JPWO2015133288A1

JPWO2015133288A1 - Ｆｅｃフレーム処理装置およびｆｅｃフレーム処理方法

Info

Publication number: JPWO2015133288A1
Application number: JP2016506421A
Authority: JP
Inventors: 聡一朗亀谷; 和夫久保
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2014-03-04
Filing date: 2015-02-19
Publication date: 2017-04-06
Also published as: WO2015133288A1

Abstract

ＦＥＣフレーム処理装置において、クライアント信号を収容するためのＯＤＴＵトリビュタリスロット数を通知することでフレーム構成を決定するフレーム構成制御部と、フレーム構成に基づいて、符号化行列の列数を、ＯＴＮフレーム長のＮ倍もしくは１／Ｎ倍（ただし、Ｎは、１以上の整数）で構成し、符号化行列の行数を、ＯＤＴＵのトリビュタリスロット単位で増減させることが可能な符号化部と、フレーム構成に基づいて、検査行列の列数を、ＯＴＮフレーム長のＮ倍もしくは１／Ｎ倍で構成し、検査行列の行数を、ＯＤＴＵのトリビュタリスロット単位で増減させることが可能な復号部とを備える。

Description

本発明は、光通信システムの誤り訂正を行うＦＥＣ（ｆｏｒｗａｒｄｅｒｒｏｒｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ：前方誤り訂正）フレーム処理装置およびＦＥＣフレーム処理方法に関するものである。

大容量のデータを伝送するために、ＯＴＮ（ＯｐｔｉｃａｌＴｒａｎｓｐｏｒｔＮｅｔｗｏｒｋ）がＩＴＵ−ＴＧ．７０９で標準化されている。Ｇ．７０９では、現在、１Ｇｂ／ｓから１００Ｇｂ／ｓまでの伝送速度に対応したＯＤＵ（ＯｐｔｉｃａｌｃｈａｎｎｅｌＤａｔａＵｎｉｔ）やＯＴＵ（ＯｐｔｉｃａｌｃｈａｎｎｅｌＴｒａｎｓｐｏｒｔＵｎｉｔ）が標準化されている。そして、それらをＷＤＭ（ＷａｖｅｌｅｎｇｔｈＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘ）で多重化転送することで、その波長数倍の伝送容量の光通信システムを構築できる。

また、従来のＯＤＵに加え、ユーザの通信容量に応じた低速から高速までの信号を収容できるＯＤＵｆｌｅｘ（ＯｐｔｉｃａｌｃｈａｎｎｅｌＤａｔａＵｎｉｔｆｌｅｘｉｂｌｅ）も標準化されている。ＯＴＮフレームのペイロード領域は、複数のＯＤＴＵ（Ｏｐｔｉｃａｌ−ｃｈａｎｎｅｌＤａｔａＴｒｉｂｕｔａｒｙＵｎｉｔ）トリビュタリスロットで時分割構成されており、転送を行う信号の速度に応じて、ＯＤＴＵトリビュタリスロット数を割り当てている（例えば、非特許文献１参照）。

他方、特許文献１では、ペイロード領域内に、誤り訂正符号を格納する可変パリティ領域を設定し、伝送速度の上昇を回避しつつ、誤り訂正のための冗長領域を、伝送路のペナルティや必要なユーザトラヒックの容量に応じて、変更かつ拡大するための方法が示されている。

さらに、この特許文献１には、伝送フレームであるＯＴＮフレームとの親和性に優れたＦＥＣフレームを構成するために、ペイロード領域内にＯＤＴＵトリビュタリスロット単位で可変パリティ領域を設定する方法が示されている。

国際公開第Ｏ２０１３／０８４３４１号パンフレット特開２０１１−１０９２２８号公報

ＩＴＵ−ＴＲｅｃｃｏｍｅｎｄａｔｉｏｎＧ．７０９

しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
特許文献１においては、誤り訂正の符号化および復号回路の構成方法に関して記載されていない。誤り訂正のための冗長領域の変更が可能な誤り回路を構成する場合には、冗長度に応じて異なる誤り訂正回路を具備する方法が考えられる。しかしながら、ＯＴＵ４では、８０のＯＤＴＵトリビュタリスロットが設定されており、冗長領域の構成毎に誤り訂正回路を具備する構成では、回路規模が非常に大きくなるため、実装が現実的ではなくなる。

