JP5987679B2

JP5987679B2 - ビットレート可変機能を含む光伝送装置

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Publication number: JP5987679B2
Application number: JP2012279652A
Authority: JP
Inventors: 徹片桐
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2012-12-21
Filing date: 2012-12-21
Publication date: 2016-09-07
Anticipated expiration: 2032-12-21
Also published as: US9066163B2; US20140178073A1; JP2014123892A

Description

本発明は、ビットレート可変機能を含む光伝送装置に関する。

大容量データ通信を可能にする光ネットワークシステムにおいては、大容量化の一手法として、帯域を増加させる光信号伝送技術の検討が推進されている。例えば、低速ビットレートの信号を、それよりも高速なビットレートを持つ高速信号のフレームに収容して信号を伝送（特に、限定を要しないときは、交換及び転送を含む）、或いは、あるビットレートを持つ信号のビットレートをより高速に増加させることにより、帯域の増加を図ることができる。

従来の光ネットワークシステムは、波長分割多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）ネットワークを構成し、ビットレート可変機能を含む光伝送装置として複数のＷＤＭ装置を備えている。

これらのＷＤＭ装置は、ＩＴＵ−Ｔ（International Telecommunications Union-Telecommunication Standardization Sector）勧告であるＩＴＵ−ＴＧ．７０９／Ｙ．１３
３１：Interfaces for the Optical Transport Network(OTN)及びＩＴＵ−ＴＧ．７０
４４／Ｙ．１３４７：Hitless Adjustment of ODUflex(GFP)(HAO)に準拠したＷＤＭ伝送
技術を採用する。

これらのＷＤＭ装置間には、複数の光波長パスが設定され、これらの光波長パスを通して第一の信号転送用フレームが伝送される。クライアント装置から出力されたデータ（クライアント信号）は、ＷＤＭ装置に入力され、第一の信号転送用フレームよりもビットレートが低速な第二の信号転送用フレームへ収容される。また、このデータは、第一の信号転送用フレーム中に割り当てられたタイムスロット（ＴＳ：Time Slot）へ収容された後
に、所望の宛先対応のクライアント装置まで伝送される。

この光ネットワークシステムにおいては、データのビットレートに基づいて、第二の信号転送用フレームのビットレートは決まり、かつ第一の信号転送用フレーム中へ収容されるときに、割り当てられるタイムスロット数が決まる。

データのビットレートの変化に応じて、データを収容する第二の信号転送用フレームのビットレート及び第一の信号転送用フレームのタイムスロット数をデータに誤りを与えることなく変化させる技術が既に存在する。

信号転送用フレームの一例としては、上記ＩＴＵ−ＴＧ．７０９／Ｙ．１３３１で勧告化されているＯＴＵ（Optical Channel Transport Unit）フレーム及びＯＤＵ（Optical Channel Data Unit）フレームなどがある。また、データに誤りを与えることなく、か
つデータを収容する信号転送用フレームの帯域（ビットレート）及びタイムスロット数を変化させる技術の一例としては、上記ＩＴＵ−ＴＧ．７０４４／Ｙ．１３４７で勧告化されている。

ＩＴＵ−ＴＧ．７０９／Ｙ．１３３１：Interfaces for the Optical Transport Network(OTN) ＩＴＵ−ＴＧ．７０４１／Ｙ．１３０３：Generic framing procedure(GFP) ＩＴＵ−ＴＧ．７０４４／Ｙ．１３４７：Hitless Adjustment of ODUflex(GFP)(HAO) ＩＴＵ−ＴＧ．８７２：Architecture of optical transport networks

上述したとおり、信号転送用フレームとして、上記ＩＴＵ−ＴＧ．７０９／Ｙ．１３３１勧告を適用し、データを収容する信号転送用フレームの帯域、つまりビットレートを変化させる技術として、上記ＩＴＵ−ＴＧ．７０４４／Ｙ．１３４７勧告を適用した場合の関連技術の一例を考える。

ここでは、図１を参照して、クライアント信号としてのデータを収容した第二の信号転送用フレームであるＬＯ（Lower Order）ＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ：Generic Framing Procedure）信号のビットレートを増加する際の手順を説明する。

また、図２Ａ，図２Ｂ及び図２Ｃを参照して、３ノード構成のＷＤＭネットワークにおいて、図１に示す手順でＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号のビットレートを増加するとき、各ノードの動作の概要について説明する。

さらに、図３を参照して、ＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号のビットレートを増加する際の各信号または各フレームの処理について概要を説明する。

図１に示す例では、次の手順でＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号のビットレートをビットレート変更前のビットレートＢｂからビットレート変更後のビットレートＢａへと増加させる。

［初期状態］
初期状態においては、クライアント信号としてのデータを収容した第二の信号転送用フレームであるＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号が低速のＯＤＵ信号を複数多重収容して転送するための第一の信号転送用フレームであるＨＯ（Higher Order）ＯＤＵｋ信号のフレームへ収容されている。

このとき、ＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号はＨＯＯＤＵｋ信号のフレームにおける信号収容領域に割り当てられた複数個のタイムスロット（ＴＳ）中のｎ個のタイムスロットを用いて収容されている（図３（Ａ）参照）。

図３（Ａ）及び後述する図３（Ｂ），（Ｃ）において、ＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号は、ビットレートを任意に設定可能なインタフェース信号であり、パケット形態のクライアント信号をＧＦＰ−Ｆ（Generic Framing Procedure-Framed）フレーム処理を用いて収容した信号である。

図３（Ａ）において、ＯＤＴＵｋ．ｎはＨＯＯＤＵｋ信号のフレームにおけるタイムスロットへＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号を収容する際に生成する中間フレームである。

また、図３（Ａ）及び後述する図３（Ｂ），（Ｃ）において、ＯＴＵｋは１つまたは複数のＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号を収容または多重収容したＨＯＯＤＵｋ信号
のフレームを１波長（λ）の信号に収容したフレームである。

図２Ａは、送信端局ＴＯ、中継局ＲＬ及び受信端局ＲＯを含む３ノード構成のＷＤＭネットワークにおける初期状態を示している。送信端局ＴＯ、中継局ＲＬ及び受信端局ＲＯを含む３ノードは、光ネットワークシステムにおけるＷＤＭ装置によって構成される。

送信端局ＴＯにおいては、例えば、イーサネット（登録商標）のＭＡＣ（Media Access
Control）フレームをクライアント信号としてＧＦＰ−Ｆフレームへカプセル化した後に、ＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号へ収容する。さらに、このＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号をＨＯＯＤＵｋ信号のフレームにおけるｎ個のタイムスロットに相当するＯＤＴＵｋ．ｎ信号のフレームへ収容することにより、ＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号をＨＯＯＤＵｋ信号のフレームにおけるｎ個のタイムスロットへ収容する。

このとき、ＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号とは異なるＬＯＯＤＵ信号がＨＯＯＤＵｋ信号のフレームへ多重収容可能である。そして、送信端局ＴＯにおいては、このＨＯＯＤＵｋ信号のフレームに誤り訂正符号（ＦＥＣ：Forward Error Correction）及び監視制御用のオーバヘッド（ＯＨ：Overhead）信号を付加したＯＴＵｋ信号のフレームを生成し、このＯＴＵｋ信号を電気／光信号変換し、光信号（光波長信号）として光ファイバ（光ファイバ伝送路）を通して伝送する役割を持つ。

