WO2014136226A1

WO2014136226A1 - データ伝送システム

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Publication number: WO2014136226A1
Application number: PCT/JP2013/056161
Authority: WO
Inventors: 正志光野; 豊田　英弘
Original assignee: 株式会社日立製作所
Priority date: 2013-03-06
Filing date: 2013-03-06
Publication date: 2014-09-12
Also published as: JPWO2014136226A1; JP6041976B2

Abstract

　複数の伝送経路を持ち、伝送容量や伝送路のレーン数の動的な変更が可能で、また通信速度が高速で、低遅延処理が求められるデータ伝送システムにおいて、故障や障害の救済を可能とする高信頼なデータ伝送システムである。送信機は、ｎ本の伝送レーンとパリティ計算部と誤り検出／訂正符号挿入部とを有することで、パリティ計算部にて、ｎ本の伝送レーン上の送信データから該送信データを復元するパリティのデータ列を生成し、誤り検出／訂正符号挿入部にて、入力された送信データとパリティのデータ列から誤り検出符号と誤り訂正符号を生成したのち、ｘ本の伝送レーンに分配する。受信機は、誤り検出訂正部と故障検出部とデータ復元部とを有することで、誤り検出訂正部にて伝送レーンのビット列のビット誤りを検出して訂正し、故障検出部にて誤り訂正符号の訂正能力に基づいた伝送レーンの故障を検出し、データ復元部にて故障検出部で検出した伝送レーンのデータのビット列を復元する。

Description

データ伝送システム

　本発明は、複数の伝送経路を持ち、伝送容量や伝送路のレーン数の動的な変更が可能で、また通信速度が高速で、低遅延処理が求められるデータ伝送システムに関する。より詳細には、特に、故障や障害の救済を可能とする高信頼なデータ伝送システムに関する。

　近年、サーバ／ストレージ／ネットワークの融合が進んでおり、今後は数十Ｔｂｐｓ級の高スループットが要求される。高スループットを実現する方法として、電気伝送から光伝送に変更する方法があるが、電気を光に変換する光素子などの故障率が高く、システム全体の信頼性を著しく低下させている。また、伝送容量の向上に伴い、ネットワーク装置には低遅延処理の要求がある。

　こうした中、障害耐性の向上を実現可能な技術として、特許文献１には、送信装置から送信する元データについて、元データのパリティを算出し、さらに、元データとパリティデータとの誤り検査ビットを計算して、これをまとめて元データと共に送信することにより、伝送路で生じるビット誤りを受信側で訂正でき、伝送路の信頼性を向上することが可能な、データ伝送方法及びデータ伝送装置が記載されている。

　また、特許文献２には、多重トーン伝送システムにおいて、伝送中に起きる可能性があるデータ伝送エラーを検出し、伝送ブロックに対する周波数に関する適応的な巡回冗長検査（ＣＲＣ：Cyclic Redundancy Check）を実行し、パリティビットの適応的な再送によって、伝送ブロックの検出された伝送エラーをＦＥＣ（Forward Error Correction）に従って訂正するＣＲＣ技術が記載されている。

　また、特許文献３には、エラーの検出又は修復の際に、上位システムに対する影響が少ないＲＡＩＤ（Redundant Arrays of Inexpensive Disks）システム及びエラーセクタの修復方法が記載されている。

特許第４４３１１１３号公報特開平８－９７８０５号公報特開２００９－２５２００１号公報

　しかしながら、前記特許文献１に記載の技術では、偶数本の伝送路に誤りが生じた場合は、誤りを検出及び訂正をすることができず、また伝送路の誤りが著しく多い場合には誤りを訂正することはできない。また、伝送路が切断しているような場合には適応することはできない。

　また、前記特許文献２に記載の技術では、ＦＥＣの誤り訂正の限界を超えた誤りが発生した場合は、送信側にデータの再送を要求するため、再送されるまでの処理に時間がかかり、また、再送されるまでのデータは損失する。また、伝送路が切断しているような場合には、再送要求を繰り返すのみで、データの復元をすることはできない。