本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、ＯＴＮ信号のペイロード部分を構成するＯＤＴＵ単位でクライアント信号収容を行い、ＯＤＴＵ単位でパリティを可変とするＦＥＣフレーム処理装置およびＦＥＣフレーム処理方法において、単一の誤り訂正回路で複数の異なる冗長領域のサイズの誤り訂正回路を提供することを目的とする。

本発明に係るＦＥＣフレーム処理装置は、ＯＴＮ信号のペイロード部分を構成するＯＤＴＵ単位でクライアント信号収容を行い、ＯＤＴＵトリビュタリスロット単位でパリティを可変とするＦＥＣフレーム処理装置において、クライアント信号を収容するためのＯＤＴＵトリビュタリスロット数を通知することでフレーム構成を決定するフレーム構成制御部と、フレーム構成制御部により決定されたフレーム構成に基づいて、符号化行列の列数を、ＯＴＮフレーム長のＮ倍もしくは１／Ｎ倍（ただし、Ｎは、１以上の整数）で構成し、符号化行列の行数を、ＯＤＴＵのトリビュタリスロット単位で増減させることが可能な符号化部と、フレーム構成制御部により決定されたフレーム構成に基づいて、検査行列の列数を、ＯＴＮフレーム長のＮ倍もしくは１／Ｎ倍で構成し、検査行列の行数を、ＯＤＴＵのトリビュタリスロット単位で増減させることが可能な復号部とを備え、可変パリティの冗長度に対応した、誤り訂正符号化／復号化処理を小回路規模で実現するものである。

また、本発明に係るＦＥＣフレーム処理方法は、ＯＴＮ信号のペイロード部分を構成するＯＤＴＵ単位でクライアント信号収容を行い、ＯＤＴＵトリビュタリスロット単位でパリティを可変とするＦＥＣフレーム処理装置において、可変パリティの冗長度に対応した、誤り訂正符号化／復号化処理を小回路規模で実現するＦＥＣフレーム処理方法であって、クライアント信号を収容するためのＯＤＴＵトリビュタリスロット数を通知することでフレーム構成を決定するフレーム構成制御ステップと、フレーム構成制御ステップにより決定されたフレーム構成に基づいて、符号化行列の列数を、ＯＴＮフレーム長のＮ倍もしくは１／Ｎ倍（ただし、Ｎは、１以上の整数）で構成し、符号化行列の行数を、ＯＤＴＵのトリビュタリスロット単位で増減させることが可能な符号ステップと、フレーム構成制御ステップにより決定されたフレーム構成に基づいて、検査行列の列数を、ＯＴＮフレーム長のＮ倍もしくは１／Ｎ倍で構成し、検査行列の行数を、ＯＤＴＵのトリビュタリスロット単位で増減させることが可能な復号ステップとを有するものである。

本発明によれば、フレーム構成を決定するクライアント信号の収容形態の通知に基づいて、符号化行列および検査行列のサイズを可変設定する構成を備えることにより、ＯＴＮ信号のペイロード部分を構成するＯＤＴＵ単位でクライアント信号収容を行い、ＯＤＴＵ単位でパリティを可変とするＦＥＣフレーム処理装置およびＦＥＣフレーム処理方法において、単一の誤り訂正回路で複数の異なる冗長領域のサイズの誤り訂正回路を提供することができる。

本発明の実施の形態１におけるＦＥＣフレーム処理装置を示す構成図である。本発明の実施の形態１において、可変パリティ領域を設定されたＯＴＵ４Ｖフレームの構成を示す図である。本発明の実施の形態１における符号化部の符号化行列を示す図である。本発明の実施の形態１における復号部の検査行列を示す図である。

以下、本発明のＦＥＣフレーム処理装置およびＦＥＣフレーム処理方法の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。なお、以下では、説明の便宜上、ＯＴＵ４Ｖフレームを例として説明を行うが、本特許は、ＯＴＵ４Ｖフレーム以外にも適用可能である。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１におけるＦＥＣフレーム処理装置を示す構成図である。図１におけるＦＥＣフレーム処理装置は、フレーム構成制御部１００、フレーム収容部１１０、符号化部１２０、光送信処理部１３０、光受信処理部１５０、復号部１６０、信号抽出部１７０を含んで構成されている。

