JP6254267B2 - フレキシブルＥｔｈｅｒｎｅｔベース光ネットワークのための再構成可能かつ可変レートの共有マルチトランスポンダアーキテクチャ - Google Patents

Description

関連出願情報
本願は、引用によりここに組み込まれる、２０１３年８月２２日に出願された仮出願第６１／８６８，７８５号の優先権を主張する。

本発明はデータ伝送に関し、より詳細には、再構成可能かつ可変レートの共有フレキシブルＥｔｈｅｒｎｅｔトランスポンダアーキテクチャを使用したデータ伝送に関する。

ＩＥＥＥ８０２．３ ＥｔｈｅｒｎｅｔＷｏｒｋｉｎｇ Ｇｒｏｕｐで指定されるＥｔｈｅｒｎｅｔプロトコルは、当初はローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）での使用を目的としていたが、近年その範囲において著しく拡大されてきている。その主な理由は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔの遍在性と、結果としてもたらされる、関連のインタフェースおよび機器（たとえば、スイッチ）の規模の経済性である。さらに、Ｅｔｈｅｒｎｅｔはネットワークのアクセスおよび集約の部分におけるドミナント技術であるので、ネットワーク全体で同じプロトコルを使用することによってクライアントとの相互接続が容易になる。その結果、ノード間の通信に、純粋なＥｔｈｅｒｎｅｔを使用する、または、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ上でマルチプロトコルラベルスイッチング（ＭＰＬＳ）を使用する、多数のメトロポリタンエリアネットワーク（ＭＡＮ）配備がすでに出現しているが、一部のサービスプロバイダは、そのようなネットワークをそれらの長距離光パケット伝送から集約およびアクセスの部分に至るまで展開させることができる。また、特に重要なものとしてデータセンタ内部およびデータセンタ間のネットワークがあり、そこでは大量のデータがバースト的な方法で配信され、Ｅｔｈｅｒｎｅｔは、そのパケットベースの性質のために非常に魅力的な選択肢となる。

増大したユーザトラフィック要求全てを処理するために、特に前述の展開を考慮して、ＩＥＥＥは、高レートをサポートするようにＥｔｈｅｒｎｅｔプロトコルの継続的な標準化の更新を続けている。現在のＩＥＥＥ８０２．３ｂａ標準は、４０Ｇｂ／ｓおよび１００Ｇｂ／ｓのレートを規定している。どちらの場合も、マルチレーンアプローチに従うことで、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ電気ビットシリアル信号は、電気的処理のほとんどを行うマルチパラレル低レート電気レーンに分割されて、そして、光トランシーバに供給される、より少数のまたは同数の電気レーンにビット多重化される。後者は、それを使用する物理（ＰＨＹ）レーンの数に応じてさらにビット多重化を行うことができる。１００Ｇを超える次世代のＥｔｈｅｒｎｅｔは、主に、そのような高レートでのシングルキャリア光伝送と同様、先進的な電子的処理能力に内在する限界のために、マルチレーンアプローチ（電気領域および光領域の両方の）に追従すると予想される。

光ネットワークの回線側の柔軟性は絶えず向上しているが（たとえば、直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）およびナイキスト波長分割多重化（ＷＤＭ）の技術の使用によって）、現在の問題は、ネットワークのエッジでＥｔｈｅｒｎｅｔクライアントとの相互接続を提供するトランスポンダが、標準化されたＥｔｈｅｒｎｅｔレートの１つで固定レートの信号を生成することである。Ｅｔｈｅｒｎｅｔレートが段階的に定められている（つまり、１０Ｇｂ／ｓ、４０Ｇｂ／ｓ、１００Ｇｂ／ｓ）ことが、この非効率性をさらに悪化させる。常に十分なトラフィック集約が常に保証されるわけではないので、この不整合が結果として光ネットワーク側のスペクトル浪費を招くと予想される。

さらに、搬送が必要なトラフィック量の急増に合わせて電力消費がうまく調整されるようにしなければならないので、あらゆるタイプのネットワークでエネルギー効率が非常に重要な要件になった。前述のトランスポンダは、それらが処理する実際のクライアントトラフィックが少ない場合でも依然として最大限の回線速度で動作するので、プロトコルを実装している電子回路および付随するトランシーバモジュールのためのエネルギーを不必要に消費する。さらに、ネットワークのエッジで送る必要のあるＥｔｈｅｒｎｅｔ信号のそれぞれについて、個別の回線側ポートが存在すべきである。このことは、搬送が必要な実際のトラフィック量と比較して不相応なレベルでの追加のコスト及び電力消費を意味する。

なお、近年のソフトウェア定義ネットワーキング（ＳＤＮ）のコンセプトによれば、データと制御の両局面を分離することが可能である。ＳＤＮ方式で制御される伝送ネットワークのコンテキストにおいて、利点は多種多様であり、それには、ドメインおよびレイヤにまたがる手動処理の削減、クロスレイヤ最適化方式の可能性、接続の確立および解除の高速化、過剰プロビジョニングの削減、および管理の簡易化が含まれる。

前述したように、高性能でフレキシブルな光ネットワークの伝送技術としてＥｔｈｅｒｎｅｔを効率的に配備する必要性があり、現在、レートの柔軟性、エネルギー効率、コストおよびスペクトルの利用率、ならびに効率的なネットワーク制御および管理などの問題があり、これらの問題に効果的に対処する解決策は現時点で存在しない。