次に、中継局ＲＬにおいては、光信号としてＯＴＵｋ信号のフレームを受信後に、光／電気信号変換を行い、ＯＴＵｋ信号のフレームの誤り訂正符号を用いてＯＴＵｋ信号のフレームの誤り訂正を行い、ＨＯＯＤＵｋ信号のフレームを抽出する。その後、ＨＯＯＤＵｋ信号のフレームよりＯＤＴＵｋ．ｎ信号のフレームに収容されたＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号を取り出し、スイッチ（方路切替スイッチ）によりＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号の方路を切り替える。

さらに、中継局ＲＬにおいては、方路を切り替えた後に、ＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号をＯＤＴＵｋ．ｎ信号のフレームを介してＨＯＯＤＵｋ信号のフレームへ収容した後、ＯＴＵｋ信号のフレームとして光ファイバへと出力する。

続いて、受信端局ＲＯにおいては、光信号として受信したＯＴＵｋ信号のフレームを光／電気信号変換し、ＯＴＵｋ信号のフレームの誤り訂正符号を用いて、このフレームの誤り訂正を行う。その後、ＨＯＯＤＵｋ信号のフレームよりＯＤＴＵｋ．ｎ信号のフレームに収容されたＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号を抽出し、ＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号よりＧＦＰ−Ｆフレームを抽出する。

さらに、受信端局ＲＯにおいては、ＧＦＰ−ＦフレームよりＭＡＣフレームを取り出した後に、クライアント信号としてクライアント装置に出力する。

図２Ａ及び後述する図２Ｂ、図２Ｃに示す各ノードは、機能的観点からは次に述べる構成要素（ａ）〜（ｊ）を含んでいる。

構成要素（ａ）は、クライアント信号を終端し、ＭＡＣフレームをＧＦＰ−Ｆフレームへカプセル化したり、ＭＡＣフレームがＩｄｌｅ（空状態）の場合にＧＦＰＩｄｌｅ信号を生成する。

構成要素（ｂ）はＧＦＰ−ＦフレームをＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号へ収容する。

構成要素（ｃ）はＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号をＨＯＯＤＵｋ信号のフレームにおけるタイムスロットに対応するＯＤＴＵｋ．ｔｓ信号のフレームへ周波数調整を行いながら収容する。

ここで、周波数調整とは、ＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号とＯＤＴＵｋ．ｔｓ信号のフレームにおける信号収容領域とのビットレート差に相当する量のスタッフ信号（無効信号）をＯＤＴＵｋ．ｔｓ信号のフレームにおける信号収容領域へその挿入位置が均等となるように挿入しながら、ＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号をＯＤＴＵｋ．ｔｓ信号のフレームにおける信号収容領域へマッピングすることである。このマッピング技術は、上記ＩＴＵ−ＴＧ．７０９／Ｙ．１３３１において、ＧＭＰ（Generic Mapping Procedure）として勧告されている。

構成要素（ｄ）は、第一の信号転送用フレームよりもビットレートが低速な第二の信号転送用フレームであるＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号を収容したＯＤＴＵｋ．ｔｓ信号のフレームを第一の信号転送用フレームであるＨＯＯＤＵｋ信号のフレームにおける信号収容領域へマッピングする。

また、構成要素（ｄ）は、このＨＯＯＤＵｋ信号のフレームに対して監視制御用のオーバヘッド信号及び誤り訂正符号を付加したＯＴＵｋ信号のフレームを生成し、ＯＴＵｋ信号を電気／光信号変換後に、光ファイバへ出力する。

構成要素（ｅ）は、光ファイバを通して伝送された光信号のＯＴＵｋ信号のフレームを光／電気信号変換した後に、誤り訂正符号によるＯＴＵｋ信号の誤り訂正を行い、第一の信号転送用フレームであるＨＯＯＤＵｋ信号のフレームからＯＤＴＵｋ．ｔｓ信号を多重分離する。

構成要素（ｆ）は各ＯＤＴＵｋ．ｔｓ信号から第二の信号転送用フレームであるＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号を抽出する。ここで、ＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号を抽出する際には、この信号と共にＯＤＴＵｋ．ｔｓ信号のフレームにおける信号収容領域にマッピングされているスタッフ信号を抜き取りながら抽出する。この抽出技術は、上記ＩＴＵ−ＴＧ．７０９／Ｙ．１３３１において、ＧＭＰとして勧告されている。

構成要素（ｇ）は、ＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号の監視制御用のオーバヘッド信号の処理を行い、スイッチとインタフェースする。

構成要素（ｈ）はＬＯＯＤＵ信号単位で方路切り替えを行うスイッチである。

構成要素（ｉ）はＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号からＧＦＰ−Ｆフレームを抽出する。

さらに、構成要素（ｊ）は、ＧＦＰ−Ｆフレームにカプセル化されたＭＡＣフレームを抽出し、クライアント信号として出力する。

［手順１：第一の信号転送用フレームのタイムスロット数の増加］
第二の信号転送用フレームであるＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号のビットレートをビットレート変更前のビットレートＢｂからビットレート変更後のビットレートＢａへと増加させるための手順１（Ｓ１）として、先ず、第二の信号転送用フレームであるＬＯ
ＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号を収容する第一の信号転送用フレームであるＨＯＯＤＵｋ信号のフレームにおけるタイムスロット（ＴＳ）数を増加させる。

ここでは、一例として、ＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号のビットレートが変更前のビットレートＢｂの場合、ＨＯＯＤＵｋ信号のタイムスロットをビットレート変更前のタイムスロット数ＴＳｂ＝ｎ個を用いて収容する場合を考える。また、ＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号のビットレートが変更後のビットレートＢａの場合、ＨＯＯＤＵｋ信号のタイムスロットをビットレート変更後のタイムスロット数ＴＳａ＝（ｎ＋ｉ）個を用いて収容する場合を考える。

ＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号のビットレートが変更後のビットレートＢａへ増加した場合に備えて、このＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号を収容するタイムスロット数を現在値のｎ個（＝２）からｉ個（＝２）追加した（ｎ＋ｉ）個（＝４）へと増加させる。

図２Ｂに示す各ノードでは、送信端局ＴＯ、中継局ＲＬ及び受信端局ＲＯの各ノードにおける構成要素（ｄ），（ｅ）がタイムスロット数をｎ個から（ｎ＋ｉ）個へ変更する処理を行う。

図３（Ｂ）に示すように、タイムスロット数をｎ個から（ｎ＋ｉ）個へ増加する処理を行うことにより、ＨＯＯＤＵｋ信号のフレームにおけるタイムスロットへＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号を収容する際に生成する中間フレームＯＤＴＵｋ．ｎは、ＯＤＴＵｋ．（ｎ＋ｉ）となる。