ここで、フレーム収容部１１０、符号化部１２０、光送信処理部１３０は、送信端として機能する部分に相当し、光受信処理部１５０、復号部１６０、信号抽出部１７０は、受信端として機能する部分に相当する。

図１において、本装置が光信号の送信端として機能する際には、フレーム収容部１１０は、光信号として転送すべきユーザからのクライアント信号１１を受信する。さらに、フレーム収容部１１０は、ＯＤＴＵトリビュタリスロット単位で、ペイロード領域中に可変パリティ領域を設定したＯＴＵ４Ｖフレーム信号１２を生成し、符号化部１２０へと出力する。

符号化部１２０は、ＯＴＵ４Ｖ信号１２の情報領域から、誤り訂正のためのパリティ情報を生成する。さらに、符号化部１２０は、フレーム収容部１１０にて設定されたパリティ領域に、生成したパリティ情報を挿入し、誤り訂正符号語１３として光送信処理部１３０へと出力する。

光送信処理部１３０は、誤り訂正符号語１３として入力された電気信号を、伝送を行うための光信号１４へと変換し、光伝送路へと出力する。

一方、本装置が光信号の受信端として機能する際には、光受信処理部１５０は、光伝送路からの光信号１５を受信する。さらに、光受信処理部１５０は、受信した光信号１５を電気信号１６へと変換し、復号部１６０へと出力する。

復号部１６０は、入力した電気信号１６に対して誤り訂正処理を行い、復号されたＯＴＵ４Ｖ信号１７を信号抽出部１７０へと出力する。

信号抽出部１７０は、入力したＯＴＵ４Ｖ信号１７からクライアント信号１８の抽出を行い、ユーザ側の装置へ出力する。

図２は、本発明の実施の形態１において、可変パリティ領域を設定されたＯＴＵ４Ｖフレームの構成を示す図である。ＯＴＵ４Ｖフレームは、Ｏｖｅｒｈｅａｄ領域、ペイロード領域、ＦｉｘｅｄＳｔｕｆｆ領域、および固定のパリティ領域で構成される。ペイロード領域は、全８０のトリビュタリスロット（ＴＳ（１）、ＴＳ（２）、・・・、ＴＳ（８０））で構成されており、可変の値Ｍ（ただし、Ｍは、１以上、７９以下の整数）に対して、ＴＳ（１）からＴＳ（Ｍ）までを、クライアント信号１１の収容に使用し、ＴＳ（Ｍ＋１）からＴＳ８０までを可変パリティ領域として使用する。

誤り訂正符号処理において、符号化部１２０は、Ｏｖｅｒｈｅａｄ、ＦｉｘｅｄＳｔｕｆｆ、およびＴＳ（１）からＴＳ（Ｍ）までを、情報領域として、パリティを求める。さらに、符号化部１２０は、ＴＳ（Ｍ＋１）からＴＳ（８０）までの可変パリティ領域と固定パリティ領域に対して、パリティ情報を挿入する。

フレーム構成制御部１００は、ＯＴＵ４Ｖフレーム構成を決定するクライアント信号１１の収容形態を、フレーム収容部１１０、符号化部１２０、復号部１６０、信号抽出部１７０に対して通知する。これにより、各構成部間で、同一のＯＴＵ４Ｖフレーム構成として可変の値Ｍを共有し、信号処理の整合をとることが可能となる。

図３は、本発明の実施の形態１における符号化部１２０の符号化行列を示す図である。また、図４は、本発明の実施の形態１における復号部１６０の検査行列を示す図である。なお、符号化部１２０内の符号語演算回路（図示せず）、および復号部１６０内の符号語演算回路（図示せず）は、基本となる符号化行列あるいは検査行列に対して、行数を追加あるいは削減して変更を加えることが可能な構成を有する回路であり、たとえば、特許文献２記載の回路方式によって実現することが可能である。

