JP6355693B2 - フレーム処理回路およびマルチチャネル伝送システム - Google Patents

Description

本発明は、デジタルデータを格納したフレームを処理するフレーム処理回路および伝送するマルチチャネル伝送システムに関し、より詳細には、基幹通信網で用いられる通信規格である「光伝送網」（Optical Transport Network、OTN）に準拠したフレームを処理するフレーム処理回路および伝送するマルチチャネル伝送システムに関する。

現在の基幹通信網では、国際標準化機関である「国際電気通信連合−電気通信標準化部門」（International Telecommunication Union - Telecommunication Standardization Sector、ITU-T）が勧告した「光伝送網」（Optical Transport Network、OTN）という光伝送規格が、広く利用されている。OTNは、波長多重（Wavelength Division Multiplex、WDM）信号の管理を意識した監視制御系、イーサネット（登録商標）や同期デジタルハイアラーキ（Synchronous Digital Hierarchy、SDH）などの多様なクライアント信号を収容して透過的に転送するためのビットレートやマッピング方式などを規定している。（非特許文献１参照）

図１は、OTNのフレーム構造を説明する図である。なお、OTNフレームを構成する各種フレームの冒頭には、データを伝送する際に用いられるアドレス情報や各種監視信号を格納するオーバーヘッドが付与されるが、以下ではオーバーヘッドをＯＨと略し、ＯＨに格納されて伝送される情報や信号をＯＨ情報と略して説明する。OPUkフレーム１１０は、イーサネット（登録商標）やSDHなどのクライアント信号１００が収容されたペイロード領域１１２と、クライアント信号の収容情報を提供するＯＨであるOPUk（Optical Channel Payload Unit-k）OH領域１１４で構成される。OPUkフレーム１１０には、エンド・ツー・エンドのパス監視やパフォーマンスモニタのための信号を提供する（格納する）ＯＨであるODUk（Optical Channel Data Unit-k）OH１２４が付与され、ODUkフレーム１２０が構成される。ODUkフレーム１２０には、３Ｒ再生（Re-amplification, reshaping, retiming）ポイント間の信号伝送である光チャネルの伝送に必要な保守・運用機能のための信号を提供する（格納する）OTUk（Optical Channel Transport Unit-k）ＯＨ１３４と、前方誤り訂正（Forward Error Correction、FEC）機能を提供するためのコード１３６が付与され、OTUkフレーム１３０が構成される。

OTNには、複数のOTNフレームを１まとまりとし、この１まとまりのOTNフレームで所定のＯＨ情報を送信する機能が備わる。この所定のＯＨ情報の送信に用いられる複数のOTNフレームは「マルチフレーム」と呼ばれ、マルチフレームを構成する複数のOTNフレームを用いて所定のＯＨ情報を伝送することをマルチフレーム化と呼ぶ。

以下、複数のOPUk OHを用いて送信される「多重構造拡張子」（Multiplex Structure Identifier、MSI）を例にとり、マルチフレームの概念を説明する。

図２（ａ）は、図１で説明したOTNフレーム構造をより詳細に説明する図である。OTNフレームの冒頭１行目の１〜７列にはフレーム同期（Frame Alignment、FA）OH２３０が定義され、それに続く１行目の８〜１４列にはOTUk OH１３４が定義されている。２〜４行目の１〜１４列にはODUk OH１２４が定義されている。１〜４行目の１５〜１６列にはOPUk OH１１４が定義され、１〜４行目の１７〜３８２４列にはペイロード１１２が定義される。１〜４行目の３８２５〜４０８０列にはOTUk FECコード１３６が定義される。

図２（ｂ）は、OTNフレームにおけるFA OH２３０の構成を示している。FA OHは、最初の６バイト（OTNフレームの１行目１〜６列に相当）にフレーム同期信号（Frame Alignment Signal、FAS）２３２が定義され、それに続く１バイト（同１行目７列に相当）にマルチフレーム同期信号（Multi-Frame Alignment Signal、MFAS）２３４が定義されている。MFASはカウンタと同等のものであり、MFASの値（MFAS値）は、１つのOTNフレーム１３０を送信する度に０（ビット列で「0000 0000」）から２５５（同「1111 1111」）までインクリメントされて付与される。MFAS値は、２５５に達すると再び０に戻ってインクリメントされる。MFAS値が０のOTNフレームから同２５５番のOTNフレームまでの１まとまりは「マルチフレーム」を構成し得る。

図２（ｃ）は、OPUk OH１１４のより詳細な構成であって、特に複数のOPU4 OHを用いて送信されるOPU4 OHの情報の構成を示している。OPU4 OHの情報は、マルチフレーム化されて伝送されるＯＨ情報である。OTNフレームの１〜３行目の１５、１６列のそれぞれは、スタッフ制御（Justification Control、JC）バイトが定義されている。OTNフレームの４行目の１５列にはペイロード構造識別子（Payload Structure Identifier、PSI）が定義され、４行目の１６列にはOPUマルチフレーム識別子（OPU Multi-Frame Identifier、OMFI）が定義されている。１つのOTNフレーム１３０には、１つのPSI（１バイト、PSIバイトと呼ぶ）しか定義されていないが、１つのマルチフレームを構成する２５６個のOTNフレームで送信されるPSIバイトを集積することで、図２（ｃ）の右図に示したようなＯＨ情報（PSI（合計２５６バイト））が形成される。このように、２５６個のOTNフレームで構成されるマルチフレームを用いてマルチフレーム化されて伝送されるPSIは、ＯＨ情報の１つである。一方、OTNフレーム１３０のOPUk OH１１４には、カウンタとして動作するOMFIが定義される。OMFI２４６を構成する１バイトのうち、下位７ビットを用いて、OTNフレームの送信順に０（ビット列で「000 0000」）から７９（同「100 1111」）までの値がインクリメントされて付与される。すなわち、OMFIは、８０個のOTNフレームをもって１つのマルチフレームを構成する。