［手順２：増加したタイムスロットへの第二の信号転送用フレームであるＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号の収容］
手順２（Ｓ２）として、手順１においてＨＯＯＤＵ信号のフレームにおけるタイムスロット数が（ｎ＋ｉ）個へ増加したのに伴い、ＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号を（ｎ＋ｉ）個のタイムスロットへ収容する処理を行う。

具体的には、ＨＯＯＤＵ信号のフレームにおけるタイムスロット数の増加に伴って、ＯＤＴＵｋ．（ｎ＋ｉ）信号のフレームサイズは、初期状態のＯＤＴＵｋ．ｎ信号に対して（ｎ＋ｉ）／ｎ倍に増える。したがって、ＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号をこのＯＤＴＵｋ．（ｎ＋ｉ）信号のフレームに収容するための抽出処理を行う。

ここで注意すべき事項は、ＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号のビットレートが変化していないので、ＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号をＯＤＴＵｋ．（ｎ＋ｉ）信号のフレームへ収容する場合、スタッフ信号の量も約（ｎ＋ｉ）／ｎ倍に増加することである。

図２Ｂでは、送信端局ＴＯ、中継局ＲＬ及び受信端局ＲＯの各ノードにおける構成要素（ｃ），（ｆ）においてこの処理が行われる。全ノードにおいて手順２の処理が完了したことを確認後に、手順３の処理へ進む。

また、図３（Ｂ）に示すように、手順２の処理により、ＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号が（ｎ＋ｉ）個のタイムスロットへ収容される。

［手順３：第二の信号転送用フレームであるＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号のビットレートの増加］
手順３（Ｓ３）においては、ＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号のビットレートを変更前のビットレートＢｂから変更後のビットレートＢａへと増加させる。このとき、送信端局ＴＯにおいては、送信するビット数が１２５μｓ毎に８ビットずつ増加するように、ＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号のビットレートを増加する制御を行う。したがって
、このビットレート増加の変更速度は５１２Ｍｂｉｔ／ｓ／ｓ（＝８ｂｉｔ／１２５μｓ／１２５μｓ）となる。

図２Ｃは手順３における各ノードの動作を示しており、各ノードの構成要素（ｂ），（ｉ）において上記ビットレート増加処理が行われる。また、ＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号のビットレート増加に伴うＭＡＣフレームのＧＦＰ−Ｆフレームへのカプセル化及びＧＦＰＩｄｅｌ信号の生成の処理は、各ノードの構成要素（ａ），（ｊ）において行われる。

また、図３（Ｃ）に示すように、手順３の処理により、ＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号のビットレートは、変更前のビットレートＢｂ（２．４９８Ｇｂｐｓ）から変更後のビットレートＢａ（４．９９７Ｇｂｐｓ）へと増加する。

上述したように、ＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号のビットレートを変更前のビットレートＢｂから変更後のビットレートＢａへと増加させる処理を行う。

なお、ＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号のビットレートを変更後のビットレートＢａから変更前のビットレートＢｂへと減少させる処理を行う場合には、増加させる場合の反対の処理を行うことになる。次に、この減少処理手順について簡単に説明する。

［手順１Ａ：ビットレート減少処理の開始を通知］
手順１Ａでは、ＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号のビットレートを減少させる処理の開始をオーバヘッドにより全ノードへ通知する。

［手順２Ａ：ビットレート減少処理］
手順２Ａでは、ＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号のビットレートを変更後のビットレートＢａから変更前のビットレートＢｂへと減少させる。このとき、ビットレートの変更の速度は５１２Ｍｂｉｔ／ｓ／ｓとする。

［手順３Ａ：タイムスロット数を減少］
手順３Ａでは、ＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号のビットレートが所望の値、すなわち変更前のビットレートＢｂまで達したことを確認後、ＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号が通過する全ＨＯＯＤＵ信号のフレームにおいて、このＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号が収容されているＨＯＯＤＵ信号のフレームにおけるタイムスロット数を変更後のタイムスロット数ＴＳａ＝（ｎ＋ｉ）から変更前のタイムスロット数ＴＳｂ＝ｎへと減少させる。全ＨＯＯＤＵ信号のフレームにおけるタイムスロット数の減少の完了を確認後、ビットレート変更処理を終了する。

上述したとおり、ＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号のビットレートを増減させる場合、ビットレートの変更速度が５１２Ｍｂｉｔ／ｓ／ｓと規定されている。

しかし、この規定に則り、例えば、ＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号について、上記ＩＴＵ−ＴＧ．７０９／Ｙ．１３３１に規定されている最低ビットレート１．２４９Ｇｂｐｓからこの２倍である２．４９８Ｇｂｐｓまで変更させるときは、約２秒以上（＝（２４９８［Ｍｂｉｔ／ｓ］−１２４９［Ｍｂｉｔ／ｓ］）／５１２［Ｍｂｉｔ／ｓ／ｓ］）を必要とする。また、１．２４９Ｇｂｐｓから現在規定されている最高ビットレート１０４．１１７Ｇｂｐｓまで変更させるときは、約２００秒以上（＝（１０４１１７［Ｍｂｉｔ／ｓ］−１２４９［Ｍｂｉｔ／ｓ］）／５１２［Ｍｂｉｔ／ｓ／ｓ］）を必要とする。

一方、ＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号に対する主要なクライアント信号であるイーサネット（登録商標）のＭＡＣフレームを考えた場合、ＱｏＳ（Quality of Service）制御による帯域制限時の帯域変更に要する時間はｓｕｂｓｅｃ（１ｓｅｃ）以下である。

このため、例えば、クライアント信号の帯域制限変更要求に対して高速に対応するためには、ＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号のビットレート変更に要する時間を短縮することが不可欠となる。

課題は、第二の信号転送用フレームであるＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号のビットレート変更に要する時間を短縮することを可能にする技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、光伝送装置は、第一のフレーム内に複数の第二のフレームを収容して送信する光伝送装置であって、前記複数の第二のフレームのうちの特定の第二のフレームのビットレートを変更するとき、前記第一のフレームのタイムスロットにおいて、前記第二のフレーム用に既設定されたタイムスロットへ前記特定の第二のフレームのビットレート増加に対応するタイムスロットを新規に追加して割り当てる手段と、前記新規に追加されたタイムスロットについてのデータの書込速度及びデータの読出速度とデータの書込みから読出しまでの遅延時間との双方が、前記既設定のタイムスロットについての各タイムスロットのデータの書込速度及びデータの読出速度とデータの書き込みから読み出しまでの遅延時間との双方に一致するように設定し、前記新規追加のタイムスロットに対してはデータとしてダミー信号を入力する手段と、前記データの書込速度及びデータの読出速度と前記データの書き込みから読み出しまでの遅延時間との双方が一致した後、前記特定の第二のフレームのビットレートが予め定められたビットレートに設定されるように、前記新規追加のタイムスロット及び前記既設定のタイムスロットへ前記第二のフレームを収容する手段とを備える。

開示したビットレート可変機能を含む光伝送装置によれば、第二の信号転送用フレームであるＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号のビットレート変更に要する時間を短縮することができる。