　また、前記特許文献３に記載の技術では、ハードディスクが修復不可能な場合に送信するエラー情報を受信した場合は、他のハードディスクが記憶するデータを用いて、エラー情報が示すエラーセクタを修復するが、エラーセクタを修復するパリティ符号の生成に時間がかかるために、ハードディスクの書き込み速度が低下するという問題がある。また、データ修復のために多くの記憶容量が必要となり、記憶媒体への書き込み・読み込み速度に時間がかかる。これらの理由により、特許文献３に記載するようなＲＡＩＤシステムの技術を、高速・低遅延処理が要求される情報処理装置へ適応することは難しい。

　そこで、本発明の目的の一つは、複数の伝送経路を持ち、伝送容量や伝送路のレーン数の動的な変更が可能で、また通信速度が高速で、低遅延処理が求められるデータ伝送システムにおいて、故障や障害の救済を可能とする高信頼なデータ伝送システムを提供することである。

　本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

　本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。

　代表的な実施の形態によるデータ伝送システムは、送信機と受信機とを有し、前記送信機と前記受信機との間でｘ本の伝送レーンを介して通信を行うデータ伝送システムである。

　前記送信機は、送信データが入力されるｎ本（ｎ＜ｘ）の伝送レーンと、前記ｎ本の伝送レーン上の前記送信データのデータ列から該データ列を復元するパリティのデータ列を生成するパリティ計算部と、前記送信データのデータ列と前記パリティ計算部で生成されたパリティのデータ列とから誤り検出符号と誤り訂正符号とを生成して、前記送信データのデータ列と前記パリティのデータ列と前記誤り検出符号と前記誤り訂正符号とを前記ｘ本の伝送レーンに分配する誤り検出／訂正符号挿入部と、を有する。

　前記受信機は、前記ｘ本の伝送レーン上を伝送するデータ列に含まれる前記誤り検出符号と前記誤り訂正符号とから前記データ列の誤りを検出して訂正する誤り検出訂正部と、前記ｘ本の伝送レーン上を伝送するデータ列と前記誤り検出訂正部で訂正されたデータ列とから、前記誤り訂正符号の訂正能力に基づいた伝送レーンの故障を検出する故障検出部と、前記故障検出部で故障と検出された伝送レーンのデータのビット列を、前記パリティのデータ列から復元するデータ復元部と、を有する。

　本願において開示される発明のうち、代表的な実施の形態によって得られる効果を簡単に説明すると、複数の伝送経路を持ち、伝送容量や伝送路のレーン数の動的な変更が可能で、また通信速度が高速で、低遅延処理が求められるデータ伝送システムにおいて、故障や障害の救済を可能とする高信頼なデータ伝送システムを提供することができる。

本発明の実施の形態１によるデータ伝送システムにおいて、その構成の一例を示すブロック図である。本発明の実施の形態１によるデータ伝送システムにおいて、それに含まれる送信機の詳細な構成例を示すブロック図である。本発明の実施の形態１によるデータ伝送システムにおいて、それに含まれる受信機の詳細な構成例を示すブロック図である。本発明の実施の形態１によるデータ伝送システムにおいて、それに含まれる故障検出部の詳細な構成例を示すブロック図である。本発明の実施の形態１によるデータ伝送システムにおいて、それに含まれる故障検出部の動作手順を示すフローチャートである。本発明の実施の形態１によるデータ伝送システムにおいて、それに含まれる故障検出部のフローチャートに含まれる誤り検出処理の動作手順を示すフローチャートである。本発明の実施の形態２によるデータ伝送システムにおいて、それに含まれる送信機の詳細な構成例を示すブロック図である。本発明の実施の形態２によるデータ伝送システムにおいて、それに含まれる受信機の詳細な構成例を示すブロック図である。