OPU4 OHの情報のうちで、MFAS２３４の値が２から８１までのOTNフレームのPSIバイトを集積することで得られる８０バイトは、多重構造拡張子（Multiplex Structure Identifier、MSI）２４４を構成する。MSIには、OPUkペイロード１１２にクライアント信号がどのように収容されているかを示す情報が格納されている。より詳細には、MSIの各バイトは、トリビュタスロット（TS）がOPUkペイロード１１２に配置されるかどうか、TSが配置される場合には当該TSのトリビュタリポートの番号（TSの宛先（TSに収容されたクライアントの番号））を示す。TSは、クライアント信号をマッピングしたトリビュタリユニットがさらにマッピングされるスロットである。

以上述べたとおり、OTNは、多様なクライアント信号を収容してネットワークを伝送する機能を提供しているが、クライアント信号の収容情報は、１マルチフレームから得られる８０バイトのMSIを用いてフレーム伝送装置間で共有される。送信側のフレーム伝送装置は、制御部から提供された８０バイトのMSIから図２（ｃ）の右図に記載された２５６バイトのＯＨ情報（OPU4 OHの情報）であるPSIを形成し、FA OHにおけるMFASの値が０に設定されるOTNフレームのPSIバイトに当該ＯＨ情報の１バイト目を、MFASの値が１に設定されるOTNフレームのPSIバイトに当該ＯＨ情報の２バイト目を、・・・MFASの値が２５５に設定されるOTNフレームのPSIバイトにＯＨ情報の２５６バイト目を、順次付与する。

他方、受信側のフレーム伝送装置は、受信したOTNフレームの各OHに基づいて、２５６バイトからなるPSI（ＯＨ情報であるOPU4 OHの情報（図２（ｃ）右））とそこに含まれる８０バイトのMSIを形成し、形成したMSIに基づき、OTNフレームからクライアント信号を分離する。

図３を参照してクライアント信号のOPU4への収容・分離方法を説明する。この処理は、フレーム伝送装置のOTNフレーマで行われる。クライアント信号１００は、スタッフオーバヘッド（不図示）が付加されて、光チャネルデータトリビュタリユニット4.ts（ODTU4.ts）に非同期にて収容される。８０系統までのODTU4.ts信号（１０２−１〜１０２−８０）は、OPU4フレーム１１０のペイロード１１２に割り当てられた８０個のトリビュタリスロット（TS1~80）のそれぞれに収容される。OPU4フレーム１１０は、OPU4オーバーヘッド１２４が付加されて、ODU4フレーム１２０のペイロードに収容される。

図４は、OPU4フレームにおけるTSの配置を示している。すなわち、８０個のOTNフレームからなるマルチフレーム（４×８０=３２０行）における、各行の１７〜３８１６列の領域に、８０個のTSがバイトインターリーブされて収容される。図４において、１７〜３８１６列の領域中の各バイトに付された数字は、TSの識別番号（１〜８０）を表している。なお、この８０個のOTNフレームからなるマルチフレームは、上述したOMFIで定義される。

図５は、OPU4フレームにおけるMSIの具体的な構成を表している。例えば、フレーム伝送装置のOTNフレーマは、同制御部から提供されたMSIに基づいて、クライアント信号をOTNフレームに収容し、ＯＨ情報（OPU4 OHの情報）であるPSIを形成し、OTNフレームの各PSIバイトに値を設定する。図５に示したMSIの１行目は、MFASの値が２に設定されるOTNフレームにおけるPSIバイト（４行１５列目のバイト）であり、TS1へのクライアント信号収容情報を表している。同様にして、MSIの２行目はMFASの値が３に設定されるOTNフレームのPSIバイトであり、同８０行目はMFASの値が８１に設定されるOTNフレームのPSIバイトである。MSI２４４を構成する各バイトは、図５の右端に記載されたTSへのクライアント信号収容情報を表している。MSIの各バイトの最初の１ビットには、対応するTSにクライアント信号が配置されているか否かを示す「Occupation」が設定される。Occupationの値が１のときはクライアント信号が配置されており、値が０のときはクライアント信号が配置されていないことを示している。MSIの各バイトの第２〜８番目のビットは、トリビュタリポート番号を表しており、対応するTSで転送されるODTU4.tsのポート番号を示す。トリビュタリポート番号は、各TSに収容されたクライアントの番号である。例えばPSI[2]のトリビュタリポート番号のクライアント信号はTS1に収容され、PSI[3]のトリビュタリポート番号のクライアント信号はTS2に収容される。

