JPWO2008035769A1 - 多重伝送システムおよび多重伝送方法 - Google Patents

Abstract

クライアント信号に管理用オーバーヘッドを付加し、当該クライアント信号をトランスペアレントに収容または多重化して伝送する多重伝送システムが提供される。当該多重伝送システムは、他のクライアント信号に対してビットレートが整数倍または整数分の１でないクライアント信号を含む、ビットレートが異なる複数のクライアント信号を収容し、各クライアント信号のビットレートが他のクライアント信号に対して整数倍または整数分の１となるように前記複数のクライアント信号の一部または全てに対してレート調整を行う。

Description

本発明は、互いにビットレートが異なり、更に互いにビットレートが整数倍または整数分の１でない信号を含む複数のクライアント信号をトランスペアレントに効率良く収容および多重化して伝送する光伝送システムに関する。

光伝送システムにおいては既存のサービス信号を多重化するためのディジタルハイアラーキとして、ＳＤＨ(Synchronous Digital Hierarchy)が国際的に標準化されている。米国では、ＳＤＨと同様のＳＯＮＥＴ(Synchronous Optical Network)がスタンダードとなっている。

現在の光伝送システムは、ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨ仕様に準拠した光伝送システムが主流となっており、これまで世界中に大量導入されている。近年、インターネットトラヒックの爆発的増大に対応可能である波長多重伝送（ＷＤＭ）方式を前提とし、ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴのみならずＡＴＭ、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）など多様なクライアント信号をトランスペアレントに伝送するプラットフォームとして、Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｎｅｔｗｏｒｋ（ＯＴＮ）（例えば、非特許文献１参照）が標準化されており、今後の光伝送システムの主流となる見込みである。

ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨやＯＴＮのクライアント信号は、ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨ信号が前提であり、ＯＴＮのクライアント信号ビットレートとしては２．４８８，９．９５３，３９．８１３Ｇｂｉｔ／ｓが定義されていて、これらは４倍単位に増加している。

しかしながら、近年、爆発的に普及してきているＥｔｈｅｒｎｅｔ信号のビットレートは４倍単位で速度上昇していない。更に当該Ｅｔｈｅｒｎｅｔ信号のビットレートは整数倍の上昇でもない。１ギガビットイーサ（１ＧｂＥ）の信号は、１．２５Ｇｂｉｔ／ｓであり、１０ギガビットイーサ（１０ＧｂＥ）ＬＡＮ−ＰＨＹ信号は１０．３１２５Ｇｂｉｔ／ｓである。

今後、通信キャリアのクライアント信号として、１０ＧｂＥが主流となると見込まれている。さらに、遠隔地に点在するＬＡＮ環境をＬＡＮ−ＰＨＹでそのまま接続したいという要求が高まっている。また、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ信号では、プリアンブルやインターフレームギャップ（ＩＦＧ）をＩＥＥＥ規格とは異なる独自仕様で使用しているユーザや装置ベンダが存在する（例えば、非特許文献２参照）。

このため、キャリアネットワークには、ビットレートが整数倍でない幾つかのＥｔｈｅｒｎｅｔ信号に対して、フレーム以外のプリアンブルやＩＦＧも含めた信号全体をトランスペアレントに転送することが要求される。

ＧｂＥなどの高速データ系信号を既存ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨやＯＴＮネットワークにトランスペアレントに収容して伝送する技術として、帯域を柔軟に変更できるバーチャルコンカチネーション技術がある。Ｇｂｉｔ／ｓ級の高速データ系信号に対しても高い信頼性を実現するため、バーチャルコンカチネーションを用いて高速信号にも対応可能な無瞬断切替装置が実用化されている（例えば、非特許文献３参照）。

図１に従来技術における伝送システムの一例を示す。クライアント信号はＳＤＨパスオーバーヘッドのＨ４バイトによるマルチフレームを組んだＳＤＨバーチャルコンテナ（ＶＣ−３／４）に振り分けられる。送信部１は、各ＶＣ信号を分岐する。分岐されたＶＣ信号は現用系の伝送路と予備系の伝送路で伝送される。受信部２は、現用系と予備系とでマルチフレームを用いて信号の遅延調整を行い、どちらか一方を選択する。

さらに、受信側において、マルチフレームカウンタ値により、ＶＣ信号の順番を認識して、元のクライアント信号の復元を行う。また、図１に示す伝送システムにおいて、バーチャルコンカチネーションを用いて生成されたＳＤＨ信号をＯＴＮに収容することでＯＴＮによる転送も可能となる。このようにして、１０ＧｂＥ−ＬＡＮ−ＰＨＹを含む高速信号を柔軟に収容し、トランスペアレントに転送することができる。
ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．７０９ Haruhiko Ichino,Kazuhiko Terada,KenjiKawai,Osamu Ishida,Keishi Kishine,Noboru Iwasaki,"ENHANCED NETWORK SIGNALING FOR 10 GIGABIT ETHERNET TO ACHIEVE A LAN-WAN SEAMLESS INTERFACE AND ITS IMPLEMENTATION IN THE PHY-LSI/TRANSCEIVER MODULE",International Journal of HighSpeed Electronics and Systems,Vol.15, No.3(2005)667-704,World Scientific Publishing Company 須藤篤史、織田一弘、電子情報通信学会総合大会、Ｂ−１０−６７，２００２

キャリアネットワークを構築しているＳＯＮＥＴ／ＳＤＨやＯＴＮシステムでは、クライアント信号のビットレートはＳＯＮＥＴ／ＳＤＨ系列のビットレートを前提としている。１０ＧｂＥ−ＬＡＮ−ＰＨＹ信号のビットレートは、１０．３１２５Ｇｂｉｔ／ｓであり、ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨの９．９５３２８Ｇｂｉｔ／ｓよりも高い。