　以下の実施の形態においては、便宜上その必要があるときは、複数の実施の形態またはセクションに分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらは互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。

　さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。

　［実施の形態の概要］
　本実施の形態によるデータ伝送システムは、以下のような特徴を有するものである。一例として、（）内に対応する構成要素、符号などを付記する。

　本実施の形態によるデータ伝送システムは、送信機（１，１ａ）と受信機（２，２ａ）とを有し、前記送信機と前記受信機との間でｘ本の伝送レーン（伝送路３）を介して通信を行うデータ伝送システムである。

　前記送信機は、送信データが入力されるｎ本（ｎ＜ｘ）の伝送レーンと、前記ｎ本の伝送レーン上の前記送信データのデータ列から該データ列を復元するパリティのデータ列を生成するパリティ計算部（２０）と、前記送信データのデータ列と前記パリティ計算部で生成されたパリティのデータ列とから誤り検出符号と誤り訂正符号とを生成して、前記送信データのデータ列と前記パリティのデータ列と前記誤り検出符号と前記誤り訂正符号とを前記ｘ本の伝送レーンに分配する誤り検出／訂正符号挿入部（３０）と、を有する。

　前記受信機は、前記ｘ本の伝送レーン上を伝送するデータ列に含まれる前記誤り検出符号と前記誤り訂正符号とから前記データ列の誤りを検出して訂正する誤り検出訂正部（８０－１～８０－ｘ）と、前記ｘ本の伝送レーン上を伝送するデータ列と前記誤り検出訂正部で訂正されたデータ列とから、前記誤り訂正符号の訂正能力に基づいた伝送レーンの故障を検出する故障検出部（９０）と、前記故障検出部で故障と検出された伝送レーンのデータのビット列を、前記パリティのデータ列から復元するデータ復元部（１００）と、を有する。

　より好ましくは、前記送信機は、さらに、前記ｎ本の伝送レーン上を伝送するデータ列を、ｍ本（ｎ＜ｍ＜ｘ）の伝送レーンに分配して前記パリティ計算部へ出力するデータ分配部（１２０）を有する。前記受信機は、さらに、前記データ復元部から出力されるｍ本の伝送レーン上を伝送するデータ列を、ｎ本の伝送レーンに結合するデータ結合部（１３０）を有する。

　本実施の形態の概要に基づいた各実施の形態を、以下において具体的に説明する。以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

　［実施の形態１］
　本実施の形態１によるデータ伝送システムを、図１～図６を用いて説明する。

　＜データ伝送システムの構成と動作＞
　図１は、本実施の形態１によるデータ伝送システムにおいて、その構成の一例を示すブロック図である。

　図１に示すデータ伝送システムは、送信機１と受信機２とを備える。送信機１と受信機２とは、ｘ本の伝送レーン（物理レーンとも呼ぶ）によって構成される伝送路３を介して接続される。なお、ｘは伝送路全体のレーン数で、２以上の整数である。

　送信機１には、受信機２へ送信される送信データフレーム（以下、送信データと記載する）が入力される。送信機１は、入力された送信データをｘ本の伝送レーンによって構成される伝送路３の一部または全部に分割して出力する。

　受信機２には、ｘ本の伝送レーンによって構成される伝送路３を介して送信機１から出力されたデータが入力される。受信機２は、入力されたデータを受信データフレーム（以下、受信データと記載する）として出力する。

　＜送信機の構成と動作＞
　図２は、本実施の形態１によるデータ伝送システムにおいて、それに含まれる送信機１の詳細な構成例を示すブロック図である。当該送信機１は、前述した図１の送信機１に該当する。

　図２に示す送信機１は、シリアル／パラレル（Ｓ／Ｐ）変換部１０（１０－１～１０－ｎ）、パリティ計算部２０、誤り検出／訂正符号挿入部３０、パラレル／シリアル（Ｐ／Ｓ）変換部４０（４０－１～４０－ｘ）、電気－光変換部５０（５０－１～５０－ｘ）を備える。なお、ｘは、ｎより大きな整数であり、例えば、ｎ＝１０、ｘ＝１２などである。