他の課題、特徴及び利点は、図面及び特許請求の範囲とともに取り上げられる際に、以下に記載される発明を実施するための形態を読むことにより明らかになるであろう。

関連技術におけるＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号のビットレート増加時の手順を示すフローチャート。関連技術におけるＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号のビットレート増加時の各ノードの動作の概要を説明するための図。関連技術におけるＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号のビットレート増加時の各ノードの動作の概要を説明するための図。関連技術におけるＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号のビットレート増加時の各ノードの動作の概要を説明するための図。関連技術におけるＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号のビットレート増加時の処理の概要を説明するための図。一実施の形態の光ネットワークシステムの構成を示すブロック図。一実施の形態におけるＷＤＭ装置の構成を示すブロック図。一実施の形態におけるＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号のビットレート増加時の手順を示すフローチャート。一実施の形態におけるＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号のビットレート増加時の処理を説明するための図。一実施の形態におけるＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号のビットレート増加時の処理を説明するための図。一実施の形態におけるＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号のビットレート増加時の処理を説明するための図。一実施の形態におけるＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号のビットレート増加時の処理を説明するための図。一実施の形態における状態表示情報の転送を説明するための図。一実施の形態における状態表示情報の転送を説明するための図。一実施の形態における効果を説明するための図。一実施の形態における効果を説明するための図。

以下、添付図面を参照して、さらに詳細に説明する。図面には好ましい実施形態が示されている。しかし、多くの異なる形態で実施されることが可能であり、本明細書に記載される実施形態に限定されない。

［光ネットワークシステム］
一実施の形態におけるシステム構成例を示す図４を参照すると、光ネットワークシステム１は、波長分割多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）ネットワーク２を構成する複数のＷＤＭ装置３（３Ａ〜３Ｅ）を備えている。このＷＤＭネットワーク２においては、少なくとも１波以上の複数の異なる波長を持つ光信号を波長分割多重したＷＤＭ信号が伝送（特に、限定を要しないときは、交換及び転送を含む）される。

これらのＷＤＭ装置３は、上記ＩＴＵ−ＴＧ．７０９／Ｙ．１３３１勧告及び上記ＩＴＵ−ＴＧ．７０４４／Ｙ．１３４７勧告に準拠したＷＤＭ伝送技術を適用可能なビットレート可変機能を含む光伝送装置である。

各ＷＤＭ装置３は、送信端局、受信端局及び中継局としての通信ノードを構成する。これらのＷＤＭ装置３間の光ファイバ伝送路には、複数の光波長パスＰＳ（ＰＳ＃１〜ＰＳ＃５）が設定され、これらの光波長パスＰＳを通して第一の信号転送用フレームＦＲ＃１が伝送される。

複数のＷＤＭ装置３のうちのいくつかは、レイヤ２（Ｌ２）スイッチなどのイーサネット（登録商標）スイッチや、ルータなどのクライアント装置４（４Ａ〜４Ｆ）に接続されている。

クライアント装置４から出力された光信号のデータ（クライアント信号）は、ＷＤＭ装置３に入力され、第一の信号転送用フレームＦＲ＃１よりもビットレートが低速な第二の信号転送用フレームＦＲ＃２へ収容される。また、このデータは、ＷＤＭ装置３において、第一の信号転送用フレームＦＲ＃１中に割り当てられたタイムスロット（ＴＳ：Time Slot）へ収容された後に、所望の宛先対応のクライアント装置４まで伝送される。なお、
特に限定を要しないときは、タイムスロットと記載するが、タイムスロットにはｔｒｉｂｕｔａｒｙｓｌｏｔ（ｔｓ）が含まれるものとする。

この光ネットワークシステム１においては、データのビットレートに基づいて、第二の信号転送用フレームＦＲ＃２のビットレートは決まり、かつ第一の信号転送用フレームＦＲ＃１中へ収容されるときに、割り当てられるタイムスロット数が決まる。

図４に示す例では、クライアント装置４Ａ及びクライアント装置４Ｄ間のデータ＃１を収容した第二の信号転送用フレームＦＲ＃２が２タイムスロットＴＳ＃１，ＴＳ＃２を使用し、かつクライアント装置４Ｂ及びクライアント装置４Ｅ間のデータ＃２を収容した第二の信号転送用フレームＦＲ＃２は１タイムスロットＴＳ＃４を使用して、第一の信号転送用フレームＦＲ＃１のペイロードに収容されている。第一の信号転送用フレームＦＲ＃１において、ＯＨ（Overhead）は監視制御用のオーバヘッド信号であり、ＦＥＣ（Forward Error Correction）は誤り訂正符号である。

［ＷＤＭ装置］
図５は上述した光ネットワークシステム１におけるＷＤＭ装置３の構成例を示す。図４及び図５を併せ参照すると、ＷＤＭ装置３（３Ａ〜３Ｅ）は、スイッチＳＷ、受信フレーム処理部３１、送信フレーム処理部３２、発信フレーム処理部３３、及び着信フレーム処理部３４を備えている。

スイッチＳＷの前段における受信フレーム処理部３１は、ＨＯＯＤＵ（Higher Order
Optical Channel Data Unit）部、ＯＤＴＵｋ．ｔｓ（Optical Channel Data Tributary
Unit k with ts(tributary slots)）部、及びＬＯＯＤＵ（Lower Order Optical Channel Data Unit）部をそれぞれ複数個含む。なお、各ＨＯＯＤＵ部の前段にはＯＴＵ（Optical Channel Transport Unit）部が設けられるが図示を省略している。

スイッチＳＷの後段における送信フレーム処理部３２は、ＨＯＯＤＵ部、ＯＤＴＵｋ．ｔｓ部、及びＬＯＯＤＵ部をそれぞれ複数個含む。なお、各ＨＯＯＤＵ部の後段にはＯＴＵ部が設けられるが図示を省略している。また、送信フレーム処理部３２は、ＧＭＰ（Generic Mapping Procedure）部及びセレクタＳＥＬを更に含む。

また、スイッチＳＷの前段における発信フレーム処理部３３は、クライアント信号部ＣＬ１、ＧＦＰ−Ｆ（Generic Framing Procedure-Framed）マッパ、ＬＯＯＤＵ部、及びダミー信号生成部ＤＳＧを含む。

さらに、スイッチＳＷの後段における着信フレーム処理部３４は、クライアント信号部ＣＬ２、ＧＦＰ−Ｆデマッパ、及びＬＯＯＤＵ部を含む。

スイッチＳＷは、ＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号を複数のタイムスロットへ収容するように、バイト単位で複数に並列化する、すなわちバイト単位でタイムスロット数分に多重分離する。

ＷＤＭ装置３は、他の構成要素として、光増幅器、光分波器、光スイッチ（光方路切替スイッチ）、光合波器、クライアント装置側の光信号送受信部、ＷＤＭネットワーク側の光信号送受信部、光／電気（Ｏ／Ｅ）信号変換部、及び電気／光（Ｅ／Ｏ）信号変換部などを含むが、これらの構成要素は、当業者が容易に理解でき、実施可能であるので、ここでは図示を省略している。

ＷＤＭ装置３は、クライアント装置４とクライアント信号を１波長の光信号として送受信し、かつ１波長の光信号をＷＤＭ信号へ挿入（多重）したり、ＷＤＭ信号から各波長の光信号を分岐（分離）するＯＡＤＭ（Optical Add/Drop Multiplexing）機能を有する。