データ伝送のための方法。データ伝送のための方法は、再構成可能かつフレキシブルなレートの共有レートマルチトランスポンダネットワークアーキテクチャに１つ以上の信号を収容することを含み、上記ネットワークアーキテクチャが、複数の回線側インタフェースおよび１つ以上のクライアント側インタフェースを備えた１つ以上のトランスポンダを含む。上記１つ以上のトランスポンダは、１つ以上の信号をマルチパラレル仮想Ｅｔｈｅｒｎｅｔリンクにマッピングし、上記１つ以上の信号からアイドル文字を除去し、中間ブロックバッファを使用して１つ以上の文字ブロックをバッファし、Ｅｔｈｅｒｎｅｔモジュールの入力／出力電気レーンの１つ以上の部分を活性化および非活性化し、複数の独立信号によるシングル光トランシーバの共有を可能にするために、上記入力／出力電気レーンに対して上記１つ以上の信号を多重化および多重分離し、低レート伝送パイプでの伝送を可能にするためにアイドル文字のブロックを挿入するように構成されている。

送信機。送信機は、再構成可能かつフレキシブルなレートの共有レートマルチトランスポンダネットワークアーキテクチャ内に１つ以上のトランスポンダを含み、上記１つ以上のトランスポンダが、複数の回線側インタフェースと、１つ以上のクライアント側インタフェースとを含む。上記１つ以上のトランスポンダは、上記１つ以上のクライアント側インタフェースのそれぞれから到着する１つ以上の信号を、上記回線側に向けて、レート調整が可能である再構成可能な数のＥｔｈｅｒｎｅｔ信号にマッピングするように構成された１つ以上のマッパーと、入力を受信するための１つ以上のビットシリアルインタフェースおよび１つ以上の電気レーンに出力を送るための１つ以上のビットシリアルインタフェースと、存在するアイドル文字を上記Ｅｔｈｅｒｎｅｔ信号から除去し、有用なブロックのみを上記１つ以上の電気レーンの活性化レーンに送るように構成されたアイドル文字除去モジュールと、データのブロックをラウンドロビン方式で配信するように構成されているバッファであって、上記バッファ内に待機しているブロックがないときにアイドルブロックを挿入するように構成されたアイドルブロック挿入モジュールを含むバッファと、上記信号を送信する前に上記信号をスクランブルまたは符号化するように構成された１つ以上のスクランバーまたはエンコーダと、を含む。

受信機。受信機は、再構成可能かつフレキシブルなレートの共有レートマルチトランスポンダのネットワークアーキテクチャ内に１つ以上のトランスポンダを含み、上記１つ以上のトランスポンダが、複数の回線側インタフェースと１つ以上のクライアント側インタフェースとを含む。上記１つ以上のトランスポンダは、１つ以上の電気レーンから活性レーンを使用して信号を受信するように構成された受信モジュールと、上記信号を多重分離するように構成された１つ以上のデマルチプレクサと、上記信号をデスクランブルまたは復号するように構成された１つ以上のデスクランバーまたはデコーダと、デスクランブルまたは復号された信号を受信するように構成されたバッファであって、連続するＥｔｈｅｒｎｅｔフレームの間に文字を挿入して伝送速度を維持するように構成された文字挿入モジュールを含むバッファと、をさらに含む。

これらおよび他の特徴および利点は、下記の例示的な実施形態の詳細な説明を添付図面とともに読むことによって明らかになる。

本開示は、下記の図面を参照しながら好適な実施形態を下記説明において詳細に提供する。

本原理の一実施形態による、Ｆｌｅｘ−Ｅｔｈｅｒｎｅｔトランスポンダを使用するデータ伝送のためのシステムおよび方法のブロック／フロー図である。 本原理の一実施形態による、データ送信のためのシステムおよび方法のブロック／フロー図である。 本原理の一実施形態による、データ受信のためのシステムおよび方法のブロック／フロー図である。 本原理の一実施形態による、データ伝送のためのシステムの上位ブロック／フロー図である。 本原理の一実施形態による、データ伝送のためのシステムおよび方法のフロー図である。

好ましい実施形態の詳細な説明
本原理によるシステムおよび方法は、新規なフレキシブルＥｔｈｅｒｎｅｔ（Ｆｌｅｘ−Ｅｔｈｅｒｎｅｔ）機構を使用してもよく、一実施形態では、標準化された８０２．３ｂａプロトコル上に構築してもよく、任意のレートでの動作が可能であってもよく、また、光領域で仮想Ｅｔｈｅｒｎｅｔリンク（ＶＥＬs）間でのシングル光トランシーバモジュールの共有を可能にしてもよい。このシステムおよび方法は、本原理による新規なＥｔｈｅｒｎｅｔトランスポンダアーキテクチャのコンテキストにおいて適用されてもよく、それには複数のクライアント側および回線側のインタフェースが含まれてもよい。

相互運用性の目的で、トランスポンダは標準Ｅｔｈｅｒｎｅｔインタフェースを備えたクライアントとの動作が可能である。ネットワークオペレータの要求に応じて所望のレートのエンドツーエンドＶＥＬが確立できるように、トランスポンダはソフトウェア定義ネットワーキング（ＳＤＮ）の様式で集中的に制御されてもよい。よって、本原理によるシステムおよび方法は、さらなる電気的処理およびスイッチングを要求することなく、光ネットワークを横切って柔軟にスイッチングされてもよく、また、透過的に横断できるＶＥＬsを作ってもよい。

本原理は、並列のマルチＥｔｈｅｒｎｅｔ信号によって回線側に向かうシングル光トランシーバモジュールを共有することができ、それら信号のそれぞれは、異なるクライアントデータストリームからのトラフィックを搬送することが可能である。よって、典型的なトランスポンダを使用する方式と比較して、関連するポートの数が減少し、それによって費用および電力消費が減少する。この利点は、長距離ネットワークシナリオの場合にさらに顕著である。また、本原理によるＦｌｅｘ−Ｅｔｈｅｒｎｅｔシステムおよび方法は、集中制御部によってトランスポンダに送られた命令を用いて、実際のトラフィック要件に従って、または他の何らかのポリシーに従って、各構成Ｆｌｅｘ−Ｅｔｈｅｒｎｅｔ信号のレートを調節することができる。