　まず、送信機１のデータフローを説明する。送信データは、シリアル／パラレル変換部１０（１０－１～１０－ｎ）に入力される。シリアル／パラレル変換部１０（１０－１～１０－ｎ）は、パリティ計算部２０へデータ列を送信する。パリティ計算部２０は、誤り検出／訂正符号挿入部３０へデータ列を送信する。誤り検出／訂正符号挿入部３０は、パラレル／シリアル変換部４０（４０－１～４０－ｘ）へデータ列を送信する。パラレル／シリアル変換部４０（４０－１～４０－ｘ）は、電気－光変換部５０（５０－１～５０－ｘ）へデータ列を送信する。電気－光変換部５０（５０－１～５０－ｘ）は、ｘ本の伝送レーンによって構成される伝送路３へデータ列を出力する。

　次に、送信機１における各部の詳細な動作例を説明する。送信データは、シリアル／パラレル変換部１０（１０－１～１０－ｎ）に入力される。ここで、シリアル／パラレル変換部１０（１０－１～１０－ｎ）は、入力されたデータのビット列をシリアルからパラレルへ変換し、パリティ計算部２０へ送信する。

　パリティ計算部２０は、シリアル／パラレル変換部１０（１０－１～１０－ｎ）より受信したデータのビット列から、データを復元するためのパリティを生成し、（ｘ－ｎ）本の伝送レーンに分配し、誤り検出／訂正符号挿入部３０へ送信する。

　誤り検出／訂正符号挿入部３０は、パリティ計算部２０より受信したデータのビット列に対して、誤り検出符号と誤り訂正符号を付加し、パラレル／シリアル変換部４０（４０－１～４０－ｘ）へデータ列を送信する。なお、誤り検出符号および誤り訂正符号の種類は、特に限定されない。

　パラレル／シリアル変換部４０（４０－１～４０－ｘ）は、誤り検出／訂正符号挿入部３０より受信したデータのビット列を、パラレルからシリアルへ変換し、電気－光変換部５０（５０－１～５０－ｘ）へ送信する。

　電気－光変換部５０（５０－１～５０－ｘ）は、パラレル／シリアル変換部４０（４０－１～４０－ｘ）から受信したデータのビット列を、電気信号から光信号に変換し、ｘ本の伝送レーンによって構成される伝送路３に出力する。

　このように、本実施の形態１による送信機１は、入力されたｎ本の送信データに対して、パリティ計算部２０にて生成されたパリティデータを（ｘ－ｎ）本の伝送レーンに送信し、誤り検出／訂正符号挿入部３０にて、誤り検出符号と誤り訂正符号の両方を生成し、ｘ本の伝送レーンによって構成される伝送路３にデータ列を分配する。

　＜受信機の構成と動作＞
　図３は、本実施の形態１によるデータ伝送システムにおいて、それに含まれる受信機２の詳細な構成例を示すブロック図である。当該受信機２は、前述した図１の受信機２に該当する。

　図３に示す受信機２は、光－電気変換部６０（６０－１～６０－ｘ）、シリアル／パラレル（Ｓ／Ｐ）変換部７０（７０－１～７０－ｘ）、誤り検出訂正部８０（８０－１～８０－ｘ）、故障検出部９０、データ復元部１００、パラレル／シリアル（Ｐ／Ｓ）変換部１１０（１１０－１～１１０－ｎ）を備える。なお、ｘは、ｎより大きな整数で、例えば、ｎ＝１０、ｘ＝１２などである。