ＷＤＭ装置３は、受信フレーム処理部３１、送信フレーム処理部３２、発信フレーム処理部３３、及び着信フレーム処理部３４を備えることにより、次に概要を説明するように、送信端局、受信端局及び中継局のいずれの通信ノードにも適用可能である。

つまり、例えば、図４中のＷＤＭ装置３Ａに注目すると、クライアント装置４Ａから送信されたクライアント装置４Ｄ宛のクライアント信号（データ＃１）は、発信フレーム処理部３３において、クライアント信号部ＣＬ１により終端され後に、ＧＦＰ−Ｆフレームへのマッピング処理を含む発信フレーム処理が施される。

この発信フレーム処理により生成されたＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号は、スイッチＳＷを通して送信フレーム処理部３２に入力され、ＷＤＭネットワーク２に適合する信号インタフェースへの変換処理を含む送信フレーム処理が施される。

そして、送信フレーム処理を施したＷＤＭ信号は、ＷＤＭ装置３ＡからＷＤＭ装置３Ｂに光波長パスＰＳ＃１を通して伝送される。これらの発信フレーム処理及び送信フレーム処理については、後にビットレート可変処理において更に詳述する。

また、クライアント装置４Ｄから送信されたクライアント装置４Ａ宛のクライアント信号（データ＃１）は、ＷＤＭ信号としてＷＤＭ装置３ＢからＷＤＭ装置３Ａに光波長パスＰＳ＃１を通して伝送される。このＷＤＭ信号は、ＷＤＭ装置３Ａの受信フレーム処理部３１において、信号インタフェースの変換処理を含む受信フレーム処理が施される。

この受信フレーム処理が施されたＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号は、スイッチＳＷを通して着信フレーム処理部３４に入力され、ＧＦＰ−Ｆフレームからのデマッピング処理及びクライアント信号部ＣＬ２によるクライアント信号の抽出処理を含む着信フレーム処理が施される。

そして、着信フレーム処理を施したクライアント信号は、クライアント装置４Ａに伝送される。

さらに、ＷＤＭ装置３Ａにおいて、ＷＤＭ信号を中継する場合は、受信フレーム処理部３１において上記受信フレーム処理が施された後、スイッチＳＷを通して送信フレーム処理部３２に入力され、上記送信フレーム処理が施される。

そして、送信フレーム処理を施したＷＤＭ信号は、ＷＤＭ装置３Ａから他のＷＤＭ装置３（例えば、３Ｄ）に光波長パスＰＳ＃３を通して伝送される。

なお、送信端局、受信端局及び中継局のいずれの通信ノードにも適用可能であるＷＤＭ装置３は、図５中の丸付き数字１，２，３，４，５に関連する機能を除き、機能的には関連技術と同様の構成要素（ａ）〜（ｊ）を含んでいる。

［ビットレート可変処理］
次に、一実施の形態の光ネットワークシステム１のＷＤＭ装置３におけるビットレート可変（変更）処理例について、関連図を併せ参照して説明する。

クライアント信号を収容した第二の信号転送用フレームＦＲ＃２であるＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号のビットレート変更時間の短縮を実現するに当たり、次の特徴点に着目する。

すなわち、ＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号は、必ず第一の信号転送用フレームＦＲ＃１であるＨＯＯＤＵ信号のフレームにおける任意の特定数のタイムスロット（以下、単にＴＳと記載することもある）へ収容される。

また、ＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号のビットレート変化量に応じてＴＳ数が１：１対応で変化する。

さらに、特定数のＴＳへのＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号の収容にはＴＳ単位のＧＭＰ収容技術を採り、かつ特定数のＴＳのＧＭＰ処理は同期動作する。ここで、ＧＭＰ処理は上記ＩＴＵ−ＴＧ．７０９／Ｙ．１３３１勧告において規定されているＧＭＰに相当する。

以下に説明する処理例はこれらの特徴点に着目している。なお、ビットレート変更後のビットレートＢａ、ビットレート変更前のビットレートＢｂ、ビットレート変更後のタイムスロット数ＴＳａ、及びビットレート変更前のタイムスロット数ＴＳｂについては、単に符号だけを記載することもある。

図６を参照して、図５に示すＷＤＭ装置３において、クライアント信号としてのデータを収容したＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号のビットレート（帯域）を増加する際の処理手順を説明する。

ここで説明する例では、ＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号のビットレートをビットレート変更前のビットレートＢｂからビットレート変更後のビットレートＢａ（ここでは、Ｂｂ＜Ｂａ）へ増加させる。このとき、ビットレートの増加に伴いＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号を収容するＨＯＯＤＵ信号のフレームにおけるタイムスロット数がビットレート変更前のタイムスロット数ＴＳｂ＝ｎからビットレート変更後のタイムスロット数ＴＳａ＝（ｎ＋ｉ）へ変化する場合を想定する。

［手順１１：変更前後のビットレートが整数比となるかの確認］
図５中の丸付き数字１，２に関連する手順１１（Ｓ１１）では、ＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号のビットレートを変更前のビットレートＢｂから変更後のビットレートＢａへと変化させる場合、変更後のビットレートＢａと変更前のビットレートＢｂとが整数比の関係であるかの確認を行う。

この確認の一例として、Ｂａ／ＴＳａ＝Ｂｂ／ＴＳｂであるか、またはＢａ／ＴＳａ≠Ｂｂ／ＴＳｂであるかを確認する。前者の場合、ビットレートＢａ，Ｂｂが整数比であるため、手順１３へ進む。後者の場合、ビットレートＢａ，Ｂｂが整数比での表現とならないため、手順１２へ進む。

この手順１１は、ＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号をＨＯＯＤＵ信号のフレームにおける特定数のＴＳへ収容する際に、ＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号を既設定のタイムスロット数分に多重分離し、ＴＳ単位でＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号をＨＯＯＤＵ信号のフレームへＧＭＰを用いて収容し、かつＴＳ数分のＧＭＰが同期動作することに対応するために行う。

［手順１２：ＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号のビットレート調整］
図５中の丸付き数字１，２に関連する手順１２（Ｓ１２）では、ＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号のビットレートをＢｂからＢａ×（ＴＳｂ／ＴＳａ）へと増加させる。

このとき、ビットレートを増加させる手法の一例としては、上述した関連技術と同様に、送信するビット数が１２５μｓ毎に８ビットずつ増加するように、ＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号のビットレートを増加する制御を適用することが可能である。したがって、ビットレート増加速度は５１２Ｍｂｉｔ／ｓ／ｓ（＝８ｂｉｔ／１２５μｓ／１２５μｓ）となる。

［手順１３：ＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号を収容するＨＯＯＤＵ信号のフレームにおけるタイムスロット数を増加］
図５中の丸付き数字３に関連する手順１３（Ｓ１３）では、ＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号を収容するＨＯＯＤＵｋ信号のフレームにおけるタイムスロット数を変更前のタイムスロット数ＴＳｂ＝ｎ個から変更後のタイムスロット数ＴＳａ＝（ｎ＋ｉ）個へ増加させる。