このため、バーチャルコンカチネーション技術を用いて１０ＧｂＥ−ＬＡＮ−ＰＨＹ信号をトランスペアレントに収容する場合には、キャリアの波長多重ネットワークではそれを１０．７Ｇｂｉｔ／ｓＯＴＮ信号に収容できず複数波長を用いる必要がある。また、４３．０Ｇｂｉｔ／ｓＯＴＮ信号に収容する場合でも１０ＧｂＥ−ＬＡＮ−ＰＨＹ信号を３つしか収容できない。

従って、キャリアネットワークの波長リソースの利用効率が低くなる。また、キャリアネットワークでは、経済的にＥｔｈｅｒｎｅｔ信号のトランスペアレント転送を実現することが望まれるため、１０ＧｂＥ信号のみならず、１ＧｂＥ信号もトランスペアレントに収容および多重化し、１波長当りの収容クライアント信号を増加させることが望ましい。

本発明は、１ＧｂＥや１０ＧｂＥ等の、互いにビットレートが異なり、互いにビットレートが整数倍または整数分の１でない複数のクライアント信号を効率良く収容および多重化して伝送可能な光伝送システムを実現することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、クライアント信号に管理用オーバーヘッドを付加し、当該クライアント信号をトランスペアレントに収容または多重化して伝送する多重伝送システムであって、他のクライアント信号に対してビットレートが整数倍または整数分の１でないクライアント信号を含む、ビットレートが異なる複数のクライアント信号を収容し、各クライアント信号のビットレートが他のクライアント信号に対して整数倍または整数分の１となるように前記複数のクライアント信号の一部または全てに対してレート調整を行う多重伝送システムとして構成できる。

このように、クライアント信号を互いに整数倍または整数分の１となるようビットレート調整を行うことで、多重化が可能となり、ビットレートが異なる複数のクライアント信号を柔軟に収容することができる。

例えば、クライアント信号が１ＧｂＥ信号および１０ＧｂＥ信号の場合には、１ＧｂＥ信号は１．２５Ｇｂｉｔ／ｓであり、１０ＧｂＥ信号は１０．３１２５Ｇｂｉｔ／ｓであり、互いに整数倍のビットレートとなっていない。１ＧｂＥ信号に対して６６／６４のレート調整を行うことにより、１０ＧｂＥ信号のビットレートの８分の１のビットレートと一致させることで、時分割８多重化を簡易な構成にて実現できる。

例えば、前記レート調整をクライアント信号に管理用オーバーヘッドを付加する前に行う。管理用オーバーヘッドを付加する前にレート調整を行うことで、各クライアント信号に管理用オーバーヘッドを付加した信号は互いにビットレートが整数倍になっており、簡易な多重化構成を実現できる。

あるいは、前記レート調整を、クライアント信号に管理用オーバーヘッドを付加した信号を多重化する際に前記管理用オーバーヘッドを付加した信号の一部または全てに行うこともできる。このときに、低速クライアント信号をビットレートが高い高速クライアント信号と多重化する際に、前記低速クライアント信号に管理用オーバーヘッドを付加した信号の多重信号のビットレートが、前記高速クライアント信号に管理用オーバーヘッドを付加した信号のビットレートと一致するようにレート調整を行うこともできる。

これによれば、多重化を行う場合にのみビットレート調整を行うことにより、多重化を行わない信号のビットレートを低く抑えることができ、装置のハードウェアや伝送特性に関して余裕ができる。

あるいは、高速クライアント信号に付加する管理用オーバーヘッドを低速なクライアント信号に付加する管理用オーバーヘッドの量だけ増加させることができる。

このように、高速クライアント信号に付加する管理用オーバーヘッドを増加させることで、低速クライアント信号に管理用オーバーヘッドを付加した多重化した信号にさらに管理用オーバーヘッドを付加した信号と高速クライアント信号に管理用オーバーヘッドを付加した信号のビットレートとが一致し、どちらの収容方法であっても同一ビットレートで扱うことができる。さらに、低速クライアント信号の管理用オーバーヘッドを含めたトランスペアレント多重化が可能となる。

このように、本発明の実施形態によれば、前記クライアント信号として１ギガビットイーサ信号または１０ギガビットイーサ信号を含む複数のクライアント信号を収容するができる。すなわち、高速データ系インタフェースとして、主流となっている１ギガビットイーサ信号と１０ギガビットイーサ信号とを同時にトランスペアレントに収容および多重化することができる。

このときに、前記クライアント信号としてビットレート１０３．１２５Ｇｂｉｔ／ｓのクライアント信号を収容することができる。これにより、クライアント信号として、１０ギガビットイーサ信号の１０倍のビットレートを持つ信号を収容することで、１０ギガビットイーサ信号と１０３．１２５Ｇｂｉｔ／ｓ信号との間の多重化が簡易な構成で実現できる。

また、前記多重伝送システムは、前記クライアント信号としてビットレート４１．２５Ｇｂｉｔ／ｓのクライアント信号を収容することとしてもよい。１０ギガビットイーサ信号の４倍のビットレートである信号を収容することで１０ギガビットイーサ信号と４１．２５Ｇｂｉｔ／ｓ信号との間の多重化が容易になる。同時に１０３．１２５Ｇｂｉｔ／ｓと４１．２５Ｇｂｉｔ／ｓもビットレートは２．５倍の関係にあるため、４１．２５Ｇｂｉｔ／ｓの信号２つと１０ギガビットイーサ信号を２多重した信号を多重収容することもできる。

さらに、前記多重伝送システムは、前記管理用オーバーヘッドを含む伝送フレームとして、１ギガビットイーサ信号を直接収容する場合はＯＴＵ１フレーム構造に準拠した伝送フレームを生成し、１０ギガビットイーサ信号を直接収容する場合はＯＴＵ２フレーム構造に準拠した伝送フレームを生成し、１０３．１２５Ｇｂｉｔ／ｓのクライアント信号を直接収容する場合はＯＴＵ３フレーム構造に準拠したビットレートが１１１．４２７４３６４Ｇｂｉｔ／ｓである伝送フレームを生成することもできる。また、前記多重伝送システムは、１ギガビットイーサ信号および１０ギガビットイーサ信号をそれぞれさらに高いビットレートの伝送フレームに多重化する手段を有してもよい。