その結果、エンドツーエンドのＥｔｈｅｒｎｅｔ光ネットワーキングシナリオの場合にスペクトル利用率の最適化が達成されてもよく、さらなる電力消費の削減が達成されてもよい。さらに、ソフトウェア定義制御が使用されて、運用コストおよび複雑性を削減してもよく、一方で同じサイズのＥｔｈｅｒｎｅｔリンク集約グループ（ＬＡＧ）を形成する場合に比較して、管理の複雑性が減少し、効率が向上する。また、本原理によるシステムおよび方法は、追加的ネットワークレイヤを追加しない。よって、本原理は既存のＥｔｈｅｒｎｅｔプロトコルを改良できるため、追加的オーバーヘッドは生じない。

本原理によるシステムおよび方法は、粒度を調節可能な、小さな帯域幅の伝送パイプで、代表的なＥｔｈｅｒｎｅｔフレームを送信してもよく、それにより、複数のＥｔｈｅｒｎｅｔ信号を、それぞれの実際のトラフィック要件に従って並列に同じ回線上で多重化することを可能にしてもよい。本原理によるトランスポンダアーキテクチャは、８０２．３ｂａで使用されるものと同様のマルチレーンアプローチを使用してもよく、その構成に応じて、代表的な固定レートＥｔｈｅｒｎｅｔトランスポンダのセットまたはマルチ仮想フレキシブルＥｔｈｅｒｎｅｔ（Ｆｌｅｘ−Ｅｔｈｅｒｎｅｔ）もののセットとして機能することができる。後者の仮想トランスポンダのそれぞれを、仮想Ｅｔｈｅｒｎｅｔリンク（ＶＥＬ）の一端とみなし、他のものをリモートＦｌｅｘ−Ｅｔｈｅｒｎｅｔトランスポンダにあるとしてもよい。

たとえば一実施形態では、クライアントＣは、同じＦｌｅｘ−Ｅｔｈｅｒｎｅｔトランスポンダ上の異なるＶＥＬを使用して、クライアントＤおよびクライアントＢの両方とＥｔｈｅｒｎｅｔを使用して通信してもよい。本原理によるトランスポンダは、リモートコントローラによって外部から制御されてもよく、それにより、相互接続された（たとえば、直接ポイントツーポイント接続を介して、もしくは再構成可能な光分岐／挿入マルチプレクサ（ＲＯＡＤＭｓ）または光クロスコネクト（ＯＸＣｓ）などの光デバイスを通じて）２つのトランスポンダは、それぞれに割り当てられた適切なレートで同じ数のＶＥＬを送信／受信するように構成されていてもよい。

本明細書に記載の実施形態は、全体的にハードウェアであってもよく、またはハードウェア及びソフトウェアの両方の要素を含んでもよく、ソフトウェア要素にはファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコードなどが含まれるが、これらに限定されないことを理解されたい。好ましい実施形態では、本発明はハードウェアに実装される。

実施形態には、コンピュータまたは任意の命令実行システムによって使用される、またはそれと関連するプログラムコードを提供する、コンピュータ使用可能またはコンピュータ読み取り可能な媒体からアクセス可能なコンピュータプログラム製品を含んでもよい。コンピュータ使用可能またはコンピュータ読み取り可能な媒体は、命令実行システム、装置、またはデバイスによって使用される、またはそれに関連するプログラムを保存、伝達、伝播、または伝送する任意の装置を含んでもよい。媒体は、磁気、光、電子、電磁気、赤外線、または半導体のシステム（または装置またはデバイス）、もしくは伝播媒体でもよい。媒体は、半導体または固体メモリ、磁気テープ、取り外し可能コンピュータディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、硬質の磁気ディスク、および光ディスクなどのコンピュータ読み出し可能記録媒体を含んでもよい。

プログラムコードを保存および／または実行するのに適切なデータ処理システムは、直接またはシステムバスを介して間接的にメモリ要素に結合された少なくとも１つのプロセッサを含んでもよい。メモリ要素は、プログラムコードの実際の実行中に使用されるローカルメモリ、バルクストレージ、およびキャッシュメモリを含むことができ、キャッシュメモリは、実行中にバルクストレージからコードが取り込まれる回数を減らすために、少なくともいくつかのプログラムコードの一時的な保存場所を提供する。入力／出力又はＩ／Ｏデバイス（キーボード、ディスプレイ、ポインティングデバイスなどを含むが、これらに限定されない）は、直接にまたは介在するＩ／Ｏコントローラを通してシステムに結合されてもよい。

また、介在する構内回線または公衆回線を通して、データ処理システムを他のデータ処理システムもしくはリモートのプリンターまたはストレージデバイスに結合可能にするために、ネットワークアダプタもシステムに結合されてもよい。モデム、ケーブルモデム、およびＥｔｈｅｒｎｅｔカードは、現在利用可能なネットワークアダプタのタイプのごく一部の例である。

同様の番号が同じまたは類似の要素を表す図面を参照する。最初に図１を参照すると、Ｆｌｅｘ−Ｅｔｈｅｒｎｅｔトランスポンダ１００を使用したデータ伝送のシステムおよび方法が、本原理の一実施形態に従って説明的に示されている。一実施形態では、クライアント側で、トランスポンダ１００はＥｔｈｅｒｎｅｔ標準に準拠したトランシーバモジュール１１１（たとえば、ＣＦｏｒｍ−ｆａｃｔｏｒ ｐｌｕｇｇａｂｌｅ（ＣＦＰ）のもの）を使ってｃ人のクライアントに接続されてもよく、よってトランスポンダ１００は任意のクライアントに接続可能である。