次に、符号化の動作について、詳細に説明する。送信端において、フレーム収容部１１０は、クライアント信号１１を受信し、フレーム構成制御部１００より通知されたＯＤＴＵトリビュタリスロットに対して、クライアント信号１１の収容を行う。クライアント信号１１を収容したＴＳ（１）からＴＳ（Ｍ）までのＯＤＴＵトリビュタリスロットは、フレーム収容部１１０において、データを挿入されていないＴＳ（Ｍ＋１）からＴＳ（８０）と併せて時分割多重される。

さらに、時分割多重されたデータは、フレーム収容部１１０において、Ｏｖｅｒｈｅａｄ、ＦｉｘｅｄＳｔｕｆｆ領域、およびデータを挿入されていない固定パリティ領域が付与され、ＯＴＵ４Ｖフレーム信号１２として成形され、ＯＴＵ４Ｖのクロック速度にて、符号化部１２０へと出力される。

符号化部１２０は、フレーム構成制御部１００より通知されたフレーム構成情報に基づいて、入力されたＯＴＵ４Ｖフレーム信号１２のＯｖｅｒｈｅａｄ、ＦｉｘｅｄＳｔｕｆｆ、およびＴＳ（１）からＴＳ（Ｍ）に対して、符号化行列を用いて、パリティの算出を行う。

符号化部１２０の符号化行列は、その列数を符号長である、フレーム長のＮ倍もしくは１／Ｎ倍とし（ただし、Ｎは、１以上の整数）、その行数を、符号語中における情報長であるＯｖｅｒｈｅａｄ、ＦｉｘｅｄＳｔｕｆｆ、およびＴＳ（１）からＴＳ（Ｍ）のサイズを総計した値にとる。演算によって得られたパリティビットは、ＯＴＵ４Ｖフレーム中の固定のパリティ領域、およびＴＳ（Ｍ＋１）からＴＳ（８０）の可変のパリティ領域のビット位置に挿入される。

ここで、本発明では、符号化行列の行数を、ＯＤＴＵＴＳのデータサイズの単位（すなわち、Ｍの値）に応じて可変にするように、符号化部１２０内の符号語演算回路を構成する。この結果、フレーム構成制御部１００により制御される、パリティ演算の対象として割り当てるＯＤＴＵＴＳの数に応じて、同一の符号長でのパリティを演算することが可能となる。

次に、復号の動作について説明する。受信端において、光受信処理部１５０にて受信され、電気信号へと変換されたＯＴＵ４Ｖ信号１６に対し、復号部１６０は、誤り訂正の復号処理を行う。復号部１６０の検査行列は、その列数を、符号長である、フレーム長のＮ倍もしくは１／Ｎ倍とし、その行数を、符号語中におけるパリティ長である固定パリティ領域のサイズとＴＳ（Ｍ＋１）からＴＳ（８０）のサイズを総計した値にとる。

ここで、本発明では、検査行列の行数を、ＯＤＴＵＴＳのデータサイズの単位（すなわち、８０−Ｍの値）に応じて可変にするように、復号部１６０内の符号語演算回路を構成する。この結果、フレーム構成制御部１００により制御される、可変パリティ領域として割り当てるＯＤＴＵＴＳの数に応じて、同一の符号長で復号処理を行うことが可能となる。

復号部１６０により復号処理されたＯＴＵ４Ｖ信号１７に対し、信号抽出部１７０は、各ＯＤＴＵ信号の抽出と、ＯＤＴＵ信号からのクライアント信号１８の抽出を行う。さらに、信号抽出部１７０は、抽出したクライアント信号１８を、ユーザ側の装置へと転送する。

以上のように、実施の形態１によれば、ＯＴＮ信号のペイロード部分を構成するＯＤＴＵ単位でクライアント信号収容を行い、ＯＤＴＵ単位でパリティを可変とするＦＥＣフレーム処理装置において、以下の特徴を有するＦＥＣフレーム処理構成を備えている。
（１）フレーム構成を決定するクライアント信号の収容形態を通知し、符号化側および復号側の各構成部間で、同一のフレーム構成を採用することによる信号処理の整合を図るフレーム構成制御部を備える。
（２）誤り訂正符号化部として、符号長をＯＴＮフレーム長のＮ倍もしくは１／Ｎ倍で構成し、基本となる符号化行列に対して、ＯＤＴＵＴＳ単位で、符号化行列の行数を増減可能な構成を備える。
（３）誤り訂正復号部として、基本となる検査行列に対して、ＯＤＴＵＴＳ単位で、検査行列の行数を増減可能な構成を備える。