このとき、図５中の送信フレーム処理部３２におけるＯＤＴＵｋ．ｔｓ部は、ＨＯＯＤＵ信号のフレームにおけるタイムスロット（ｔｒｉｂｕｔａｒｙｓｌｏｔ）へＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号を収容する際に、中間フレームＯＤＴＵｋ．ｔｓを生成する。

［手順１４：新規追加のＴＳへダミー信号を収容］
図５中の丸付き数字４に関連する手順１４（Ｓ１４）では、上記手順１３で新規に追加設定したＴＳに対してダミー信号を収容する。このとき、ダミー信号の１ＴＳ当たりのビットレートは、既設定（既存）のＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号を収容する１ＴＳ当たりのビットレートと同一であり、かつ（ｎ＋ｉ）個のＴＳ単位に備えるＧＭＰは、全て同期動作することを条件にする。すなわち、１ＴＳ当たりのビットレートはＢａ／ＴＳａとなる。全ノードにおいて、手順１４の処理が完了したことを確認後に、手順１５の処理へ進む。

なお、このダミー信号は、発信フレーム処理部３３において、ダミー信号生成部ＤＳＧによりＬＯＯＤＵ（ＯＤＵｆｌｅｘ）部からのＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号に基づいて生成される。

［手順１５：既存ＴＳ及び新規追加のＴＳへＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号を収容］
図５中の丸付き数字５に関連する手順１５（Ｓ１５）では、ＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号のビットレートをＢａ×（ＴＳｂ／ＴＳａ）からＢａへと変更し、このＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号をＴＳａ＝（ｎ＋ｉ）個のタイムスロットへ収容する。すなわち、手順１４においてダミー信号を収容していたｉ個のＴＳへもＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号を挿入する制御を行う。

続いて、上述した手順１３、手順１４及び手順１５の処理について、図７Ａ、図７Ｂ及び図７Ｃを参照して更に詳述する。

上述した手順１３の処理に関する図７Ａは、ビットレート増加時の初期状態を示しており、ＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号をタイムスロット＃ｉ及びタイムスロット＃ｊの２タイムスロットを占有してＨＯＯＤＵ信号に収容し、ＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号のビットレートを増加するために、タイムスロット＃ｋを追加する場合を想定している。

これは、既設定のタイムスロット（ＯＤＴＵｋ．ｎ相当）ｎ＝２及び追加のタイムスロット（ＯＤＴＵｋ．ｉ相当）ｉ＝１であり、（ｎ＋ｉ）＝３の例となる。ＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号は、スイッチＳＷを介して、２タイムスロットへ収容されるように、バイト単位で２並列化される、すなわちバイト単位で既設定のタイムスロット数分に多重分離される。２並列化信号は、セレクタＳＥＬを介して、ＦＩＦＯ（First in First out）のバッファＢＦへそれぞれ格納された後、ＨＯＯＤＵｋ信号のフレームにおけるタイムスロット＃ｉ，＃ｊへそれぞれ収容（マッピング）される。ここで、セレクタＳＥＬ
は各タイムスロットへ収容する信号としてのＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号及びダミー信号を切り替えるためのものである。

各バッファＢＦへＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号をタイムスロット毎に格納するときは、ＧＭＰ部の演算部に対応するコントローラＣＯＮＴからの書込許可（ｗｒｉｔｅ
ｅｎａｂｌｅ）信号ＷＥｎが許可状態になったタイミングで書き込まれる。このとき、バッファＢＦ上の書込位置であるアドレスは、コントローラＣＯＮＴからの書込アドレス（ｗｒｉｔｅａｄｄｒｅｓｓ）信号ＷＡによって決定する。

書込許可信号ＷＥｎは、ＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号のクロックＣＬＫ１と一致しており、書込アドレス信号ＷＡは、書込許可信号ＷＥｎが許可状態になる度に１ずつ増加する。書込アドレス信号ＷＡ及び書込許可信号ＷＥｎはタイムスロット＃ｉ及びタイムスロット＃ｊ対応のバッファＢＦに対して同一の信号となり、タイムスロット＃ｉ及びタイムスロット＃ｊ対応のバッファＢＦへの書き込みは同期して行われる。

また、各バッファＢＦからＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号を読み出して各タイムスロットへ書き込むとき、読出許可（ｒｅａｄｅｎａｂｌｅ）信号ＲＥｎは、ＯＤＴＵｋ．ｔｓ信号のクロックＣＬＫ２と一致しており、上記ＩＴＵ−ＴＧ．７０９／Ｙ．１３３１勧告において規定されているＧＭＰ処理により生成される。バッファＢＦに対する読出アドレス（ｒｅａｄａｄｄｒｅｓｓ）信号ＲＡは、タイムスロットのビットレートとＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号のビットレートとによって決定される。そして、バッファＢＦにおいて、読出アドレスに指定された位置からデータが読み出され、読出許可信号ＲＥｎが許可状態となる度に読出アドレスは１ずつ増加する。

読出許可信号ＲＥｎ及び読出アドレス信号ＲＡに基づくタイムスロット＃ｉ及びタイムスロット＃ｊ対応のバッファＢＦからの読出動作は、書込許可信号ＷＥｎ及び書込アドレス信号ＷＡに基づく書込動作と同様に同期して行われる。一方、追加のタイムスロット＃ｋに対応するバッファＢＦについては、書込許可信号ＷＥｎ、書込アドレス信号ＷＡ、読出許可信号ＲＥｎ、及び読出アドレス信号ＲＡに基づく動作は、タイムスロット＃ｉ，＃ｊとは独立に行われる。

上述した手順１４の処理に関する図７Ｂは、変更前のタイムスロット数ＴＳｂ＝ｎ個から変更後のタイムスロット数ＴＳａ＝（ｎ＋ｉ）個（ここでは、ｎ＝２及びｉ＝１）へタイムスロット数を増加させた状態を示す。

上述した図７Ａでは、既設定（既存）のタイムスロット＃ｉ，＃ｊに対応するバッファＢＦと、追加のタイムスロット＃ｋに対応するバッファＢＦとについて、書込許可信号ＷＥｎ、書込アドレス信号ＷＡ、読出許可信号ＲＥｎ、及び読出アドレス信号ＲＡは異なっていた。

しかし、図７Ｂでは、コントローラＣＯＮＴの制御によって、タイムスロット＃ｉ，＃ｊ，＃ｋ対応の全てのバッファＢＦについて、書込許可信号ＷＥｎ、書込アドレス信号ＷＡ、読出許可信号ＲＥｎ、及び読出アドレス信号ＲＡが同一になるように設定し、タイムスロット＃ｉ，＃ｊ，＃ｋの全てのバッファＢＦが同期動作するようにする。

この状態では、既設定及び追加したタイムスロットに対応するバッファＢＦについて、書込許可信号ＷＥｎ及び読出許可信号ＲＥｎが一致したことにより、各タイムスロットのデータの書込速度及びデータの読出速度が一致する。また、バッファＢＦについて、書込アドレス信号ＷＡ及び読出アドレス信号ＲＡが一致したことにより、各タイムスロットのデータの書き込みから読み出しまでの遅延時間が一致する。