各クライアントインタフェースは、Ｃ_ｉｂ／ｓ（ｉ＝１．．．ｃ）のレートで動作してもよい。サポートされるクライアントレートは、標準の４０Ｇｂ／ｓまたは１００Ｇｂ／ｓのＥｔｈｅｒｎｅｔレートのいずれか、または類似の原理に従って将来更新されるＥｔｈｅｒｎｅｔプロトコルのレート（たとえば、４００Ｇｂ／ｓ以上）である。回線側で、トランスポンダ１００は、たとえば関連する光トランシーバモジュール１２１を備えたｌ個のインタフェースを有してもよく、各インタフェースは、最高でレートＬ_ｉｂ／ｓ（ｉ＝１．．．ｌ）で動作してもよい。後者のトランシーバモジュールは、既存タイプでもよいが、将来の物理レイヤ技術（たとえば、電子直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）、光ナイキスト波長分割多重（ＷＤＭ））に基づくものでもよい。したがって、クライアント側では、ＰＨＹモジュール１１１と固定レートＥｔｈｅｒｎｅｔＲｘ１０６およびＴｘ１０８との間のインタフェース１０５、１０７はそれぞれ規格対応（たとえば、ＸＬＡＵＩ／ＣＡＵＩ）であってもよいが、回線側の同等のインタフェースは、特定のトランシーバモジュール１２１の設計に必要とされる入力に依存してもよい。サポートされる総クライアント容量は、総回線容量、つまり、
に等しいと仮定されてもよい。

一実施形態では、本原理の基礎的原理は、クライアント側インタフェースからトランスポンダに到着する、回線側の最大レートＬ_ｉの同じ出力ポートｉに宛てられた１以上の上りＥｔｈｅｒｎｅｔフレームストリームが、最大ｋ個の独立したストリームに分割可能であり、それぞれが、たとえば以下の条件が成り立つＲ_ｉｊのレートの送信パイプ（たとえばＶＥＬ）で搬送されてもよい。

これらの事例のそれぞれにおいて、送信パイプ（たとえば、ＶＥＬｓ）のそれぞれが、それらの個別のレートに従って、回線側への送信または回線側からの受信のための光トランシーバ１２１の資源の専用部分を使用してもよい。一実施形態では、回線側の送信で使用される実際の物理レイヤ技術に応じて、ＶＥＬは（光領域または電気領域のどちらかで）透過的に、つまりＬ２バッファリング、プロセッシング、およびスイッチングの必要なく、分岐または他のＶＥＬと組み合せることができる。さらに、最大トランシーバ容量Ｌ_ｉの一部のみが実際にトラフィックに必要な場合は、（回線側で使用されるトランシーバ技術の柔軟性にも応じて）回線側で低レートで動作させることができ、よって、光スペクトル資源を節約し、トランシーバ電力消費を削減することができる。

上記は、たとえば、とりわけ、レーザをオフにすること、トランシーバのクロックレートを下げること、または、トランシーバのデジタル信号処理（ＤＳＰ）回路の一部をオフにすることなどによって達成されてもよい。さらに、統計的多重化が使用され、クライアント間のトラフィックの時変性質だけでなく、将来のトラフィック需要を予測することの難しさをも計画段階のときに確認するので、必要なトランシーバの数が削減される（これは、特に回線側が長距離送信の場合に、費用上の重要な利点である）。ネットワークオペレータは、本原理に従うアーキテクチャを通常のトランスポンダのセットとして使用する機会を有し、また、その柔軟性を活用する任意の構成を制作してもよい。最後に、本原理による新規のＦｌｅｘ−Ｅｔｈｅｒｎｅｔトランスポンダは、ＬＡＧグループを使用して同じ可変Ｅｔｈｅｒｎｅｔ仮想リンクを制作する場合に発生する上記の問題を緩和することが可能である。

一実施形態では、クライアント側光トランシーバの受信（Ｒｘ）モジュール１０２からＥｔｈｅｒｎｅｔフレームが到着し、レートＣ_ｉで動作している標準メディアアクセスコントロール（ＭＡＣ）／物理調停サブレイヤ（ＰＣＳ）モジュール１０６によって（たとえば、インタフェース１０５を通して）それが受信されると、フレームは回線ポートマッパーモジュール１１０を使用して正しい回線ポートに向けられてもよい。マッパー１１０は、各上りＥｔｈｅｒｎｅｔフレームのヘッダを処理して、それぞれがＶＥＬマッパーモジュール１１４に繋がっているレートＬ_ｉのｌ個の下りビットシリアルインタフェース１１３の１つにそれらフレームを転送してもよい。同じクライアントポートから発信されたフレームが異なるＶＥＬマッパーモジュール１１４に転送されることが可能であり、また、異なるクライアントポートから発信されたフレームが同じＶＥＬマッパーモジュール１１４に転送されることが可能であることに留意されたい。ＶＥＬマッパーモジュール１１４は、さらに、到着したフレームを分離し、ｋ個のＦｌｅｘ−ＥｔｈｅｒｎｅｔＭＡＣ／ＰＣＳ送信（Ｔｘ）モジュール１１６、１１８の１つにそれらを転送してもよく、フレームはブロック１２４で多重化されて、それぞれが異なるＶＥＬに関連付けられてもよい。

一実施形態では、回線ポートｉのＶＥＬｊに対応するモジュールは、“Ｆｌｅｘ−ＥｔｈｅｒｎｅｔＭＡＣ／ＰＣＳ Ｔｘ（ｉ，ｊ）”と呼ぶことができる。各モジュール１１６、１１８の最大レートはＬ_ｉであってもよく、また、ビットシリアルインタフェース１１３の動作レートであってもよい。モジュール１１０および１１４で下される決定は、ローカルコントローラ１０３によって維持される関連する転送テーブルによって決定されてもよく、また、リモートコントローラ１０１によって受信される命令に従って更新されてもよい。一例として、マッチングの基準は、ＶＬＡＮＩＤフィールド、宛先アドレスフィールド、またはそれらのマスキングされたものなどである。