なお、MSIの各バイトの最初のビットの値（Occupation）が「０」の場合、当該バイトの第２〜８番目のビット（トリビュタリポート番号が設定されるビット）もオール「０」に設定される。すなわち、あるTSにクライアント信号が配置されていない場合、それに対応するMSIは「０」が設定される。

他方、受信側のフレーム伝送装置は、受信したOTNフレームからMSIを含むPSIを生成し、MSIのトリビュタリポート番号に従いTSに収容された各クライアント信号を抽出（分離）する。

また、ITU-Tは、OTNにおいて、クライアント信号を収容した１つの高速なＯＴＮフレームを、複数の低速なレーンを用いて分割して伝送する、バーチャルコンカチネーション技術を規定する。（非特許文献１参照）

図６は、ITU-Tが勧告したOTNで規定された、バーチャルコンカチネーション技術を用いて伝送されるOPUk-Xvフレームの構成を説明する図である。クライアント信号は、送信側のフレーム伝送装置が備えるフレーマの多重器により、図６の上部に示したOPUk-Xvフレームのペイロード領域に格納される。さらに、多重器から出力されたOPUk-Xvフレームは、送信側のフレーム伝送装置のフレーマが備える分割器へ入力され、OPUk-Xvフレームを、図６の下部に示すＸ個のOPUkフレームに分割する。例えばＸ＝３の場合、分割器は、OPUk-Xvフレームを１列ごとに分離し、３ｎ＋１列目（ｎ＝０，１，２・・・）を結合して１番目のOPUkフレーム（OPUk#1）を形成する。同様に、３ｎ＋２列目を結合して２番目のOPUkフレーム（OPUk#2）を、３ｎ＋３列目を結合して３番目のOPUkフレーム（OPUk#3）を形成する。Ｘ個に分割されたOPUkフレームは、それぞれODUk OHが付加されてODUkフレームが形成された後に、OTUk OHが付加されてOTUkフレームが形成される。各OTUkフレームは、異なる波長の光信号に変換され、例えば、多重されて受信側のフレーム伝送装置へ伝送される。

図６示したように、OPUk-Xvフレームから分割された各OPUk#xフレーム（x=1, 2, …）のＯＨには、１列４行目（OTUkフレームとした場合は１５列４行目に相当）の１バイトにPSIバイトが定義されている。このPSIバイトを１マルチフレーム分集積したPSIのなかに、MSIが含まれる。各OPUkフレームのMSIは、自身のペイロードに収容されているクライアント信号の収容情報を表している。受信側では、分割されて送信されたOPUkフレーム#X（X=1, 2, …）毎に、１マルチフレーム分のOPUkフレーム#XのPSIバイトを集積してMSIを含むPSIを形成し、形成したMSIのトリビュタリポート番号に従いTSに収容された各クライアント信号を抽出（分離）する。

International Telecommunication Union, "Interfaces for the optical transport network," Recommendation ITU-T G.709/Y.1331, 2012年2月

図７は、バーチャルコンカチネーション技術を用いてOPUk-Xvフレームを伝送するマルチチャネル伝送システムの構成を説明する図である。図７のマルチチャネル伝送システム５００は、少なくとも１つのフレーム伝送装置Ａ５２０と、少なくとも１つのフレーム伝送装置Ｂ５６０と、これらフレーム伝送装置を接続するネットワーク５４０とを備える。フレーム伝送装置ＡおよびＢはバーチャルコンカチネーション技術を実装したフレーム伝送装置である。通常、フレーム伝送装置はOTNフレームを送信する機能と受信する機能の双方を備えるが、説明の簡略化のため、フレーム伝送装置Ａ５２０は送信機能のみを備えた構成であり、フレーム伝送装置Ｂ５６０は受信機能のみを備えた構成であるとして説明する。

送信側のフレーム伝送装置Ａ５２０は、図６の上部に示した構成のOPUk-Xvフレームにクライアント信号を収容し、図６の下部に示した構成のOPUk#xフレーム（x=1, 2, …）に分割し、OPUk#xフレーム（x=1, 2, …）のそれぞれにODUk OHおよびOTUk OHを付加した電気信号のOTUkフレーム（OTNフレーム）を出力するOTNフレーマ（フレーム処理回路）５２２と、OTNフレーマ５２２から出力された電気信号のOTNフレームを光信号に変換する光送信器（TX）５２４と、複数の光送信器５２４から出力された波長の異なる光信号を波長多重する光波長多重（WDM）装置５２６とを備える。波長多重された光信号はネットワーク５４０へ送信される。

受信側のフレーム伝送装置Ｂ５６０は、ネットワーク５４０を介して受信した波長多重光信号を単一の波長の光信号に分離する光波長多重（WDM）装置５６６と、ネットワーク５４０を介して受信した単一の波長の光信号を電気信号のOTNフレーム（OTUkフレーム）に変換する光受信器（RX）５６４と、OTUkフレームからOPUk#xフレーム（x=1, 2, …）を抽出し、OPUk-Xvフレームを復元して、クライアント信号を分離するOTNフレーマ５６２とを備える。