　まず、受信機２のデータフローを説明する。ｘ本の伝送レーンによって構成される伝送路３を介して送信機１よりデータ列が光－電気変換部６０（６０－１～６０－ｘ）に入力される。光－電気変換部６０（６０－１～６０－ｘ）は、シリアル／パラレル変換部７０（７０－１～７０－ｘ）にデータ列を送信する。シリアル／パラレル変換部７０（７０－１～７０－ｘ）は、誤り検出訂正部８０（８０－１～８０－ｘ）と故障検出部９０にデータ列を送信する。誤り検出訂正部８０（８０－１～８０－ｘ）は、データ復元部１００にデータ列を送信する。また、誤り検出訂正部８０（８０－１～８０－ｘ）は、故障検出部９０に誤り訂正結果を送信する。故障検出部９０は、データ復元部１００に、故障情報を送信する。データ復元部１００は、パラレル／シリアル変換部１１０（１１０－１～１１０－ｎ）にデータ列を送信する。パラレル／シリアル変換部１１０（１１０－１～１１０－ｎ）は、伝送路へデータ列を出力する。

　次に、受信機２における各部の詳細な動作例を説明する。ｘ本の伝送レーンによって構成される伝送路３を介して送信機１よりデータ列が光－電気変換部６０（６０－１～６０－ｘ）に入力される。ここで、光－電気変換部６０（６０－１～６０－ｘ）は、光信号を電気信号に変換し、シリアル／パラレル変換部７０（７０－１～７０－ｘ）へデータのビット列を送信する。

　シリアル／パラレル変換部７０（７０－１～７０－ｘ）は、光－電気変換部６０（６０－１～６０－ｘ）より受信したデータのビット列をシリアルからパラレルへ変換し、誤り検出訂正部８０（８０－１～８０－ｘ）と故障検出部９０へデータのビット列を送信する。

　誤り検出訂正部８０（８０－１～８０－ｘ）は、シリアル／パラレル変換部７０（７０－１～７０－ｘ）より受信したデータのビット列に対して、誤りを検出した場合は、誤り訂正符号によりビット誤りを訂正し、データ復元部１００にデータのビット列を送信する。さらに、誤り検出訂正部８０（８０－１～８０－ｘ）は、誤り検出符号により、誤り訂正符号による訂正結果を故障検出部９０に送信する。

　故障検出部９０は、詳細は後述するが、誤り検出訂正部８０（８０－１～８０－ｘ）より受信した誤り訂正符号による訂正結果に対して、伝送路上の故障を判断し、データ復元部１００に故障レーン情報を送信する。また、故障検出部９０は、シリアル／パラレル変換部７０（７０－１～７０－ｘ）より受信したデータのビット列より、伝送路上の故障を判断し、データ復元部１００に故障レーン情報を送信する。

　データ復元部１００は、故障検出部９０より受信した故障レーン情報に従い、故障がない場合は、ｘ本のデータのビット列を、ｎ本のデータのビット列に結合し、パラレル／シリアル変換部１１０（１１０－１～１１０－ｎ）へ送信する。また、データ復元部１００は、故障検出部９０より受信した故障レーン情報に従い、故障があった場合は、該当レーンのデータのビット列を、該当レーン以外のデータのビット列より復元し、ｘ本のデータのビット列を、ｎ本のデータのビット列に結合し、パラレル／シリアル変換部１１０（１１０－１～１１０－ｎ）へ送信する。

　パラレル／シリアル変換部１１０（１１０－１～１１０－ｎ）は、データ復元部１００より受信したデータのビット列を、パラレルからシリアルへ変換し、受信データを出力する。

　＜故障検出部の構成と動作＞
　図４は、本実施の形態１によるデータ伝送システムにおいて、それに含まれる故障検出部９０の詳細な構成例を示すブロック図である。

　図４に示す故障検出部９０は、誤り検出部２００、連続データ受信部２１０、訂正能力比較部２２０、前回検出比較部２３０、増加数比較部２４０、回数計測部２５０、故障判断部２６０を備える。