一実施形態では、上記と逆の方向に、最大レートＬ_ｉの上り信号が回線側光トランシーバ１２１の受信（Ｒｘ）モジュール１３０から受信されてもよく、また、ブロック１２６で多重分離されて１つ以上のＦｌｅｘ−ＥｔｈｅｒｎｅｔＭＡＣ／ＰＣＳＲｘモジュール１２０、１２２に転送されてもよく、また、それぞれが以下に説明するようにレートＲ_ｉｊで動作していてもよい。そして、これらモジュールのそれぞれから受信されたＥｔｈｅｒｎｅｔフレームは、それらを正しいクライアントポートに転送することが可能なクライアントポートマッパーモジュール１１２に向けられてもよい。同じＦｌｅｘ−ＥｔｈｅｒｎｅｔＭＡＣ／ＰＣＳＲｘ１２０、１２２から発信されたフレームが異なるクライアントポートに転送されてもよく、また、異なるＦｌｅｘ−ＥｔｈｅｒｎｅｔＭＡＣ／ＰＣＳＲｘ１２０、１２２から発信されたフレームが同じクライアントポートに転送されてもよいことに留意されたい。

ビットシリアルインタフェース１１７、１１９の動作レートはＬ_ｉであってもよい。クライアントポートマッパーモジュール１１２は、（上記で説明した）回線ポートマッパーモジュール１１０と同様に動作してもよく、フレームを、たとえば、標準ＥｔｈｅｒｎｅｔＭＡＣ／ＰＣＳ Ｔｘ１０８に繋がっている、レートＣ_ｉのｃ個のビットシリアルインタフェース１１５の１つに転送してもよい。そして、フレームは標準に準拠したＰＨＹモジュールＴｘ１０４を介してクライアントに送られてもよい。上記の構成および特徴は例示的に記載したものであり、他の種類の構成および特徴が考えられ、本原理に従って使用されてもよい。

ここで図２を参照すると、データを送信するためのシステムおよび方法が、本原理の一実施形態によって例示的に示されている。一実施形態では、本原理によるＦｌｅｘ−ＥｔｈｅｒｎｅｔＭＡＣ／ＰＣＳの送信部２００は、標準Ｅｔｈｅｒｎｅｔレートとして、たとえば、Ｌ_ｉを使用する。フレームは、ＶＥＬマッパー１１４からＦｌｅｘ−ＥｔｈｅｒｎｅｔＭＡＣ／ＰＣＳ Ｔｘモジュール２００に送られてもよく、また、総レートＬ_ｉで動作している固定レートのＭＡＣＴｘモジュール２０２によって受信されてもよい。そして、フレームは、同じく固定レートのＲＳＴｘモジュール２０４に転送されてもよく、このモジュールは、ともに総レートＬ_ｉで、入力としてビットシリアルインタフェース２０３を受信し、ビットパラレルインタフェース２０５を出力してもよい。たとえば、後者は、Ｌ_ｉ＝４０Ｇｂ／ｓ用のＸＬＧＭＩＩインタフェースおよびＬ_ｉ＝１００Ｇｂ／ｓ用のＣＧＭＩＩインタフェースであってもよい。Ｌ_ｉが標準Ｅｔｈｅｒｎｅｔレートでない場合は、モジュール２０２、２０４およびインタフェース２０３、２０５は、非標準レートに合わせてカスタマイズされてもよいが、標準レートの場合と全く同じ原理に従ってもよい。

一実施形態では、物理符号化サブレイヤ（ＰＣＳ）モジュール２０７は、４０Ｇ／１００ＧのＥｔｈｅｒｎｅｔ標準８０２．３ｂａで指定されている機能の一部を維持するが、いくつかの改良を含んでもよい。パラレルインタフェース２０５から到着する着信文字は、ブロック２０８での、たとえば、６４Ｂ／６６Ｂ符号化を介して６６ビットのブロックに符号化され、次いで、ブロック２１０でスクランブルされてもよい。ただし、符号化およびスクランブルの前に、ブロック２０６でアイドル文字がすべて除去されてもよい。ここで、標準８０２．３ｂａによれば、ＲＳは連続するデータフレーム間にのみアイドル文字を配置してもよいことに留意されたい。残りの文字は、ブロック形式に符号化することが可能とされており、ノンアイドルブロックＦＩＦＯ（Ｎｏｎ−ＩｄｌｅＢｌｏｃｋ ＦＩＦＯ）２１２と呼ばれるバッファに転送されてもよい。このバッファ２１２は、６６ビットブロックに基づいて、ＦＩＦＯ方式で動作してもよい。中間バッファリングを行う理由は、マルチレーン方式が使用されてもよいからである。その点では、ＰＣＳによって作成されたブロックは、本来、ブロック２１６のラウンドロビン方式のｎ個の電気レーン２１８に分散されるように意図されてもよい。ここで、各レーンのレートはＬ_ｉ／ｎである。