図７に示すように、５つのクライアント信号#a〜#eがフレーム伝送装置Ａ５２０で多重化され、バーチャルコンカチネーション技術により３つのチャネルに分割されてフレーム伝送装置Ｂへ転送される例を想定する。フレーム伝送装置Ａ５２０のOTNフレーマ（フレーム処理回路）５２２は、クライアント信号#a〜#eを収容してOPUk-Xvフレームを形成し、さらに３つのフレームOPUk#1〜OPUk#3に分割する。分割されたフレームOPUk#1〜OPUk#3はそれぞれ異なる波長の搬送波光に重畳され、波長多重されてフレーム伝送装置Ｂ５６０へ伝送される。ここで、フレーム伝送装置Ａ５２０のOTNフレーマ５２２が形成したOPUk-Xvフレームは、図６に示したようにバイトインターリーブでOPUk#1〜OPUk#3に分割される。すなわち、図７の中央上部に示したように、各チャネルのいずれにも、クライアント信号#a〜#eの信号が配分される。フレーム伝送装置Ｂ５６０では、OPUk#1〜OPUk#3を多重してOPUk-Xvフレームを再構築した後、各クライアント信号#a〜#eを分離する。

ここで、OPUk#3を伝送するチャネルに異常が発生し、そのチャネルで伝送されるデータに多数のビット誤りが生じた場合を仮定する（図中、破線で表示された信号はビット誤りが生じた信号を示す）。図７から理解されるように、フレーム伝送装置Ｂ５６０のOTNフレーマ５６２が出力するクライアント信号#a〜#eは、いずれもビット誤りが生じたデータを含むことになる。

このように、バーチャルコンカチネーション技術によるマルチチャネル伝送では、１つのチャネルに異常が生じると、すべてのクライアント信号#a〜#eの伝送ができなくなる、という課題があった。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、複数のクライアント信号をインターリーブして複数のチャネルで伝送するマルチフレーム伝送における当該複数のチャネルのうちの一部のチャネルに生じた異常が、複数のクライアント信号のすべてに波及しないようにする、フレーム処理回路およびマルチフレーム伝送システムを提供することにある。

このような目的を達成するために、本発明の一態様は、フレーム処理回路である。フレーム処理回路は、複数のクライアント信号を多重化して第１のフレームを生成し、第１のフレームを分割してマルチチャネル伝送するための複数の第２のフレームを生成して出力する。フレーム処理回路は、第１のフレームにおける複数のクライアント信号の第１の配置を提供し、第１の配置を用いて第１のフレームおよび複数の第２のフレームを生成している間に、複数のチャネルの一部に異常が生じたことに応じて、複数のクライアント信号のうちの一部が上記複数のチャネルの一部に配置されないように、第１の配置を第２の配置に変更して、第２の配置を提供し、第２の配置を用いて前記第１のフレームおよび前記複数の第２のフレームを生成する、ように構成された、ことを特徴とする。

一実施形態では、複数のクライアント信号のうち優先度の高いクライアント信号を異常の生じていないチャネルで伝送するように、第１のフレームに収容する複数のクライアント信号の配置を変更することを特徴とする。複数のチャネルに対する異常が生じていないチャネルの割合に応じた数の複数のクライアント信号が予め設定された優先順位の順に選択される。

一実施形態では、複数のチャネルのうち少なくとも１つのチャネルに生じた異常は、第２のフレームのオーバーヘッドを介して受信側のフレーム処理回路から送信側のフレーム処理回路に通知される。

本発明の一態様は、上記フレーム処理回路を備えたフレーム伝送装置を含むマルチチャネル伝送システムである。

以上説明したように、本発明は、複数のクライアント信号をインターリーブして複数のチャネルで伝送するマルチフレーム伝送において、複数のチャネルのうちの一部のチャネルに異常が生じた場合であっても、当該障害が複数のクライアント信号のすべてに波及しないようにする、フレーム処理回路およびマルチフレーム伝送システムを提供することができる。

OTNのフレーム構造を説明する図である。 （ａ）はOTNフレーム構造をより詳細に説明する図であり、（ｂ）はOTNフレームにおけるFA OHの構成を示す図であり、（ｃ）は複数のOPU4 OHを用いて送信されるOPU4 OHの情報の構成を示す図である。 クライアント信号のOPU4への収容・分離方法を説明するための図である。 OPU4フレームにおけるトリビュタリスロット（TS）の配置を示す図である。 OPU4フレームにおけるMSIの具体的な構成を示す図である。 OPUk-Xvフレームの構成を示す図である。 マルチチャネル伝送システムの構成を説明する図である。 （ａ）は本発明の一実施形態に係るマルチチャネル伝送システムの構成を説明する図であり、（ｂ）は本発明の一実施形態に係るOTNフレーマ（フレーム処理回路）の構成を説明する図である。 OTNフレームのODUk-OHに含まれるFTFLメッセージの構成を示す図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。本実施形態に係るマルチフレーム伝送システムは、複数のクライアント信号をインターリーブして複数のチャネルでマルチフレーム伝送するシステムであり、マルチフレーム伝送における複数のチャネルのうちの一部のチャネルに生じた異常が生じた場合に、当該異常が複数のクライアント信号のすべてに波及しないようにする。マルチフレーム伝送システムを構成するフレーム処理回路は、複数のクライアント信号を多重化して第１のフレームを生成し、第１のフレームを分割してマルチチャネル伝送するための複数の第２のフレームを生成して出力する。フレーム処理回路は、複数のチャネルのうち少なくとも１つのチャネルに異常が生じたことを検知すると、複数のクライアント信号のうち優先度の高いクライアント信号を異常の生じていないチャネルで伝送するように、第１のフレームに収容する複数のクライアント信号の配置を変更することを特徴とする。