このようにＩＴＵ−Ｔ標準であるＯＴＵｋフレームとその多重化過程を適用することで、ＩＴＵ−Ｔ標準のＯＴＮ運用管理との親和性を維持しつつ、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ信号をトランスペアレントに収容および多重化することができる。

また、前記多重伝送システムは、前記管理用オーバヘッドを含む伝送フレームとして、１ギガビットイーサ信号を直接収容する場合はＯＴＵ１フレーム構造に準拠した伝送フレームを生成し、１０ギガビットイーサ信号をクライアント信号として直接収容する場合には、２３８／２３７倍だけクライアント信号のレートを変換した後にクライアント信号をＯＰＵ２へ収容し、ＯＴＵ２フレーム構造に準拠した伝送フレームを生成し、４１．２５Ｇｂｉｔ／ｓのクライアント信号を収容する場合には、２３８／２３６倍だけクライアント信号のレートを変換した後にクライアント信号をＯＰＵ３へ収容し、ＯＴＵ３のフレーム構造に準拠した伝送フレームを生成し、１０３．１２５Ｇｂｉｔ／ｓのクライアント信号を収容する場合には、１５２３２／１５００９倍だけクライアント信号のレートを変換した後にクライアント信号をＯＰＵフレームへ収容し、ＯＴＵのフレーム構造に準拠した伝送ビットレートが１１２．１３３Ｇｂｉｔ／ｓの伝送フレームを生成するように構成することもできる。これにより、各速度のイーサネット信号をトランスペアレントに収容、多重し且つＩＴＵ−Ｔ標準のＯＴＮ運用管理性を維持できる。

また、前記多重伝送システムは、前記管理用オーバヘッドを含む伝送フレームとして、１ギガビットイーサ信号を直接収容する場合はＯＴＵ１フレーム構造に準拠した伝送フレームを生成し、１０ギガビットイーサ信号をクライアント信号として直接収容する場合には、２３８／２３７倍だけクライアント信号のレートを変換した後にクライアント信号をＯＰＵ２へ収容し、ＯＴＵ２フレーム構造に準拠した伝送フレームを生成し、４１．２５Ｇｂｉｔ／ｓのクライアント信号を収容する場合には、２３８／２３６倍だけクライアント信号のレートを変換した後にクライアント信号をＯＰＵ３へ収容し、ＯＴＵ３のフレーム構造に準拠した伝送フレームを生成し、１０３．１２５Ｇｂｉｔ／ｓのクライアント信号を収容する場合には、４７６／４６９倍だけクライアント信号のレートを変換した後にクライアント信号をＯＰＵフレームへ収容し、ＯＴＵのフレーム構造に準拠した伝送ビットレートが１１２．１４０Ｇｂｉｔ／ｓの伝送フレームを生成するように構成してもよい。これにより、各速度のイーサネット信号をトランスペアレントに収容、多重し且つＩＴＵ−Ｔ標準のＯＴＮ運用管理性を維持できる。

また、前記クライアント信号としてＳＯＮＥＴ／ＳＤＨ信号を収容することができる。これにより、現在のキャリアネットワークで主流となっているインタフェースであるＳＯＮＥＴ／ＳＤＨ信号を同時に収容することで、適用範囲の大幅な拡大が期待できる。また、前記クライアント信号としてＯＤＵ信号を収容することもできる。

また、前記レート調整として、１ギガビットイーサ信号に６４Ｂ／６６Ｂ符号化を用いることができる。このように、６４Ｂ／６６Ｂ符号化は１０ギガビットイーサ信号の物理層で使われており、符号化回路も広く普及しているため、安価に１ギガビットイーサ信号のビットレートを１０ギガビットイーサ信号の１／８に変換することができる。

さらに、前記管理用オーバーヘッドにスタッフ情報通知用ビットおよび負スタッフ時のデータ格納用ビットを定義し、クライアント信号収容領域に正スタッフ時のスタッフビット挿入用ビットを定義してクライアント信号の周波数同期を行うことができる。

このように、クライアント信号の周波数同期機能を有することにより、網同期していない装置からの信号についても収容および多重化が可能となる。

さらに、前記周波数同期の許容範囲内で互いにビットレートが一致または整数倍または整数分の１になるように前記レート調整を行うことができる。

これにより、クライアント信号のビットレートを厳密に互いに整数倍にするためには、非常に大きな値で分周や逓倍を行う必要がある場合にも、レート調整後のビットレートに幅を持たせることにより、分周比や逓倍比を低減して多重化を実現することができる。

また、本発明は、クライアント信号に管理用オーバーヘッドを付加し、当該クライアント信号をトランスペアレントに収容または多重化して伝送する多重伝送方法であって、他のクライアント信号に対してビットレートが整数倍または整数分の１でないクライアント信号を含む、ビットレートが異なる複数のクライアント信号を収容し、各クライアント信号のビットレートが他のクライアント信号に対して整数倍または整数分の１となるようにクライアント信号の一部または全てに対してレート調整を行う多重伝送方法として構成することもできる。

本発明によれば、１ＧｂＥや１０ＧｂＥなどの互いにビットレートが整数倍となっていない複数のクライアント信号を効率良く収容および多重化して伝送可能な光伝送システムを実現することができる。