一実施形態では、レートＲ_ｉ，ｊ≦Ｌ_ｉのＥｔｈｅｒｎｅｔ信号を生成できるようにするために、本原理によるＦｌｅｘ−Ｅｔｈｅｒｎｅｔ方式は、ラウンドロビン分散を使用するが、「アクティブ」レーンと見なされるα_ｉ，ｊ個のレーン間にのみである。
が成り立つ。本原理はすでに存在しているアイドル文字を利用し、それらのアイドル文字を除去して、有用なブロックのみがα_ｉ，ｊ個のアクティブレーンに与えられるようにする。有用なブロックとは、アイドル文字を含んでいないブロックである。同時に、追加ブロック挿入モジュール２１４は、バッファ２１２に待機しているブロックがないときはいつでも、ラウンドロビン分散機構２１６に「アイドルブロック」（たとえば、アイドル文字のみを含んだブロック）が与えられるようにしてもよい。これは、たとえば、実際のトラフィックレートがＲ_ｉ，ｊより低いという理由から、長いフレーム間ギャップが出現するときに起こると予想される。ブロック２１４に挿入されたアイドルブロックは、スクランブルされた形で提供されてもよいことに留意されたい。

すでに述べたように、Ｆｌｅｘ−Ｅｔｈｅｒｎｅｔ ＭＡＣ／ＰＣＳ Ｔｘモジュール２００のそれぞれは、入力をレートＬ_ｉで受信し、レートＲ_ｉ，ｊ≦Ｌ_ｉで出力してもよい。したがって、各ＶＥＬに宛てられ、ＭＡＣ／ＰＣＳＴｘ（ｉ，ｊ）によって処理されるトラフィックは、所定の値ｂより長いバースト期間で平均された場合に平均レートがＲ_ｉ，ｊを超えないようにするために、すでにクライアント側でシェーピングされている。この結果を達成するために、当技術分野で知られている任意のシェーピング手法（たとえば、トークンバケット方式）を使用することができる。前述したシェーピングの仮定によって、確実に無損失動作するために必要なバッファ２１２の最大サイズが確定される。言い換えれば、バッファ期間タイムフレームの期間に十分な数のアイドル文字が受信されることが保証され、少ない数の出力ＰＣＳレーン２１８を使用した正確な動作が可能になる。

一実施形態では、ラウンドロビン分散２１６のために、アラインメントマーカが使用されてもよく、アクティブレーンの数に応じて、より少ないレーンマーカ（０〜α_ｉ，ｊ−１の範囲）が使用される。物理媒体接続部（ＰＭＡ）２２０によって、ＰＣＳモジュール２００の各出力レーン２１８が確実に、ＰＨＹモジュールＴｘ２２６のｍ個の別々の入力レーン２２４に向けられるので、同じレーンマーカ範囲は、同じ回線ポートを共有する異なったＦｌｅｘ−ＥｔｈｅｒｎｅｔＰＣＳモジュールによって使用することができる。たとえば、ブロック２２５内のそれらに対応するレーンは、Ｆｌｅｘ−ＥｔｈｅｒｎｅｔＭＡＣ／ＰＣＳ Ｔｘ（１，１）２００からのみ発信されたデータを含んでもよい。一実施形態では、レーン多重化モジュール２２０を備えたＰＭＡは、ｐ個の継続的入力インタフェース２１９のセットと関連するシングル出力インタフェース２２５との間に適切な交差接続を設け、それぞれが、中間のｐ：１ビットマルチプレクサ２２２を介してｍ個のレーン２２４のうち１つに繋がるようにしてもよい。多重化率パラメータｐは、それぞれのレーン数によってｐ＝ｎ／ｍと決定されてもよい。

ここで図３を参照すると、データを受信するためのシステムおよび方法が、本原理の一実施形態によって例示的に示されている。一実施形態では、本原理によるＦｌｅｘ−ＥｔｈｅｒｎｅｔＭＡＣ／ＰＣＳ３００の受信部は、ＰＨＹモジュールＲｘ３２６のｎ／ｐ個のレーン３２４のサブセットである、複数のアクティブ出力レーン３２５に関連付けられ、各レーン３２５の信号は、ブロック３２２において、ＰＭＡモジュール３２０によってｐ個のビットストリームにビット多重化されてもよく、次いで、α_ｉ，ｊ個の出力インタフェース３１９に向けられ、出力インタフェース３１９は次に、適切なアクティブＰＭＡ出力レーン３１８に繋がっていてもよい。

一実施形態では、レーンのリオーダーおよびデスキュー３１６はＰＣＳ３０７によって行われてもよいが、同じＦｌｅｘ−ＥｔｈｅｒｎｅｔＭＡＣ／ＰＣＳ Ｒｘに属するレーンの間でのみ行われてもよい。着信ブロックはブロック３１０でデスクランブルされ、ブロック３０８で復号されてもよく、得られた文字がバッファに挿入されてもよい。ブロック３０２および３０４ならびにインタフェース３０３および３０５は、レートＬ_ｉ≧Ｒ_ｉ，ｊで動作してもよいので、アイドル文字挿入モジュール３１４は、レートＬ_ｉを維持するためのアイドル文字を挿入してもよい。ＲＳによって要求されるように、挿入されたアイドル文字が連続Ｅｔｈｅｒｎｅｔフレーム間にのみ配置されるように、「開始」および「終了」の文字が、キャラクタコンバイナーモジュール３０６によって識別されてもよい。

レートＬ_ｉのビットシリアル出力は、固定レートＲＳＲｘモジュール３０４への出力を提供するためのパラレル３０５に変換されてもよい。次に、このモジュール３０４はレートＬ_ｉのビットシリアルインタフェース３０３を使用して、同じくレートＬ_ｉで動作している固定レートＭＡＣＲｘモジュール３０２に出力してもよい。前述したように、対応するフレームは、どちらもレートＣ_ｉで動作しているクライアントポートマッパー１１２および対応するビットシリアルインタフェース１２１を使用して、クライアント側に転送されてもよい。上記構成を例示的に記載しているが、他の種類の構成が本原理に従って使用されてもよいことを考慮すべきである。