なお、各タイムスロットへ収容する信号としてのＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号及びダミー信号のいずれかに切り替えるセレクタＳＥＬは、追加したタイムスロット＃ｋに対しては、ダミー信号を収容するようにコントローラＣＯＮＴにより設定される。この設定が完了した後、コントローラＣＯＮＴは、各バッファＢＦに対する書込許可信号ＷＥｎ、書込アドレス信号ＷＡ、読出許可信号ＲＥｎ、及び読出アドレス信号ＲＡが既設定及び新規タイムスロットで一致したことを示す情報（状態表示情報）を、第一の信号転送用フレームＦＲ＃１であるＨＯＯＤＵｋ信号に付加されるオーバヘッドＯＨへ挿入し、後に詳述するように、次のノードへと転送する。

上述した手順１５の処理に関する図７Ｃに示す例では、ＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号は、スイッチＳＷを介して、２タイムスロットから３タイムスロットへ収容されるように、スイッチＳＷにおいてバイト単位で３並列化される。また、タイムスロット＃ｋ対応のセレクタＳＥＬはダミー信号からＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号の選択状態へ切り替えられる。

なお、図５、図７Ａ、図７Ｂ及び図７Ｃにおいては、ダミー信号はスイッチＳＷを介してセレクタＳＥＬへ接続される構成であるが、図７Ｄに示すように、ダミー信号はスイッチＳＷを介さず直接セレクタＳＥＬへ接続される構成を採ってもよい。

上記状態表示情報の転送を説明するための図８を参照すると、送信端局ＴＯにおけるコントローラＣＯＮＴは、第一の信号転送用フレームＦＲ＃１（ここでは、４行（ｂｙｔｅ）、４０８０列（ｂｙｔｅ））のオーバヘッドＯＨに状態表示情報を挿入し、ＯＴＵフレームとして、次のノードの中継局ＲＬへと転送する。

状態表示情報を挿入するためのオーバヘッドＯＨの具体的位置としては、例えば、上記ＩＴＵ−ＴＧ．７０４４／Ｙ．１３４７勧告に規定のＲｅｓｉｚｅＣｏｎｔｒｏｌＯｖｅｒｈｅａｄのＬｉｎｋＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎＲｅｓｉｚｅＯｖｅｒｈｅａｄの空きビット情報領域を利用可能である。

すなわち、図９に例示するように、第一の信号転送用フレームＦＲ＃１のオーバヘッドＯＨにおけるＲｅｓｉｚｅＣｏｎｔｒｏｌＯｖｅｒｈｅａｄのＬｉｎｋＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎＲｅｓｉｚｅＯｖｅｒｈｅａｄの１５列目２行の第３ビットにタイムスロット対応のバッファ状態を示す状態表示情報としてＴＳＢＳ（Tributary Slot Buffer Status Bit）を定義可能である。そして、コントローラＣＯＮＴは、ＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号を収容する全てのタイムスロット対応のバッファ状態が一致している場合はＴＳＢＳ＝１、また不一致の場合はＴＳＢＳ＝０を送信する。

再び、図８を参照すると、送信端局ＴＯにおけるコントローラＣＯＮＴのオーバヘッド（ＯＨ）送信機能により、オーバヘッド（ＯＨ）情報として転送されたＴＳＢＳ＝１は、中継局ＲＬにおけるコントローラＣＯＮＴのＯＨ受信機能により受信される。

中継局ＲＬにおけるコントローラＣＯＮＴは、受信情報のＴＳＢＳ＝１と、中継局ＲＬにおけるタイムスロット対応のバッファ状態を示す状態表示情報との論理積（ＡＮＤ）をＡＮＤ回路により求めた後に、ＯＨ送信機能により次段のノードへＴＳＢＳの情報を転送する。なお、受信ＴＳＢＳ＝１であり、かつ中継局ＲＬにおけるバッファ状態が一致している場合は、ＡＮＤ結果“１”に対応するＴＳＢＳ＝１を転送し、そうでない場合は、ＡＮＤ結果“０”に対応するＴＳＢＳ＝０を転送する。

受信端局ＲＯにおけるコントローラＣＯＮＴは、複数の中継局ＲＬをホップバイホップ
（ｈｏｐｂｙｈｏｐ）で転送されてきたＴＳＢＳの情報をＯＨ受信機能により受信する。このとき、受信端局ＲＯにおけるコントローラＣＯＮＴは、ＴＳＢＳ＝１を受信した場合、第二の信号転送用フレームＦＲ＃２であるＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号が通過する全てのノードで該当のＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号を収容する全てのタイムスロットのデータの書込速度及びデータの読出速度、更にデータの書込みから読出しまでの遅延時間が一致したことを確認できる。

なお、ＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号のビットレートを変更後のビットレートＢａから変更前のビットレートＢｂへと減少させる処理を行う場合には、次の手順で処理を行うことになる。この減少処理手順について簡単に説明する。

［手順１１Ａ：ビットレート減少処理の開始を通知］
手順１１Ａでは、ＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号のビットレートを減少させる処理の開始をオーバヘッドＯＨにより全ノードへ通知する。

［手順１２Ａ：変更前後のビットレートが整数比となるかの確認］
手順１２Ａでは、ＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号のビットレートを変更後のビットレートＢａから変更前のビットレートＢｂへと変更させる場合、ＢａとＢｂとが整数比の関係であるかの確認を行う。この確認の一例として、Ｂａ／ＴＳａ＝Ｂｂ／ＴＳｂであるか、Ｂａ／ＴＳａ≠Ｂｂ／ＴＳｂであるかを確認する。前者の場合、ＢａとＢｂとの関係が整数比であるため、手順１３Ａへ進む。後者の場合、ＢａとＢｂとの関係が整数比での表現とならないため、手順１４Ａへ進む。

［手順１３Ａ：ビットレート調整］
手順１３Ａでは、ＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号のビットレートをＢａからＢｂ×（ＴＳａ／ＴＳｂ）へと減少させる。

［手順１４Ａ：ビットレート及びタイムスロット数を減少］
手順１４Ａでは、ＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号のビットレートをＢｂへと減少させると同時に、ＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号が通過する全ＨＯＯＤＵ信号のフレームにおいて、該当ＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号が収容されるＴＳ数を変更後のタイムスロット数ＴＳａ＝（ｎ＋ｉ）個から変更前のタイムスロット数ＴＳｂ＝ｎ個へと減少させる。全ＨＯＯＤＵ信号のフレームにおけるＴＳ数の減少の完了を確認後、ビットレート変更処理を終了する。

［一実施の形態の効果］
図１０は、一実施の形態及び関連技術について、ＨＯＯＤＵ信号のフレームにおける各ＴＳへＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号を収容する場合のデータマッピングの一例を示す。ここでは、ＴＳ数を３から４に増加する場合を例示している。

また、図１１は、一実施の形態及び関連技術について、ＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号を収容するＨＯＯＤＵ信号のフレームにおけるＴＳ数及びＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号のビットレート変化の様子示す。