　まず、故障検出部９０のデータフローを説明する。誤り検出部２００は、誤り検出訂正部８０（８０－１～８０－ｘ）より受信したデータのビット列を、訂正能力比較部２２０と前回検出比較部２３０へ送信する。訂正能力比較部２２０は、誤り検出部２００より受信したデータのビット列を、回数計測部２５０と故障判断部２６０へ送信する。回数計測部２５０は、訂正能力比較部２２０より受信したデータのビット列を故障判断部２６０へ送信する。前回検出比較部２３０は、誤り検出部２００より受信したデータのビット列を増加数比較部２４０へ送信する。増加数比較部２４０は、前回検出比較部２３０より受信したデータのビット列を、故障判断部２６０へ送信する。連続データ受信部２１０は、シリアル／パラレル変換部７０（７０－１～７０－ｘ）より受信したデータのビット列を故障判断部２６０へ送信する。故障判断部２６０は、訂正能力比較部２２０と回数計測部２５０と増加数比較部２４０と連続データ受信部２１０より受信したデータのビット列により故障と正常を判断し、データ復元部１００へ故障情報を送信する。

　次に、故障検出部９０における各部の詳細な動作例を説明する。誤り検出部２００は、誤り検出訂正部８０（８０－１～８０－ｘ）より受信した誤り訂正符号による訂正結果に対して、誤り検出符号による誤訂正の確認を行い、誤訂正を検出する。誤り検出部２００は、検出した誤訂正の情報を、訂正能力比較部２２０と前回検出比較部２３０へ送信する。

　訂正能力比較部２２０は、誤り検出部２００より受信した誤り検出情報と、誤り訂正符号の訂正能力とを比較し、誤り検出部２００より受信した誤り検出情報が、誤り訂正符号の訂正能力を超えていた場合は、該当レーンを故障と判断し、故障判断部２６０へ故障情報を送信する。また、訂正能力比較部２２０は、誤り検出部２００より受信した誤り検出情報が、誤り訂正符号の訂正能力と同等であった場合は、回数計測部２５０へ故障情報を送信する。また、訂正能力比較部２２０は、誤り検出部２００より受信した誤り検出情報が、誤り訂正符号の訂正能力より下だった場合は、回数計測部２５０へ正常情報を送信する。

　回数計測部２５０は、訂正能力比較部２２０より受信した故障情報の回数を計測し、例えば５回連続で受信した場合には、当該レーンを故障と判断し、故障判断部２６０へ故障情報を送信し、例えば４回未満だった場合は、当該レーンを正常と判断し、故障判断部２６０へ正常情報を送信する。

　前回検出比較部２３０は、誤り検出部２００より受信した誤り検出情報と、前回の誤り検出数とを比較し、誤り検出部２００より受信した誤り検出情報が、前回の誤り検出数を越えていた場合は、増加数比較部２４０へ誤り検出情報を送信する。

　増加数比較部２４０は、前回検出比較部２３０より受信した誤り検出情報と、増加数閾値とを比較し、前回検出比較部２３０より受信した誤り検出情報が、増加数閾値を越えていた場合は、該当レーンを故障と判断し、故障判断部２６０へ故障情報を送信する。また、増加数比較部２４０は、前回検出比較部２３０より受信した誤り検出情報が、増加数閾値より下だった場合は、該当レーンを正常と判断し、故障判断部２６０へ正常情報を送信する。

　連続データ受信部２１０は、シリアル／パラレル変換部７０（７０－１～７０－ｘ）より受信したデータのビット列に対して、０または１の連続データを受信した場合は、該当レーンを故障と判断し、故障判断部２６０へ故障情報を送信する。また、連続データ受信部２１０は、シリアル／パラレル変換部７０（７０－１～７０－ｘ）より受信したデータのビット列に対して、０または１の連続データを受信しなかった場合は、該当レーンを正常と判断し、故障判断部２６０へ正常情報を送信する。

　故障判断部２６０は、訂正能力比較部２２０と回数計測部２５０と増加数比較部２４０と、連続データ受信部２１０より受信した情報により、後述するフローチャートにて、故障と正常を判断し、データ復元部１００へ、故障情報を送信する。