このような構成を備えることで、冗長度ごとに複数の誤り訂正回路を用いることなく、同一の符号長でのパリティ演算、および同一の符号長での復号処理を実現できる。この結果、可変パリティの冗長度に対応した、誤り訂正符号化／復号化回路を、小回路規模で実現することが可能となる。

本発明に係るＦＥＣフレーム処理装置は、ＯＴＮ信号のペイロード部分を構成するＯＤＴＵ単位でクライアント信号収容を行い、ＯＤＴＵトリビュタリスロット単位でパリティを可変とするＦＥＣフレーム処理装置において、クライアント信号を収容するためのＯＤＴＵトリビュタリスロット数を通知することでフレーム構成を決定するフレーム構成制御部と、フレーム構成制御部により決定されたフレーム構成に基づいて、符号化行列の列数を、ＯＴＮフレーム長のＮ倍もしくは１／Ｎ倍（ただし、Ｎは、１以上の整数）で構成し、符号化行列の行数を、ＯＤＴＵのトリビュタリスロット単位で増減させることが可能な符号化部と、フレーム構成制御部により決定されたフレーム構成に基づいて、検査行列の列数を、ＯＴＮフレーム長のＮ倍もしくは１／Ｎ倍で構成し、検査行列の行数を、ＯＤＴＵのトリビュタリスロット単位で増減させることが可能な復号部とを備え、フレーム構成制御部は、ＦＥＣフレームとしてＯＴＵｋＶフレームを採用した場合に、ペイロード領域を構成する全トリビュタリスロットＴＳ（１）〜ＴＳ（Ｌ）（ただし、Ｌは、全トリビュタリスロット数を示す整数）のうち、ＴＳ（１）からＴＳ（Ｍ）まで（ただし、Ｍは、１以上Ｌ以下の整数）を、クライアント信号の収容に使用し、ＭがＬより小さい値である場合にはＴＳ（Ｍ＋１）から残りのトリビュタリスロット全てを可変パリティ領域として使用するように規定して符号化部および復号部に通知し、符号化部は、符号化行列の行数を、Ｏｖｅｒｈｅａｄサイズ、ＦｉｘｅｄＳｔｕｆｆサイズ、およびＴＳ（１）からＴＳ（Ｍ）のサイズの和とし、復号部は、検査行列の行数を、符号語中におけるパリティ長である固定パリティ領域のサイズと残りのトリビュタリスロット全ての総和のサイズの和とするものである。

また、本発明に係るＦＥＣフレーム処理方法は、ＯＴＮ信号のペイロード部分を構成するＯＤＴＵ単位でクライアント信号収容を行い、ＯＤＴＵトリビュタリスロット単位でパリティを可変とするＦＥＣフレーム処理装置において、可変パリティの冗長度に対応した、誤り訂正符号化／復号化処理を小回路規模で実現するＦＥＣフレーム処理方法であって、クライアント信号を収容するためのＯＤＴＵトリビュタリスロット数を通知することでフレーム構成を決定するフレーム構成制御ステップと、フレーム構成制御ステップにより決定されたフレーム構成に基づいて、符号化行列の列数を、ＯＴＮフレーム長のＮ倍もしくは１／Ｎ倍（ただし、Ｎは、１以上の整数）で構成し、符号化行列の行数を、ＯＤＴＵのトリビュタリスロット単位で増減させることが可能な符号ステップと、フレーム構成制御ステップにより決定されたフレーム構成に基づいて、検査行列の列数を、ＯＴＮフレーム長のＮ倍もしくは１／Ｎ倍で構成し、検査行列の行数を、ＯＤＴＵのトリビュタリスロット単位で増減させることが可能な復号ステップとを有し、フレーム構成制御ステップは、ＦＥＣフレームとしてＯＴＵｋＶフレームを採用した場合に、ペイロード領域を構成する全トリビュタリスロットＴＳ（１）〜ＴＳ（Ｌ）（ただし、Ｌは、全トリビュタリスロット数を示す整数）のうち、ＴＳ（１）からＴＳ（Ｍ）まで（ただし、Ｍは、１以上Ｌ以下の整数）を、クライアント信号の収容に使用し、ＭがＬより小さい値である場合にはＴＳ（Ｍ＋１）から残りのトリビュタリスロット全てを可変パリティ領域として使用するように規定して符号化部および復号部に通知し、符号ステップは、符号化行列の行数を、Ｏｖｅｒｈｅａｄサイズ、ＦｉｘｅｄＳｔｕｆｆサイズ、およびＴＳ（１）からＴＳ（Ｍ）のサイズの和とし、復号ステップは、検査行列の行数を、符号語中におけるパリティ長である固定パリティ領域のサイズと残りのトリビュタリスロット全ての総和のサイズの和とするものである。