従来技術の構成図。 第一の実施形態の構成図。 第二の実施形態の構成図。 第二の実施形態におけるフレーム構成例を示す図。 第二の実施形態を含む多重化パスの例を示す図。 第三の実施形態の構成図。 第四の実施形態の構成図。 第五の実施形態の構成図。 第五の実施形態を含む多重化パスの例１を示す図。 第五の実施形態を含む多重化パスの例２を示す図。 第五の実施形態を含む多重化パスの例３を示す図。 第一ないし第五の実施形態における周波数同期動作例を示す図。 第一ないし第五の実施形態における周波数同期動作例を示す図。 第一ないし第五の実施形態における周波数同期動作例を示す図。

符号の説明

１ 送信部
２ 受信部
３、２７、３０、３３ レート調整部
４、１２、１４、１６、１７、２９、３２、３５、４５ 管理用ＯＨ付加部
５、１３、１５、３１、３４ 多重化処理部
６、３６ 光送信器
７、３７ 光受信器
８、３９、４２ 分離処理部
９、２０、２２、２４、２６、３８、４１、４４ 管理用ＯＨ終端部
１０、２８、４０、４３ レート復元部
１１、４６ ６４Ｂ／６６Ｂ符号化部
１８ 光信号送信部
１９ 光信号受信部
２１、２３ 多重分離処理部
２５ ６４Ｂ／６６Ｂ復号化部

（第一の実施形態）
本発明の第一の実施形態を図２に示す。図２に示す光伝送システムは、送信システムと受信システムとを有する。これらは光伝送ネットワークにより接続されているものとする。送信システム及び受信システムのそれぞれは１つの装置により構成してもよいし、複数の装置により構成してもよい。これらの点は他の実施形態においても同様である。

図２に示すように、送信システムと受信システムのそれぞれは、クライアント信号を収容して多重化せずに光信号として伝送するシステム（図の上側）とクライアント信号を収容及び多重化して光信号として伝送するシステム（図の下側）を有する。

多重化を行う場合には、レート調整部３において、ビットレートが互いに整数倍でない複数のクライアント信号に対してビットレートが互いに整数倍となるようにレート調整を行う。図２ではクライアント信号の全てでレート調整を行っているが、一部でレート調整を行ってもよい。

レート調整部３によりレート調整された信号に管理用オーバヘッド（以下、ＯＨと称する）付加部４が管理用ＯＨを付加する。多重化処理部５が管理用ＯＨが付加された信号の多重化処理を行った後に、光送信器６が、多重化処理された信号を光信号に変換して送信する。受信側では、光受信器７が受信光信号を電気信号に変換し、分離処理部８が分離処理を行う。管理用ＯＨ終端部９が管理用ＯＨの終端処理を行い、レート復元部１０が、送信側で行ったレート調整信号から元のクライアント信号を復元するためにレート復元を行い、レート復元された信号を出力する。なお、管理用ＯＨは、例えばＯＴＮに準拠するものである。

図２の例では、多重化を行わない場合にも、他の想定しているクライアント信号と互いにビットレートが整数倍となるようレート調整が行われ、管理用ＯＨを付加して光信号として送信する。受信側では受信信号の管理用ＯＨを終端し、レート復元を行って出力する。

多重化を行わない場合でもレート調整を行い、多重化を行う場合とビットレートを一致させることで、装置内のビットレートを統一でき、簡易な構成が実現できる。上記のクライアント信号の収容および多重化方法により、互いにビットレートが整数倍または整数分の１倍でない複数のクライアント信号を収容および多重化して転送することができる。
（第二の実施形態）
本発明の第二の実施形態を図３に示す。図３は、クライアント信号として、１ＧｂＥ信号８本と、１０ＧｂＥ信号３本とを多重して伝送するシステムの例を示している。送信側では、クライアント信号の１ＧｂＥの信号はまず６４Ｂ／６６Ｂ符号化部１１によりビットレートが６６／６４となる符号化（例えば、６４Ｂ／６６Ｂ符号化）が行われ、ビットレート調整され、管理用ＯＨ付加部１２がビットレート調整された信号に管理用ＯＨを付加する。

１．２５Ｇｂｉｔ／ｓの１ＧｂＥ信号は６４Ｂ／６６Ｂ符号化部１１における符号化で１．２５×６６／６４Ｇｂｉｔ／ｓになり、１０．３１２５Ｇｂｉｔ／ｓの１０ＧｂＥ信号に比べて１／８のビットレートになる。ビットレートが１０ＧｂＥ信号の整数分の１になることで、時分割多重化処理が容易に行える。

符号化され、管理用ＯＨを付加された１ＧｂＥ信号は、多重化処理部１３により８多重化され、さらに管理用ＯＨ付加部１４により多重化信号の管理用ＯＨが付加される。一方、１０ＧｂＥ信号は管理用ＯＨ付加部１６により管理用ＯＨを付加される。ここで、１０ＧｂＥ信号に管理用ＯＨを付加した信号と１ＧｂＥ信号を多重化して管理用ＯＨを付加した信号とのビットレートを一致させ、両方の信号を時分割多重可能とする。多重化処理部１５により両信号を多重化した信号にさらに管理用ＯＨ付加部１７により管理用ＯＨを付加し、光信号送信部１８により光信号として送信する。

受信側では、多重化とは逆のプロセスで、光信号受信部１９により光信号を受信し、管理用ＯＨ終端部２０、２２、２４、２６、多重分離処理部２１、２３により管理用ＯＨの終端と信号分離処理とを行った後、６４Ｂ／６６Ｂ復号化部２５が復号化を行って各クライアント信号を出力する。

上記のように、クライアント信号単位、および、多重化信号単位で管理用ＯＨを付加して警報転送や性能監視を行うことにより、故障発生時の原因切り分けが容易になる。

第二の実施形態における多重化のフレーム構成例を図４に示す。１ＧｂＥ信号は６４Ｂ／６６Ｂ符号化が行われ、管理用ＯＨを付加させてフレームを形成する。１ＧｂＥ信号が収容されたフレームが８多重化され、さらに管理用ＯＨが付加される。この２種類の管理用ＯＨのペイロード領域に対する割合は同一にする。