図４を参照すると、データ伝送４００のシステムおよび方法の上位ブロック／フロー図が、本原理の一実施形態に従って例示的に示されている。一実施形態では、システム４００は、１つ以上のプロセッサ４１０と、アプリケーション、モジュールおよびその他のデータを保存するためのメモリ４０６とを含む。システム４００は、観察用の１つ以上のディスプレイ４０８を含んでもよい。ディスプレイ４０８は、ユーザがシステム４００ならびにその構成要素および機能と対話できるようにしてもよい。これは、ユーザインタフェース４１２によってさらに容易にされてもよく、ユーザインタフェース４１２は、マウス、ジョイスティック、またはその他の周辺装置、またはユーザとシステム４００および／またはそのデバイスとの対話を可能にするコントロールを含んでもよい。システム４００の構成および機能が１つ以上のシステムまたはワークステーションに統合されてもよいことが理解されよう。

システム４００は、複数のタスクを行うように構成された複数のモジュール４０４の入力として使用することができる入力データ４０２を受信してもよい。システム４００は出力データ４１４を生成してもよく、一実施形態では、このデータは１つ以上のディスプレイデバイス４０８に表示されてもよい。上記の構成は例示的に示したものであり、他の種類の構成も本原理に従って使用されてもよいことを考慮すべきである。

図５を参照すると、データ伝送のシステムおよび方法のフロー図が、本原理の一実施形態に従って例示的に示されている。一実施形態では、ブロック５００で１つ以上の信号が入力として受信されてもよく、ブロック５０２でシングルクライアントＥｔｈｅｒｎｅｔ信号がマルチパラレル仮想Ｅｔｈｒｅｎｅｔリンク（ＶＥＬ）にマッピングされてもよい。ブロック５０４で、複数のアクティブ電気送信レーンが調整されてもよく、ブロック５０６でアイドル文字が除去されてもよい。ブロック５０８で中間ブロックバッファが使用されてもよく、ブロック５１０でアイドルブロック挿入が行われてもよい。ブロック５１２で電気レーン多重化が行われてもよく、マルチフレキシブルＥｔｈｅｒｎｅｔ信号がブロック５１４のシングル光トランシーバモジュール５０４に並列に出力されてもよく、ブロック５１６で、受信機による電気レーン多重分離が生じてもよい。

一実施形態では、ブロック５１４の後で中間文字バッファが使用されてもよく、ブロック５１６でアイドル文字挿入が生じてもよい。トランスポンダパラメータの制御は、本原理に従ってリモートコントローラおよび／またはローカルコントローラによって行われてもよい。本原理によるシステムおよび方法は、並列シングル光トランシーバモジュールにおいてマルチフレキシブルＥｔｈｅｒｎｅｔ信号のソフトウェア定義の伝送を達成し、それによって、スペクトル効率およびエネルギー効率の向上を達成しながら、同時に費用の節約および管理の簡素化を達成してもよい。一実施形態では、ステップ５００からステップ５１４が送信機で行われ、ステップ５１６からステップ５１８が受信機で行われてもよい。

前述の構成は、あらゆる点で説明的かつ例示的であって限定的ではないと理解すべきであり、本明細書に開示される発明の範囲は、発明を実施するための詳細な説明から決定されるのではなく、むしろ特許法が認める最大限の範囲にしたがって解釈される特許請求の範囲から決定されるべきである。出願書類の付録「追加情報」に追加情報が記載されている。ここに図示および記載された実施形態は本発明の原理の単なる説明であり、当業者が本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく様々な修正を実施してもよいことが理解される。当業者は、本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく、他の様々な特徴の組合せを実施することができる。このように本発明の態様を特許法により要求される詳細および独自性とともに記載したが、特許証によって保護される権利の主張および要望の対象は、添付された特許請求の範囲に記載される。

Claims (17)