以下に例示するマルチフレーム伝送システムは、図６を参照して説明したバーチャルコンカチネーション技術を適用したものであり、第１のフレームをOPUk-Xvフレームとし、第２のフレームをOPUkフレームあるいはOPUkフレームが含まれるODUkまたはOTUkとしたものである。本実施形態においては、マルチフレーム伝送におけるOPUk-Xvフレームは３個（x=3）のOPUkフレームに分割するものとする。

図８（ａ）は、本実施形態に係るフレーム伝送装置を含むマルチフレーム伝送システムの構成を説明する図である。図８（ａ）のマルチフレーム伝送システム５００は、少なくとも１つのフレーム伝送装置Ａ５２０と，少なくとも１つのフレーム伝送装置Ｂ５６０と、これらフレーム伝送装置を接続するネットワーク５４０とを備える。フレーム伝送装置ＡおよびＢはバーチャルコンカチネーション技術を実装したフレーム伝送装置である。通常、フレーム伝送装置はOTNフレームを送信する機能と受信する機能の双方を備えるが、説明の簡略化のため、フレーム伝送装置Ａ５２０は送信機能のみを備えた構成であり、フレーム伝送装置Ｂ５６０は受信機能のみを備えた構成であるとして説明する。

送信側のフレーム伝送装置A５２０は、OTNフレーマ（フレーム処理回路）５２２と、OTNフレーマ５２２から出力された電気信号のOTNフレームを光信号に変換する光送信器（TX）５２４と、複数の光送信器５２４から出力された波長の異なる光信号を波長多重する光波長多重（WDM）装置５２６とを備える。波長多重された光信号はネットワーク５４０へ送信される。

受信側のフレーム伝送装置Ｂ５６０は、ネットワーク５４０を介して受信した波長多重光信号を単一の波長の光信号に分離する光波長多重（WDM）装置５６６と、ネットワーク５４０を介して受信した単一の波長の光信号を電気信号のOTNフレーム（OTUkフレーム）に変換する光受信器（RX）５６４と、OTUkフレームからOPUk#xフレーム（x=1, 2, …）を抽出し、OPUk-Xvフレームを復元して、クライアント信号を分離するOTNフレーマ５６２とを備える。

送信側のフレーム伝送装置Ａ５２０のOTNフレーマ（フレーム処理回路）５２２は、入力された複数のクライアント信号#a~#eを、図６の上部に示したペイロード（OPUk-Xペイロード）に収容し、必要なOHを付与して、OPUk-Xvフレーム（第１のフレーム）を生成する。さらに、OPUk-Xvフレームをバイトインターリーブして、図６の下部に示した構成のOPUk#x（x=1, 2, …）に分割し、OPUk#xフレームのそれぞれにODUk OHおよびOTUk OHを付加した電気信号のODUkフレームおよびOTUkフレーム（第２のフレーム）を並列出力する。

光送信器（TX）５２４は、OTNフレーマ５２２から出力された電気信号のOTNフレームを光信号に変換する。

光波長多重（WDM）装置５２６は、複数の光送信器５２４から出力された波長の異なる光信号を波長多重してネットワーク５４０へ送信する。OPUk#x（x=1, 2, …）は、それぞれ異なる波長の光信号に変換され、光波長多重（WDM）装置５２６で波長多重され、伝送路に送出される。

受信側のフレーム伝送装置Ｂ５６０の光波長多重（WDM）装置５６６は、ネットワーク５４０を介して受信した波長多重光信号を単一の波長の光信号に分離する。

光受信器（RX）５６４は、ネットワーク５４０を介して受信した単一の波長の光信号を電気信号のOTNフレーム（OTUkフレーム）に変換する。

OTNフレーマ５６２は、OTUkフレーム、ODUkから（第２のフレーム）、OPUk#x（x=1, 2, …）フレームを抽出し、OPUk-Xvフレーム（第１のフレーム）を復元して、クライアント信号#a~#eを分離し、出力する。

図８（ｂ）は、本実施形態に係るOTNフレーマの構成を説明する図である。なお、図８（ａ）の説明と異なり、普遍的な実装態様では、OTNフレーマはクライアント信号の収容機能と分離機能の双方を搭載する。従って、図８（ｂ）では、上記収容機能と分離機能の双方を搭載したOTNフレーマ（５２２，５６２）の構成を記載している。