一方、１０ＧｂＥ信号は管理用ＯＨが付加されて、フレームが形成される。ここで付加する管理用ＯＨは、１ＧｂＥ信号を収容する際の２種類の管理用ＯＨを合せたものとペイロード領域に対する割合が等しくなるように設定する。１ＧｂＥ信号収容時と比べて増加したＯＨ領域には、固定パターンを挿入してもよい。このような管理用ＯＨの付加を行うと、１ＧｂＥ８多重収容フレームと１０ＧｂＥ収容フレームのビットレートが一致し、同一単位として、多重化処理が可能となる。

第二の実施形態を含む多重化パスの例を図５に示す。ここでは、収容フレームとして、ＩＴＵ−ＴＧ７０９で定義されたＯＴＮのフレーム構成を利用し、クライアント信号として、１ＧｂＥ（１．２５０Ｇｂｐｓ）、１０ＧｂＥ（１０．３１２５Ｇｂｐｓ）、１００ＧｂＥ（１０３．１２５Ｇｂｐｓ）を収容および多重化を行う多重化パスを示している。現在、１００ＧｂＥは標準化されていないため、１００ＧｂＥ信号の物理層で用いる符号が１０ＧｂＥ信号と同じ６４Ｂ／６６Ｂ符号の場合を記載している。

また、図５の例では、イーサネット信号のビットレートに適合したＯＰＵ（Optical Channel Payload Unit）、ＯＤＵ（Optical Channel Data Unit）、ＯＴＵ（Optical Channel Transport Unit）、ＯＤＴＵＧ（Optical Channel Data Tributary Unit Group）フレームをＯＰＵｅ、ＯＤＵｅ、ＯＴＵｅ、ＯＤＴＵＧｅと表しており、ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨを収容するＯＴＮのビットレートである２．５、４０Ｇｂｉｔ／ｓ近傍のフレームをＯＰＵｓ、ＯＤＵｓ、ＯＴＵｓ、ＯＤＴＵＧｓと表している。

基本的にＯＴＮにおける信号多重化においては、クライアント信号がＯＰＵにマッピングされ、ＯＰＵにオーバヘッドが付加されることによりＯＤＵが作られる。そして、当該ＯＤＵの多重化を行わない場合はＯＤＵにオーバヘッドが付加されることによりＯＴＵが作られる。ＯＤＵを多重化する場合は、ＯＤＵを複数個多重したＯＤＴＵＧが作られ、ＯＤＴＵＧがＯＰＵにマッピングされ、オーバヘッドが付けられてＯＤＵが作られ、更にオーバヘッドが付加されてＯＴＵが作られる。

図５に示すように、ビットレートの異なる各クライアント信号に対し、多重化せずにＯＰＵｅ、ＯＤＵｅ、ＯＴＵｅに収容するパスが設定されている。つまり、図５に示す例において、第１又は第２の実施形態の光伝送システムにおける送信システムは、１ギガビットイーサ信号を直接収容する場合はＯＴＵ１フレーム構造に準拠した伝送フレームを生成し、１０ギガビットイーサ信号を直接収容する場合はＯＴＵ２フレーム構造に準拠した伝送フレームを生成し、１０３．１２５Ｇｂｉｔ／ｓのクライアント信号を直接収容する場合はＯＴＵ３フレーム構造に準拠したビットレートが１１１．４２７４３６４Ｇｂｉｔ／ｓである伝送フレームを生成する。
より高速のクライアント信号を収容する際に付加する管理用オーバーヘッドの比率を低速クライアント信号収容時よりも増加させる方法として、Ｆｉｘｅｄ Ｓｔｕｆｆ（ＦＳ）バイトと呼ばれる固定パターンを挿入している。図５における分数の値（例えば２３８／２３６）は、ＦＳを付加したことによるビットレートの増加の割合を示している。

また、図５に示すとおり、低速クライアント信号を収容したＯＤＵｅをよりビットレートの高いフレームへ多重化することも可能である。図５において"×"はＯＤＵの個数を示している。例えば、図５は、レート調整された１ＧｂＥ信号を収容したＯＤＵ１ｅを８０個多重し、２３８／２３７のＦＳを追加してＯＤＴＵＧ３ｅを生成し、それからＯＴＵ３フレームを生成することを示している。

また、図５に示すとおり、従来の光伝送システムで採用されているビットレートである２．５、４０Ｇｂｉｔ／ｓのＯＤＵｓ、ＯＴＵｓへの多重化パスを設定することもできる。

クライアント信号がＥｔｈｅｒｎｅｔ信号の場合には、２．５、４０Ｇｂｉｔ／ｓ付近にはクライアント信号が無いため、この階層を経由してさらに上位に多重化するパスは設定しなくても問題はない。

上記のような多重化を行うための手段を光伝送システムに備えることで、各Ｅｔｈｅｒｎｅｔ信号をトランスペアレントに収容および多重化することができる。当該手段は、各実施の形態のおけるレート調整部、管理用ＯＨ付加部、及び多重化処理部により構成することができる。後述する図９〜１１に示す多重化についても、多重化を行うための手段をレート調整部、管理用ＯＨ付加部、及び多重化処理部により構成することができる。

（第三の実施形態）
第三の実施形態を図６に示す。ここでは、多重化を行う場合のみにレート調整を行うシステム構成例を示している。多重化する場合のみにレート調整部２７によりレート調整を行い、多重化しない場合にはレート調整を行わないことにより、多重化しない場合の伝送ビットレートを低く抑えることができる。これにより、装置のハードウェアに要求される動作速度が緩和され、伝送特性に対するマージンを拡大することができる。受信側には、分離処理された信号のレートを復元するレート復元部２８を備える。また、図６は、管理用ＯＨを付加した後にレート調整を行う構成を示している。
（第四の実施形態）
第四の実施形態を図７に示す。ここでは、互いにビットレートが異なる３種類のクライアント信号を多重化して光信号として伝送するシステム構成例を示している。クライアント信号（２）のビットレートは、クライアント信号（１）のビットレートの（Ｍ＋α）倍であり、クライアント信号（３）のビットレートはクライアント信号（２）のビットレートの（Ｎ＋β）倍である。ここで、αおよびβは１未満である。