Claims

ＯＴＮ信号のペイロード部分を構成するＯＤＴＵ単位でクライアント信号収容を行い、ＯＤＴＵトリビュタリスロット単位でパリティを可変とするＦＥＣフレーム処理装置において、
クライアント信号を収容するためのＯＤＴＵトリビュタリスロット数を通知することでフレーム構成を決定するフレーム構成制御部と、
前記フレーム構成制御部により決定されたフレーム構成に基づいて、符号化行列の列数を、ＯＴＮフレーム長のＮ倍もしくは１／Ｎ倍（ただし、Ｎは、１以上の整数）で構成し、前記符号化行列の行数を、ＯＤＴＵのトリビュタリスロット単位で増減させることが可能な符号化部と、
前記フレーム構成制御部により決定されたフレーム構成に基づいて、検査行列の列数を、ＯＴＮフレーム長のＮ倍もしくは１／Ｎ倍で構成し、前記検査行列の行数を、ＯＤＴＵのトリビュタリスロット単位で増減させることが可能な復号部と
を備え、可変パリティの冗長度に対応した、誤り訂正符号化／復号化処理を小回路規模で実現する
ＦＥＣフレーム処理装置。
請求項１に記載のＦＥＣフレーム処理装置において、
前記フレーム構成制御部は、ＦＥＣフレームとしてＯＴＵ４Ｖフレームを採用した場合に、ペイロード領域を構成する全８０のトリビュタリスロットＴＳ（１）〜ＴＳ（８０）のうち、ＴＳ（１）からＴＳ（Ｍ）まで（ただし、Ｍは１以上７９以下の整数）を、クライアント信号の収容に使用し、ＴＳ（Ｍ＋１）からＴＳ（８０）までを可変パリティ領域として使用するように規定して前記符号化部および前記復号部に通知することで、フレーム構成を決定する
ＦＥＣフレーム処理装置。
ＯＴＮ信号のペイロード部分を構成するＯＤＴＵ単位でクライアント信号収容を行い、ＯＤＴＵトリビュタリスロット単位でパリティを可変とするＦＥＣフレーム処理装置において、可変パリティの冗長度に対応した、誤り訂正符号化／復号化処理を小回路規模で実現するＦＥＣフレーム処理方法であって、
クライアント信号を収容するためのＯＤＴＵトリビュタリスロット数を通知することでフレーム構成を決定するフレーム構成制御ステップと、
前記フレーム構成制御ステップにより決定されたフレーム構成に基づいて、符号化行列の列数を、ＯＴＮフレーム長のＮ倍もしくは１／Ｎ倍（ただし、Ｎは、１以上の整数）で構成し、前記符号化行列の行数を、ＯＤＴＵのトリビュタリスロット単位で増減させることが可能な符号ステップと、
前記フレーム構成制御ステップにより決定されたフレーム構成に基づいて、検査行列の列数を、ＯＴＮフレーム長のＮ倍もしくは１／Ｎ倍で構成し、前記検査行列の行数を、ＯＤＴＵのトリビュタリスロット単位で増減させることが可能な復号ステップと
を有するＦＥＣフレーム処理方法。