OTNフレーマ（５２２，５６２）は、光受信器５６４の各々から電気信号のOPUkフレームを含むOTNフレームを受信し、OPUkフレーム間の位相差を吸収してOPUk-Xvフレームを復元する復元器５９４と、OPUk-Xvフレームを格納する受信バッファ５８６と、受信バッファ５８６に格納されたOPUk-Xvフレームを受け取り、クライアント信号を分離する分離器５８８と、クライアント信号を受信してOPUk-Xvフレームのペイロードに格納し、所定のＯＨを付与してOPUk-Xvフレームを出力する多重器５８４と、OPUk-Xvフレームをx個に分割して、電気信号のx個のOTUkフレーム（OTNフレーム。OPUkフレームを含む。）を光送信器５２４に出力する分割器５９２と、収容処理のために多重器５８４へMSIを提供し、また分離処理のためのMSIを分離器５８８へ提供する制御部５８２とを備える。受信バッファ５８６は、受信したOTNフレームに含まれる各種OH（OTUk OH、ODUk OH、OPUk OH、OPUk-XvフレームOHなど）を格納する。

また、OTNフレーマ（５２２，５６２）は、クライアント信号#a~#eに関連付けられた優先順位を格納する記憶部５９６を備える。

制御部５８２は、マルチチャネル伝送における複数のチャネルの各々について異常が通知されたかどうかを決定する。例えば、制御部５８２は、受信バッファ５８６に格納されたOPUk-Xvフレームを構成するOPUkフレーム１３０を含むODUkフレーム（第２のフレーム）のODUk OH１２４からFTFLメッセージ２６０（図２）により、マルチチャネル伝送における複数のチャネルの各々について異常が通知されたかどうかを決定する。FTFLメッセージ２６０については後述する。

制御部５８２は、複数のチャネルのいずれかに異常が通知されたと決定した場合、記憶部５９６に格納された優先順位に基づいて、OPUk-Xvフレーム（第１のフレーム）に収容するクライアント信号#a〜#eの配置を変更する。この配置の変更により、優先度の高いクライアント信号が、異常が通知されたチャネル（例えば、チャネル#3）で伝送されないように、OPUk-Xvフレーム（第１のフレーム）に収容されるようになる。制御部５８２は、変更後のクライアント信号の配置に対応するMSIを生成し、収容処理のために多重器５８４へ提供する。

分割器５９２は、クライアント信号が収容されたOPUk-Xvフレーム（図６上部）を受信し、OPUk#xフレーム（x=1, 2, …）に分割し（図６下部）、OPUk#xフレーム（x=1, 2, …）のそれぞれにODUk OHおよびOTUk OHを付加した電気信号のOTUkフレーム（OTNフレーム）を出力する。各OTNフレームは、対応する光送信器５２４へ供給されて、波長の異なる光信号に変換され、他の光信号とともに波長多重されて伝送される。図６を参照して説明したように、各OPUk#xフレームの１列４行目（OTUkフレームとした場合は１５列４行目に相当）の１バイトにPSIバイトが定義されている。このPSIバイトを１マルチフレーム分集積したPSIのなかに、MSIが含まれる。各OPUk#xフレームのMSIは、自身のペイロードに収容されているクライアント信号の収容情報を表す。また、OTUk OHには、FIFLメッセージ（図２（ａ））が含められる。

復元器５９４は、複数のOPUk#xフレーム（x=1, 2, …）の位相差を吸収してフレーム同期を調整するためのバッファ（不図示）を備え、フレーム同期を調整した複数のOPUk#xフレームから１つのOPUk-Xvフレーム（図６上部）を復元する。復元器５９４は、フレーム同期の情報（同期情報）を供給する。同期情報は、復元器５９４における複数のOPUk#xフレームの同期の調整が成功したか、失敗したか（いわゆる同期外れが生じたか）を示す。同期情報は、同期の調整に失敗したことを明示的または暗示的に示すように、失敗したことのみを示すように、または成功したことのみを示すように構成してもよい。また、同期情報により、異常が生じた（同期の調整に失敗した）ことが示されたOPUk#xフレームについては、対応するODUk OHにFIFLメッセージに異常が生じた旨を示す値が設定される。

（収容処理）
送信側のフレーム伝送装置Ａ５２０のOTNフレーマ５２２の多重器５８４は、クライアント信号を受信してOPUk-Xvフレーム（図６上部）のペイロードに格納し、所定のＯＨを付与してOPUk-Xvフレームを出力する。OTNフレーマ５２２の分割器５９２は、クライアント信号が収容されたOPUk-Xvフレーム（図６上部）を受信し、OPUk#xフレーム（x=1, 2, …）に分割し（図６下部）、OPUk#xフレーム（x=1, 2, …）のそれぞれにODUk OHおよびOTUk OHを付加した電気信号のOTUkフレーム（OTNフレーム）を出力する。このとき、各OPUk#xフレームの１列４行目（OTUkフレームとした場合は１５列４行目に相当）の１バイトにPSIバイトが定義され、当該OPUk#xフレームのPSIがマルチフレーム化されて伝送されるようにする。

送信側のフレーム伝送装置Ａ５２０の光送信器５２４は、それぞれOPUk#xフレームを波長の異なる光信号に変換し、光波長多重装置５２６で他の光信号とともに波長多重する。

（分離処理）
本実施形態の分離処理では、受信側のフレーム伝送装置Ｂ５６０のOTNフレーマ５６２の復元器５９４は、光受信器５６４−１，２・・・からそれぞれOPUk#xフレーム（x=1, 2, …）を受信し、これら複数のOPUk#xフレームの位相差がなくなるように調整して（同期させて）、１つのOPUk-Xvフレームを復元する。復元したOPUk-Xvフレームは順次、受信バッファ５８６へ供給される。例えば、各OPUk#xフレーム（OTNフレーム）のFA OHを用いて同期を試みる。

