段、各々異なるクロスコネクト粒度を有する複数のクロスコネクト手段、シリアル化手段、時間多重手段を有する装置において、
   前記時間分離手段が、入力された時間多重信号を時間分離する時間分離ステップと、
   前記パラレル化手段が、前記時間分離手段で時間分離された信号のうち、前記複数のクロスコネクト手段のいずれかのクロスコネクト粒度に合った信号は、そのまま当該クロスコネクト手段に入力し、前記複数のクロスコネクト手段のいずれのクロスコネクト粒度にも合わない信号は、いずれかのクロスコネクト手段のクロスコネクト粒度に合わせて、当該クロスコネクト手段のポートの入力信号上限ビットレートよりも低いビットレートの信号にパラレル展開した後、当該クロスコネクト手段に入力するパラレル化ステップと、
   前記クロスコネクト手段のそれぞれが、前記パラレル化手段から入力された信号をクロスコネクトするクロスコネクトステップと、
   前記シリアル化手段が、前記クロスコネクト手段のそれぞれでクロスコネクトされた信号を、該信号の粒度に合わせて前記パラレル化ステップと逆の処理を行うことによりシリアル化するシリアル化ステップと、
   前記時間多重化手段が、前記シリアル化手段でシリアル化された信号を時間多重して出力する時間多重化ステップと、
   を行うことを特徴とするデジタルクロスコネクト方法。

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