最も低ビットレートであるクライアント信号（１）は管理用ＯＨ付加部２９により管理用ＯＨを付加された後、より高速なクライアント信号（２）に管理用ＯＨ付加部２９により管理用ＯＨを付加した信号のビットレートがクライアント信号（１）の整数倍となるようにレート調整部３０によりレート調整され、多重化処理部３１により多重化が行われる。この多重化信号の管理用ＯＨがさらに管理用ＯＨ付加部３２により付加された後、さらに高速なクライアント信号（３）に管理用ＯＨ付加部２９により管理用ＯＨを付加した信号のビットレートが管理用ＯＨが付加された多重化信号の整数倍となるように、管理用ＯＨが付加された多重化信号に対してレート調整部３３によりレート調整がされ、多重化処理部３４により多重化される。この多重化信号にも管理用ＯＨ付加部３５により管理用ＯＨが付加され、光送信器３６により光信号として伝送される。受信側では、光受信器３７により受信した光信号に対し、送信側と逆のプロセスで、管理用ＯＨ終端部３８、４１、４４および分離処理部３９、４２、レート復元部４０、４３により管理用ＯＨの終端とレート復元が行われる。

上記多重化方法により、低速なクライアント信号を管理用ＯＨも含めてトランスペアレントに多重化して伝送することができる。
（第五の実施形態）
第五の実施形態を図８に示す。また、図９〜１１は、第五の実施形態を含む多重化パスの例１〜３を示す。ここで、第五の実施形態が第一の実施形態と異なるのは、１ＧｂＥ信号を収容する際の符号化処理である。第五の実施形態では、送信システムにおける６４Ｂ／６６Ｂ符号化部４６による多重化のための１ＧｂＥ信号のビットレート調整である符号化を、管理用ＯＨ付加部４５による管理用ＯＨ付加後に行う構成を採用している。

図９に示す多重化パスの例１の構成では、１０ＧｂＥ信号を収容したフレームのビットレート以上に多重化する場合にのみ、符号化を行うこととしているため、多重化を行わない場合や２．５Ｇｂｉｔ／ｓへの多重化の場合に、ビットレートを低く抑えることができる。

図１０は第五の実施形態を含む多重化パスの例２を示す図である。例２が図９の多重化パスの例１と異なるのは、４０ＧｂＥクライアント信号を考慮している点である。

図１０に示す多重化を行う光伝送システムの送信システムは、１ギガビットイーサ信号を直接収容する場合はＯＴＵ１フレーム構造に準拠した伝送フレームを生成し、１０ギガビットイーサ信号を直接収容する場合には、２３８／２３７倍だけクライアント信号のレートを変換した後にクライアント信号をフレームレートを変換したＯＰＵ２へ収容し、ＯＴＵ２フレーム構造に準拠した伝送フレームを生成し、４１．２５Ｇｂｉｔ／ｓのクライアント信号を収容する場合には、２３８／２３６倍だけクライアント信号のレートを変換した後にクライアント信号をフレームレートを変換したＯＰＵ３へ収容し、ＯＴＵ３のフレーム構造に準拠した伝送フレームを生成することができる。また、本光伝送システムは、１０３．１２５Ｇｂｉｔ／ｓのクライアント信号を収容する場合には、１５２３２／１５００９倍だけクライアント信号のレートを変換した後にクライアント信号をＯＰＵ４フレームへ収容し、ＯＴＵ４のフレーム構造に準拠した伝送ビットレートが１１２．１３３Ｇｂｉｔ／ｓの伝送フレームを生成する。

なお、図１０において、１ＧｂＥクライアント信号を収容したＯＴＵについてはＯＴＵ０ｅと記述し、２．４Ｇｂｉｔ／ｓクライアント信号を収容したＯＴＵについてはＯＴＵ１ｅと記述し、１０ＧｂＥクライアント信号を収容したＯＴＵについてはＯＴＵ２ｅと記述し、４０ＧｂＥクライアント信号を収容したＯＴＵについてはＯＴＵ３ｅと記述し、１００ＧｂＥクライアント信号を収容したＯＴＵについてはＯＴＵ４ｅと記述している。

本例では、クライアント側において、４０ＧｂＥクライアント信号のＭＡＣフレームレートが４０．０Ｇｂｉｔ／ｓであり、ＰＣＳ（Physical Coding Sublayer）にて６４Ｂ／６６Ｂ符号化をし、４０ＧｂＥ ＰＨＹ（Physical Sublayer）のビットレートが４１．２５Ｇｂｉｔ／ｓである。また、図９の例１では１ＧｂＥ、１０ＧｂＥ、１００ＧｂＥの３階梯が中心であり、２．５Ｇｂｉｔ／ｓ級、４０Ｇｂｉｔ／ｓ級クライアント信号を収容する部分についてはオプション的な扱いであったが、図１０に示す本多重化例２では１ＧｂＥ、２．５Ｇｂｉｔ／ｓ級クライアント信号、１０ＧｂＥ、４０ＧｂＥ、１００ＧｂＥのクライアント信号を統一的に取り扱うことが可能である。

また、図１０に示すように、１００ＧｂＥクライアント信号に対して１５２３２／１５００９のＦｉｘｅｄ Ｓｔｕｆｆによるレート変換を実施し、レート変換された信号がＯＰＵ４ｅに収容される。また、ＯＰＵ４ｅは、４０Ｇｂｉｔ／ｓ級のＯＤＵ３ｅ×２．５相当のパス容量を収容することもできる。また、ＯＰＵ４ｅは、１０Ｇｂｉｔ／ｓ級のＯＤＵ２ｅを１０多重収容することもでき、２．５Ｇｂｉｔ／ｓ級のＯＤＵ１ｅを４０多重収容し、１．２５Ｇｂｉｔ／ｓ級のＯＤＵ０ｅを８０多重収容することもできる。