受信側のフレーム伝送装置Ｂ５６０のOTNフレーマ５６２の受信バッファ５８６は、受信したOPUk-Xvフレーム（のOH）を順次格納し、OTNフレーマの制御部５８２は、受信バッファ５８６に格納されたOPUk-XvフレームからX個のOPUkフレームに対応するすべてのPSIバイトを順次受け取り、１マルチフレーム分を集積してMSIを含むPSIを形成していく。

OTNフレーマ５６２の分離器５８８は、制御部５８２から提供されたMSIに基づき、受信したマルチフレームに含まれるOTNフレームからクライアント信号を分離して出力する。

（収容位置変更処理）
フレーム伝送装置Ａ５２０のOTNフレーマ（フレーム処理回路）５２２は、OPUk#x（Xx=1, 2, ・・・）フレームをそれぞれ伝送する複数のチャネルのうちのいずれか（例えば、３つのチャネルのうちチャネル#3（OPUk#3を伝送するチャネル））に異常が生じたことを検知すると、複数のクライアント信号#a〜#eのうちより優先度の高いクライアント信号がチャネル#3で伝送されないように、OPUk-Xvフレームに収容するクライアント信号#a〜#eの配置を変更する。

３つのチャネルのうち１つのチャネルに異常が生じた場合、異常の生じていないチャネルは全チャネルの２／３に相当する。そこで、優先度が上位２／３以内のクライアント信号を、チャネル#1、#2（OPUk#1, OPUk#2を伝送するチャネル）に割り当てるようにすればよい。５つのクライアント信号のうち上位２／３に相当するものは、（５＊２／３＝３．３３・・・）の計算から上位３位までのクライアント信号#a〜#cである。そこで、図８（ａ）の中央上部に示すように、クライアント信号#a〜#cはチャネル#1、#2を伝送するフレームOPUk#1, OPUk#2に含まれるよう（クライアント信号#d〜#eはチャネル#3を伝送するフレームOPUk#3に含まれるよう）、OPUk-Xvフレームへの収容配置を変更する。全チャネルに対する異常が生じていないチャネルの割合に応じた数のクライアント信号が高優先度から順に選択され、異常が生じていないチャネルで伝送されるフレームに割り当てられるようになる。

OPUk-Xvフレームの収容配置変更は、OPUk-XvフレームのOPUk-Xv OHで転送されるMSIの値を変更することで行えばよい。フレーム伝送装置Ｂ５６０のOTNフレーマ５６２は、受信したOPUk-Xvフレームから生成されるMSIを参照して、ペイロードに収容されているクライアント信号を分離する。

このような収容配置の変更を行うことにより、優先度の高いクライアント信号#a〜#cは、異常が生じていないチャネル#1, #2を用いて伝送されるようになる。一方、優先度の低いクライアント信号#d, #eは、その多くがチャネル#3で伝送されるようになる。従って、複数のチャネルのうち少なくとも１つのチャネルに異常が生じたとしても、優先度の高い一部のクライアント信号は少なくとも伝送することができるようになる。すなわち、クライアント信号の優先度に応じてその一部を救済することができるようになる。

なお、チャネルの一部に異常が生じている間、変更後の収容配置(MSI)が、制御部５８２から多重器５８４へ提供されるようにしてもよい（異常が回復した後は、変更前の収容配置(MSI)が制御部５８２から多重器５８４へ提供されるようにしもよい）。

（チャネル異常の通知）
受信側のフレーム伝送装置Ｂ５６０は、複数のチャネルのうち少なくとも１つのチャネルに異常が生じたことを検知すると、「異常が生じているチャネル」の情報を既知の手段でフレーム伝送装置Ａ５２０のOTNフレーマに通知する。

ここで、異常を通知する既知の手段の例として、例えばOTNフレームのODUk-OH（OPUk-XvフレームのOPUk-Xv OH）に含まれるFTFL（Fault Type and Fault Location、故障タイプと故障位置）メッセージを用いて通知するようにしてもよい。通常、フレーム伝送装置Ａ５２０とフレーム伝送装置Ｂ５６０は、それぞれが送信機能と受信機能を具備し、双方向で通信可能となるよう接続される。そこで、フレーム伝送装置Ｂ５６０のOTNフレーマ５６２は、ネットワーク５４０の光伝送路を介して、FTFLメッセージを用いてフレーム伝送装置Ａ５２０のOTNフレーマ５２２に対して、異常が生じているチャネル情報を通知するようにしてもよい。図２（ａ）に示すように、FTFLメッセージは、OTNフレーム（OTUkフレーム１３０）の１４列２行目（ODUk OHの一部）に位置するバイトで伝達される。