1. 再構成可能かつフレキシブルなレートの共有レートマルチトランスポンダネットワークアーキテクチャに１つ以上の信号を収容することを含み、前記ネットワークアーキテクチャが、複数の回線側インタフェースおよび１つ以上のクライアント側インタフェースを備えた１つ以上のトランスポンダを含み、
   前記１つ以上のトランスポンダが、
   １つ以上の信号をマルチパラレル仮想Ｅｔｈｅｒｎｅｔリンクにマッピングし、
   前記１つ以上の信号からアイドル文字を除去し、
   中間ブロックバッファを使用して１つ以上の文字ブロックをバッファし、
   クライアント側インタフェースからトランスポンダに到着する、回線側の最大レートＬ _i の同じ出力ポートｉに宛てられ、ｋ個の独立したストリームまで分割される、１以上の上りＥｔｈｅｒｎｅｔフレームストリームを処理して、Ｅｔｈｅｒｎｅｔモジュールの入力／出力電気レーンの１つ以上の部分を活性化および非活性化し、各ストリームは
   の条件を満たすレートＲ _ij の送信パイプで搬送され、
   複数の独立信号によるシングル光トランシーバの共有を可能にするために、前記入力／出力電気レーンに対して前記１つ以上の信号を多重化および多重分離し、
   低レート伝送パイプでの伝送を可能にするために前記１つ以上の信号にアイドル文字のブロックを挿入するように構成されている、データ伝送の方法。
2. 前記１つ以上の信号がシングルクライアントＥｔｈｅｒｎｅｔ信号である、請求項１に記載の方法。
3. 前記入力／出力電気レーンの活性レーンのみが有効化される、請求項１に記載の方法。
4. 前記１つ以上のトランスポンダが、前記複数の回線側インタフェースから到着するＥｔｈｅｒｎｅｔフレームを、前記１つ以上のクライアント側インタフェースに向けて、レート調整が可能である再構成可能な数のＥｔｈｅｒｎｅｔ信号にマッピングするようにさらに構成されている、請求項１に記載の方法。
5. 前記１つ以上のトランスポンダが、前記１つ以上のクライアント側インタフェースのそれぞれから到着するＥｔｈｅｒｎｅｔフレームを、前記複数の回線側インタフェースに向けて、レート調整が可能である再構成可能な数のＥｔｈｅｒｎｅｔ信号にマッピングするようにさらに構成されている、請求項１に記載の方法。
6. 前記１つ以上のトランスポンダのパラメータが、リモートコントローラによって制御される、請求項１に記載の方法。
7. 高レートサブレイヤによるデータ送信を可能にするために、前記１つ以上のトランスポンダが、物理符号化サブレイヤでＥｔｈｅｒｎｅｔ信号にアイドル文字を挿入するように構成されている、請求項１に記載の方法。
8. 再構成可能かつフレキシブルなレートの共有レートマルチトランスポンダネットワークアーキテクチャ内に１つ以上のトランスポンダを含み、
   前記１つ以上のトランスポンダが、複数の回線側インタフェースと、１つ以上のクライアント側インタフェースとを含み、
   前記１つ以上のトランスポンダは、
   前記１つ以上のクライアント側インタフェースのそれぞれから到着する１つ以上の信号を、前記複数の回線側インタフェースに向けて、再構成可能な数のレート調整可能Ｅｔｈｅｒｎｅｔ信号にマッピングするように構成された１つ以上のマッパーであって、シングル光トランシーバモジュールが並列の複数のＥｔｈｅｒｎｅｔ信号によって前記複数の回線側インタフェースに対して共有され、前記複数のＥｔｈｅｒｎｅｔ信号がそれぞれ、１以上の上りＥｔｈｅｒｎｅｔフレームストリームが、クライアント側インタフェースからトランスポンダに到着し、回線側の最大レートＬ _i の同じ出力ポートｉに宛てられ、ｋ個の独立したストリームまで分割され、各ストリームが
   の条件を満たすレートＲ _ij の送信パイプで搬送される、異なるクライアントデータストリームからのトラフィックを含む、１つ以上のマッパーと、
   入力を受信するための１つ以上のビットシリアルインタフェースおよび１つ以上の電気レーンに出力を送るための１つ以上のビットパラレルインタフェースと、
   存在するアイドル文字を前記Ｅｔｈｅｒｎｅｔ信号から除去し、有用なブロックのみを前記１つ以上の電気レーンの活性化レーンに送るように構成されており、前記有用なブロックがアイドル文字を含まないブロックである、アイドル文字除去モジュールと、
   データのブロックをラウンドロビン方式で配信するように構成されているバッファであって、前記バッファ内に待機しているブロックがないときにアイドルブロックを挿入するように構成されたアイドルブロック挿入モジュールを含むバッファと、
   送信前に前記１つ以上の信号をスクランブルまたは符号化するように構成された１つ以上のスクランバーまたはエンコーダと、をさらに含む、送信機。
9. 前記１つ以上のマッパーが、仮想Ｅｔｈｅｒｎｅｔリンクマッパーである、請求項８に記載の送信機。
10. 前記１つ以上の信号がシングルクライアントＥｔｈｅｒｎｅｔ信号である、請求項８に記載の送信機。
11. 前記１つ以上の電気レーンの活性レーンのみが有効化される、請求項８に記載の送信機。
12. 前記１つ以上のトランスポンダが、前記１つ以上のクライアント側インタフェースのそれぞれから到着するＥｔｈｅｒｎｅｔフレームを、前記複数の回線側インタフェースに向けて、レート調整が可能である再構成可能な数のＥｔｈｅｒｎｅｔ信号にマッピングするようにさらに構成されている、請求項８に記載の送信機。
13. 前記１つ以上のトランスポンダのパラメータが、リモートコントローラによって制御される、請求項８に記載の送信機。
14. 再構成可能かつフレキシブルなレートの共有レートマルチトランスポンダのネットワークアーキテクチャ内に１つ以上のトランスポンダを含み、前記１つ以上のトランスポンダが、複数の回線側インタフェースと１つ以上のクライアント側インタフェースとを含み、
    前記１つ以上のトランスポンダは、
    １つ以上の電気レーンから活性レーンを使用して１つ以上の信号を受信するように構成された受信モジュールと、
    前記１つ以上の信号を多重分離するように構成された１つ以上のデマルチプレクサと、
    前記１つ以上の信号をデスクランブルまたは復号するように構成された１つ以上のデスクランバーまたはデコーダと、
    デスクランブルまたは復号された信号を受信するように構成されたバッファであって、連続するＥｔｈｅｒｎｅｔフレームの間に文字を挿入して伝送速度を維持するように構成された文字挿入モジュールを含むバッファと、をさらに含み、１以上の上りＥｔｈｅｒｎｅｔフレームストリームが、クライアント側インタフェースからトランスポンダに到着し、回線側の最大レートＬ _i の同じ出力ポートｉに宛てられ、ｋ個の独立したストリームまで分割され、各ストリームが
    の条件を満たすレートＲ _ij の送信パイプで搬送される、受信機。
15. 前記１つ以上の信号が、シングルクライアントＥｔｈｅｒｎｅｔ信号である、請求項１４に記載の受信機。
16. 前記１つ以上のトランスポンダが、前記１つ以上のクライアント側インタフェースのそれぞれから到着するＥｔｈｅｒｎｅｔフレームを、前記複数の回線側インタフェースに向けて、レート調整が可能である再構成可能な数のＥｔｈｅｒｎｅｔ信号にマッピングするようにさらに構成されている、請求項１４に記載の受信機。
17. 前記１つ以上のトランスポンダのパラメータが、リモートコントローラによって制御される、請求項１４に記載の受信機。