上記多重収容において、２．５×ＯＤＵ３ｅの信号には４７６／４７５のＦｉｘｅｄ Ｓｔｕｆｆが付加されてレート調整が行われる。また、１０×ＯＤＵ２ｅには４７６／４７３のＦｉｘｅｄ Ｓｔｕｆｆが付加されレート調整が行われ、４０×ＯＤＵ１ｅには４７６／４７１のＦｉｘｅｄ ｓｔｕｆｆが付加されることによりレート調整が行われ、８０×ＯＤＵ０ｅには、４７６／４７１のＦｉｘｅｄ Ｓｔｕｆｆを付加することにより、レート調整を行う。ＯＤＴＵＧ４ｅにてＯＨをつける際には、２のべき乗多重の場合と異なり、多重化時のジャスティフィケーションを実行するためのバイトがＦｉｘｅｄ Ｓｔｕｆｆの領域に上書きされる場合もある。

また、図１０に示すように、本実施形態の光伝送システムは、クライアント信号としてＳＯＮＥＴ信号、ＳＤＨ信号、ＯＤＵ信号のうちの１つまたは複数を収容するように構成することができる。図１１の場合も同様である。

図１１は第５の実施形態を含む多重化パスの例３を示す図である。図１１が図１０と異なる点は１００ＧｂＥクライアント信号をＯＰＵ４ｅに収容する時のＦｉｘｅｄ Ｓｔｕｆｆの挿入の仕方であり、図１０において１５２３２／１５００９であったＦｉｘｅｄ Ｓｔｕｆｆが図１１では４７６／４６９に変更されている。ＯＴＮフレームは４コラムのフレーム構成をしているが、４７６／４６９Ｆｉｘｅｄ Ｓｔｕｆｆの方式では４コラムともに同じＳｔｕｆｆｉｎｇを行うことができるので、図１１に示す４７６／４６９Ｆｉｘｅｄ Ｓｔｕｆｆを用いることにより実装時に回路構成が簡単にできる可能性がある。

（周波数同期の実施例）
第一〜第五の実施形態における周波数同期の動作例を図１２Ａ〜１２Ｃに示す。クライアント信号のビットレートはある程度のバラツキを持つ。例えば、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ信号の場合には、ビットレートのバラツキは、±１００ｐｐｍである。このビットレートのバラツキを調整し、周波数同期を行わなければ、時分割多重はできない。

クライアント信号を収容する際に、送信システムにおける管理用ＯＨ付加部が管理用オーバーヘッドを付加してフレームを形成する。この際に、図１２Ａに示すように、管理用オーバーヘッドに、周波数同期に用いるスタッフ情報通知ビット、および、負スタッフ時のデータ格納用ビットを定義し、クライアント信号収容領域に正スタッフ時のスタッフビット挿入用ビットを定義する。

各実施形態における光伝送システムにおける管理用ＯＨ付加部又は図示しないその他の機能部が、クライアント信号のビットレートが収容フレームのクライアント信号領域のビットレートよりも低いことを検出した場合は、図１２Ｂに示すように、管理用ＯＨ付加部は正スタッフバイト挿入ビットにスタッフビットを挿入する。クライアント信号のビットレートの方が高い場合は、図１２Ｃに示すように、負スタッフ用データ格納ビットにクライアント信号データを挿入する。図１２Ｂ、１２Ｃの場合において、スタッフ情報通知用ビットには、例えばスタッフ用ビットの量、場所等の情報を含める。これらの動作により周波数同期が実現される。また、各実施形態において、周波数同期の許容範囲内で、互いにビットレートが一致または整数倍または整数分の１になるように複数信号間でのレート調整が行われる。

クライアント信号がＥｔｈｅｒｎｅｔ信号で、ネットワーク側のビットレートのバラツキもＥｔｈｅｒｎｅｔ信号のビットレートのバラツキと同程度とすると、ビットレートの差分は最大±２００ｐｐｍとなり、クライアント信号５０００ビットに対し、１ビット以上の正または負スタッフ処理を定義すれば、ビットスリップ無しにＥｔｈｅｒｎｅｔ信号の収容および多重化が可能となる。

本発明の実施形態によれば、１ＧｂＥや１０ＧｂＥなどの互いにビットレートが整数倍となっていない複数のクライアント信号を効率良く収容および多重化して伝送可能な光伝送システムを実現することができるので、ネットワークユーザに対するサービス品質を向上させることができると共に、ネットワーク事業者にとっては効率の良いネットワーク運用を実現することができる。

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。

本国際出願は２００６年９月２２日に出願された日本国特許出願第２００６−２５６７８３号に基づく優先権を主張するものであり、その全内容を本国際出願に援用する。

Claims (18)