図９は、OTNフレーム１３０のODUk-OH１２４の一部に含まれるFTFLメッセージの構成を示す図である。FTFLメッセージは、マルチフレーム化されて送信されるものであり、２５６バイトで構成される。FTFLメッセージの前半（０−１２７）が前方フィールド、後半（１２８−２５５）が後方フィールドとして定義されている。前方および後方フィールドは、(1)１バイトの故障タイプ表示フィールド、(2)８バイトのオペレータ識別子フィールド、(3)１１８バイトのオペレータ特定フィールドで構成される。そのうち、(3)オペレータ特定フィールドは、オペレータが独自に利用できる領域であるため、この領域を用いて、異常が生じているチャネルの情報を通知するようにしてもよい。あるいは、故障タイプ表示フィールドに信号不良または信号劣化を示すコードが含められている場合に、フレーム伝送装置Ａ５２０のOTNフレーマ５２２は、当該チャネルに異常が生じていると決定してもよい。

以上説明したように、本実施形態に係るフレーム処理回路およびこれを含むマルチフレーム伝送システムによれば、複数のクライアント信号をインターリーブして複数のチャネルで伝送するマルチフレーム伝送における当該複数のチャネルのうちの一部のチャネルに生じた異常が、複数のクライアント信号のすべてに波及しないようにすることが可能になる。また、本実施形態に係るフレーム処理回路およびこれを含むマルチフレーム伝送システムによれば、複数のチャネルのうち少なくとも１つのチャネルに異常が生じたとしても、クライアント信号の優先度に応じてその一部を救済することができる。

１００ クライアント信号
１０２ ＯＤＴＵｋ.ts
１１０ ＯＰＵｋフレーム
１１２ ＯＰＵｋペイロード
１１４ ＯＰＵｋオーバーヘッド
１２０ ＯＤＵｋフレーム
１２４ ＯＤＵｋオーバーヘッド
１３０ ＯＴＵｋフレーム
１３４ ＯＴＵｋオーバーヘッド
１３６ ＯＴＵｋＦＥＣ
２３０ フレーム同期（ＦＡ）オーバーヘッド
２３２ フレーム同期信号（ＦＡＳ）
２３４ マルチフレーム同期信号（ＭＦＡＳ）
２４２ ペイロード構造識別子（ＰＳＩ）
２４４ 多重構造拡張子（ＭＳＩ）
２４６ ＯＰＵマルチフレーム識別子（ＯＭＦＩ）
２６０ 故障タイプと故障位置（ＦＴＦＬ）メッセージ
５００ マルチチャネル伝送システム
５２０，５６０ フレーム伝送装置
５２２，５６２ ＯＴＮフレーマ（フレーム処理回路）
５４０ ネットワーク
５２４ 光送信器
５２６，５６６ 光波長多重装置
５６４ 光受信器
５８２ 制御部
５８４ 多重器
５８６ 受信バッファ
５８８ 分離器
５９２ 分割器
５９４ 復元器
５９６ 記憶部

Claims (4)

1. 複数のクライアント信号を多重化して第１のフレームを生成し、前記第１のフレームを分割して複数のチャネルで伝送するための複数の第２のフレームを生成して出力するフレーム処理回路であって、
   前記第１のフレームにおける前記複数のクライアント信号の第１の配置を提供し、
   前記第１の配置を用いて前記第１のフレームおよび前記複数の第２のフレームを生成している間に、前記複数のチャネルの一部に異常が生じたことに応じて、前記複数のクライアント信号のうちの一部が前記複数のチャネルの一部に配置されないように、前記第１の配置を第２の配置に変更して、前記第２の配置を提供し、前記複数のクライアント信号のうちの一部は、前記複数のチャネルに対する異常が生じていないチャネルの割合に応じて、前記複数のクライアント信号に予め設定された優先順位の順に選択され、
   前記第２の配置を用いて前記第１のフレームおよび前記複数の第２のフレームを生成する、
   ように構成された、ことを特徴とするフレーム処理回路。
2. 前記異常は、前記第２のフレームのオーバーヘッドを用いて前記フレーム処理回路に通知される、ことを特徴とする請求項１に記載のフレーム処理回路。
3. 複数のクライアント信号を多重化して第１のフレームを生成し、前記第１のフレームを分割して複数の第２のフレームを生成し、前記複数の第２のフレームを複数のチャネルで伝送するマルチチャネル伝送システムであって、
   送信側のフレーム処理回路が、
   前記第１のフレームにおける前記複数のクライアント信号の第１の配置を提供し、
   前記第１の配置を用いて前記第１のフレームおよび前記複数の第２のフレームを生成して出力している間に、前記複数のチャネルの一部に異常が生じたことに応じて、前記複数のクライアント信号のうちの一部が前記複数のチャネルの一部に配置されないように、前記第１の配置を第２の配置に変更して、前記第２の配置を提供し、前記複数のクライアント信号のうちの一部は、前記複数のチャネルに対する異常が生じていないチャネルの割合に応じて、前記複数のクライアント信号に予め設定された優先順位の順に選択され、
   前記第２の配置を用いて前記第１のフレームおよび前記複数の第２のフレームを生成して出力する、
   ように構成された、ことを特徴とするマルチチャネル伝送システム。
4. 前記異常は、前記第２のフレームのオーバーヘッドを用いて、対向する受信側のフレーム処理回路から、前記送信側のフレーム処理回路に通知される、ことを特徴とする請求項３に記載のマルチチャネル伝送システム。

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