図１０及び図１１において、ＣｎはＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号のビットレートであり、Ｃｍは１ＴＳ当たりに収容するＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号のバイト数（データ量）である。

一実施の形態のＷＤＭ装置３においては、ＨＯＯＤＵ信号のフレームにおけるＴＳ数の増減変更に要する時間に関しては、関連技術と同等の時間で実現する。

また、ＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号そのもののビットレートの増減変更に要する時間に関しては、一実施の形態のＷＤＭ装置３では、ＨＯＯＤＵ信号のフレームへＬＯＯＤＵｆｌｅｘ（ＧＦＰ）信号を収容する際の単位時間であるＯＰＵｋ（Optical Channel Payload Unit k）ｍｕｌｔｉｆｒａｍｅ時間相当で可能であり、この値は約１００μｓとなる。

一方、関連技術では、１２５μｓ毎に８ｂｉｔずつ送信ビットが増減（５１２Ｍｂｉｔ／ｓ／ｓ相当）することになるので、変更前のビットレートをＢｂ（ｂｉｔ／ｓ）、かつ変更後のビットレートをＢａ（ｂｉｔ／ｓ）とすると、必要とする変更時間ｔはｔ＝｜Ｂａ−Ｂｂ｜／５１２Ｍ（ｓｅｃ）となる。

この結果、関連技術では、ビットレートを１．２４９Ｇｂｐｓから２．４９８Ｇｂｐｓまで変更させるときは約２秒を要し、またビットレートを１．２４９Ｇｂｐｓから１０４．１１７Ｇｂｐｓまで変更させる場合は約２００秒を要する。

しかし、一実施の形態のＷＤＭ装置３では、いずれの変更の場合においても約１００μｓで実現可能となる。これは、変更時間が前者の場合で約１／２０，０００、また後者の場合で１／２，０００，０００に相当し、関連技術に比較して非常に高速にビットレート、つまり帯域を変更可能となる。

［変形例］
上述した一実施の形態における処理はコンピュータで実行可能なプログラムとして提供され、ＣＤ−ＲＯＭやフレキシブルディスクなどの非一時的コンピュータ可読記録媒体、さらには通信回線を経て提供可能である。

また、上述した一実施の形態における各処理はその任意の複数または全てを選択し組合せて実施することもできる。

１光ネットワークシステム
２ＷＤＭネットワーク
３（３Ａ〜３Ｅ）ＷＤＭ装置
４（４Ａ〜４Ｆ）クライアント装置
３１受信フレーム処理部
３２送信フレーム処理部
３３発信フレーム処理部
３４着信フレーム処理部

Claims

第一のフレーム内に複数の第二のフレームを収容して送信する光伝送装置であって、
前記複数の第二のフレームのうちの特定の第二のフレームのビットレートを変更するとき、前記第一のフレームのタイムスロットにおいて、前記第二のフレーム用に既設定されたタイムスロットへ前記特定の第二のフレームのビットレート増加に対応するタイムスロットを新規に追加して割り当てる手段と、
前記新規に追加されたタイムスロットについてのデータの書込速度及びデータの読出速度とデータの書込みから読出しまでの遅延時間との双方が、前記既設定のタイムスロットについての各タイムスロットのデータの書込速度及びデータの読出速度とデータの書き込みから読み出しまでの遅延時間との双方に一致するように設定し、前記新規追加のタイムスロットに対してはデータとしてダミー信号を入力する手段と、
前記データの書込速度及びデータの読出速度と前記データの書き込みから読み出しまでの遅延時間との双方が一致した後、前記特定の第二のフレームのビットレートが予め定められたビットレートに設定されるように、前記新規追加のタイムスロット及び前記既設定のタイムスロットへ前記第二のフレームを収容する手段と、
を備える光伝送装置。
前記第二のフレームのビットレート変更前のビットレートをＢｂと定義し、かつ前記第二のフレームのビットレート変更後のビットレートをＢａと定義したとき、前記変更前のビットレートＢｂと前記変更後のビットレートＢａとが整数比であるかを確認する手段
を更に備える請求項１記載の光伝送装置。
前記第二のフレームのビットレート変更前のタイムスロット数をＴＳｂと定義し、かつ前記第二のフレームのビットレート変更後のタイムスロット数をＴＳａと定義し、Ｂｂ／ＴＳｂ≠Ｂａ／ＴＳａの関係が成立するとき、前記第一のフレームのタイムスロットに対して前記新規追加のタイムスロットを割り当てる前に、前記第二のフレームのビットレートをＢａ×（Ｔｂ／Ｔａ）−Ｂｂ分だけ変更する手段
を更に備える請求項２記載の光伝送装置。
前記データの書込速度及びデータの読出速度と前記データの書込みから読出しまでの遅延時間との双方が一致したことを、前記第二のフレームが伝送される全てのノードで確認させるための情報を送信する手段
を更に備える請求項１、２または３記載の光伝送装置。
第一のフレーム内に複数の第二のフレームを収容して送信する光伝送装置において、前記複数の第二のフレームのうちの特定の第二のフレームのビットレートを変更するとき、
前記第一のフレームのタイムスロットにおいて、前記第二のフレーム用に既設定されたタイムスロットへ前記特定の第二のフレームのビットレート増加に対応するタイムスロットを新規に追加して割り当て、
前記新規に追加されたタイムスロットについてのデータの書込速度及びデータの読出速度とデータの書込みから読出しまでの遅延時間との双方が、前記既設定のタイムスロットについての各タイムスロットのデータの書込速度及びデータの読出速度とデータの書き込みから読み出しまでの遅延時間との双方に一致するように設定し、前記新規追加のタイムスロットに対してはデータとしてダミー信号を入力し、
前記データの書込速度及びデータの読出速度と前記データの書き込みから読み出しまでの遅延時間との双方が一致した後、前記特定の第二のフレームのビットレートが予め定められたビットレートに設定されるように、前記新規追加のタイムスロット及び前記既設定のタイムスロットへ前記第二のフレームを収容する、
ビットレート可変方法。
前記第二のフレームのビットレート変更前のビットレートをＢｂと定義し、かつ前記第二のフレームのビットレート変更後のビットレートをＢａと定義したとき、前記変更前のビットレートＢｂと前記変更後のビットレートＢａとが整数比であるかを確認する
請求項５記載のビットレート可変方法。
前記第二のフレームのビットレート変更前のタイムスロット数をＴＳｂと定義し、かつ前記第二のフレームのビットレート変更後のタイムスロット数をＴＳａと定義し、Ｂｂ／ＴＳｂ≠Ｂａ／ＴＳａの関係が成立するとき、前記第一のフレームのタイムスロットに対して前記新規追加のタイムスロットを割り当てる前に、前記第二のフレームのビットレートをＢａ×（Ｔｂ／Ｔａ）−Ｂｂ分だけ変更する
請求項６記載のビットレート可変方法。
前記データの書込速度及びデータの読出速度と前記データの書込みから読出しまでの遅延時間との双方が一致したことを、前記第二のフレームが伝送される全てのノードで確認させるための情報を送信する
請求項５、６または７記載のビットレート可変方法。