1. クライアント信号に管理用オーバーヘッドを付加し、当該クライアント信号をトランスペアレントに収容または多重化して伝送する多重伝送システムにおいて、
   他のクライアント信号に対してビットレートが整数倍または整数分の１でないクライアント信号を含む、ビットレートが異なる複数のクライアント信号を収容し、
   各クライアント信号のビットレートが他のクライアント信号に対して整数倍または整数分の１となるように前記複数のクライアント信号の一部または全てに対してレート調整を行う
   ことを特徴とする多重伝送システム。
2. 前記レート調整をクライアント信号に管理用オーバーヘッドを付加する前に行う請求項１記載の多重伝送システム。
3. 前記レート調整を、クライアント信号に管理用オーバーヘッドを付加した信号を多重化する際に前記管理用オーバーヘッドを付加した信号の一部または全てに行う請求項１記載の多重伝送システム。
4. 低速クライアント信号をビットレートが高い高速クライアント信号と多重化する際に、前記低速クライアント信号に管理用オーバーヘッドを付加した信号を多重化した多重信号のビットレートが、前記高速クライアント信号に管理用オーバーヘッドを付加した信号のビットレートと一致するようにレート調整を行う請求項３記載の多重伝送システム。
5. 高速クライアント信号に付加する管理用オーバーヘッドを低速なクライアント信号に付加する管理用オーバーヘッドの量だけ増加させる請求項１記載の多重伝送システム。
6. 前記クライアント信号として１ギガビットイーサ信号または１０ギガビットイーサ信号を含む複数のクライアント信号を収容する請求項１ないし５のうちいずれか１項に記載の多重伝送システム。
7. 前記クライアント信号としてビットレート１０３．１２５Ｇｂｉｔ／ｓのクライアント信号を収容する請求項６記載の多重伝送システム。
8. 前記クライアント信号としてビットレート４１．２５Ｇｂｉｔ／ｓのクライアント信号を収容する請求項６に記載の多重伝送システム。
9. 前記多重伝送システムは、前記管理用オーバーヘッドを含む伝送フレームとして、１ギガビットイーサ信号を直接収容する場合はＯＴＵ１フレーム構造に準拠した伝送フレームを生成し、
   １０ギガビットイーサ信号を直接収容する場合はＯＴＵ２フレーム構造に準拠した伝送フレームを生成し、
   １０３．１２５Ｇｂｉｔ／ｓのクライアント信号を直接収容する場合はＯＴＵ３フレーム構造に準拠したビットレートが１１１．４２７４３６４Ｇｂｉｔ／ｓである伝送フレームを生成する請求項６または７に記載の多重伝送システム。
10. 前記多重伝送システムは、１ギガビットイーサ信号および１０ギガビットイーサ信号をそれぞれさらに高いビットレートの伝送フレームに多重化する手段を有する請求項９に記載の多重伝送システム。
11. 前記多重伝送システムは、前記管理用オーバヘッドを含む伝送フレームとして、１ギガビットイーサ信号を直接収容する場合はＯＴＵ１フレーム構造に準拠した伝送フレームを生成し、
    １０ギガビットイーサ信号をクライアント信号として直接収容する場合には、２３８／２３７倍だけクライアント信号のレートを変換した後にクライアント信号をＯＰＵ２へ収容し、ＯＴＵ２フレーム構造に準拠した伝送フレームを生成し、
    ４１．２５Ｇｂｉｔ／ｓのクライアント信号を収容する場合には、２３８／２３６倍だけクライアント信号のレートを変換した後にクライアント信号をＯＰＵ３へ収容し、ＯＴＵ３のフレーム構造に準拠した伝送フレームを生成し、
    １０３．１２５Ｇｂｉｔ／ｓのクライアント信号を収容する場合には、１５２３２／１５００９倍だけクライアント信号のレートを変換した後にクライアント信号をＯＰＵフレームへ収容し、ＯＴＵのフレーム構造に準拠した伝送ビットレートが１１２．１３３Ｇｂｉｔ／ｓの伝送フレームを生成する請求項６ないし８のうちいずれか１項に記載の多重伝送システム。
12. 前記多重伝送システムは、前記管理用オーバヘッドを含む伝送フレームとして、１ギガビットイーサ信号を直接収容する場合はＯＴＵ１フレーム構造に準拠した伝送フレームを生成し、
    １０ギガビットイーサ信号をクライアント信号として直接収容する場合には、２３８／２３７倍だけクライアント信号のレートを変換した後にクライアント信号をＯＰＵ２へ収容し、ＯＴＵ２フレーム構造に準拠した伝送フレームを生成し、
    ４１．２５Ｇｂｉｔ／ｓのクライアント信号を収容する場合には、２３８／２３６倍だけクライアント信号のレートを変換した後にクライアント信号をＯＰＵ３へ収容し、ＯＴＵ３のフレーム構造に準拠した伝送フレームを生成し、
    １０３．１２５Ｇｂｉｔ／ｓのクライアント信号を収容する場合には、４７６／４６９倍だけクライアント信号のレートを変換した後にクライアント信号をＯＰＵフレームへ収容し、ＯＴＵのフレーム構造に準拠した伝送ビットレートが１１２．１４０Ｇｂｉｔ／ｓの伝送フレームを生成する請求項６ないし８のうちいずれか１項に記載の多重伝送システム。
13. 前記クライアント信号としてＳＯＮＥＴ／ＳＤＨ信号を収容する請求項６記載の多重伝送システム。
14. 前記クライアント信号としてＯＤＵ信号を収容する請求項６記載の多重伝送システム。
15. 前記レート調整として、１ギガビットイーサ信号に６４Ｂ／６６Ｂ符号化を用いる請求項６ないし１４のうちいずれか１項に記載の多重伝送システム。
16. 前記管理用オーバーヘッドにスタッフ情報通知用ビットおよび負スタッフ時のデータ格納用ビットを定義し、クライアント信号収容領域に正スタッフ時のスタッフビット挿入用ビットを定義してクライアント信号の周波数同期を行う請求項１ないし１５のうちいずれか１項に記載の多重伝送システム。
17. 前記周波数同期の許容範囲内で互いにビットレートが一致または整数倍または整数分の１になるように前記レート調整を行う請求項１６記載の多重伝送システム。
18. クライアント信号に管理用オーバーヘッドを付加し、当該クライアント信号をトランスペアレントに収容または多重化して伝送する多重伝送方法において、
    他のクライアント信号に対してビットレートが整数倍または整数分の１でないクライアント信号を含む、ビットレートが異なる複数のクライアント信号を収容し、
    各クライアント信号のビットレートが他のクライアント信号に対して整数倍または整数分の１となるようにクライアント信号の一部または全てに対してレート調整を行うことを特徴とする多重伝送方法。

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