　＜故障検出部の動作フロー＞
　以上のように構成された本実施の形態１によるデータ伝送システムに含まれる故障検出部９０の動作を、図５と図６のフローチャートを参照して説明する。

　図５は、本実施の形態１によるデータ伝送システムにおいて、それに含まれる故障検出部９０の動作手順を示すフローチャートである。

　Ｓ０のデータ受信から処理を開始する。まず、シリアル／パラレル変換部７０（７０－１～７０－ｘ）より受信したデータが、１または０の閾値以上の連続データであったか否かを判定する（Ｓ５）。

　Ｓ５の判定の結果、受信したデータが、１または０の閾値以上の連続データであった場合（検出）は、故障と判断する（Ｓ１０）。一方、受信したデータが、閾値未満の連続データ、またはランダムなデータであった場合（未検出）は、誤り検出訂正部８０（８０－１～８０－ｘ）から受信したデータに対して、後述する図６に示すフローチャートに従って誤り検出処理（Ｓ１５）を行う。その後、誤り訂正符号の誤訂正の検出があるか否かを判定する（Ｓ２０）。

　Ｓ２０の判定の結果、誤り訂正符号の誤訂正を検出しなかった場合（なし）は、該当レーンを正常と判断する（Ｓ４５）。一方、誤り訂正符号の誤訂正を検出した場合（あり）は、さらに、誤訂正の検出数（ビット誤り数）と、誤り訂正符号の訂正能力（限界値）との比較を行う（Ｓ２５）。Ｓ２５の比較の結果、誤訂正の検出数が、誤り訂正符号の訂正能力を超えていた場合（以上）は故障と判断し（Ｓ１０）、同等であった場合は、さらに、検出回数（複数回連続）の比較を行う（Ｓ３０）。Ｓ３０の比較の結果、検出回数が閾値以上であった場合は故障と判断する（Ｓ１０）。

　また、Ｓ２５の比較の結果、誤訂正の検出数が誤り訂正符号の訂正能力未満だった場合、あるいは、Ｓ３０の比較の結果、検出回数が閾値未満の場合は、さらに、前回の誤り検出数との比較を行う（Ｓ３５）。Ｓ３５の比較の結果、今回の誤り検出数が、前回の誤り検出数未満であった場合は正常と判断し（Ｓ４５）、前回の誤り検出数以上であった場合は、さらに、誤り検出数の増加数（差分）の比較を行う（Ｓ４０）。Ｓ４０の比較の結果、誤り検出数の増加数が閾値を越えていた場合（以上）は故障と判断し（Ｓ１０）、誤り検出数の増加数が閾値未満であった場合は正常と判断する（Ｓ４５）。

　＜故障検出部の誤り検出処理フロー＞
　図６は、本実施の形態１によるデータ伝送システムにおいて、それに含まれる故障検出部９０の誤り検出処理Ｓ１５の動作手順を示すフローチャートである。

　Ｓ１００から誤り検出処理を開始する。まず、誤り検出訂正部８０（８０－１～８０－ｘ）から受信したデータに対して、誤り検出符号による誤り検出を行い（Ｓ１０５）、未検出の場合は、該当レーンを正常と判断し（Ｓ１２５）、誤りを検出した場合は、誤り訂正符号による訂正を行う（Ｓ１１０）。ただし、誤り検出が誤検出であり、訂正が行われなかった場合（訂正なし）は、該当レーンは正常と判断し（Ｓ１２５）、訂正が行われた場合（訂正あり）は、さらに、誤り検出符号による誤訂正を検出する（Ｓ１１５）。

　Ｓ１１５の結果、誤訂正が検出されなかった場合（未検出）は、正常に訂正が行われたと判断し、該当レーンを正常とし（Ｓ１２５）、誤訂正を検出した場合は、誤り訂正符号の訂正能力の限界と判断し、該当レーンを故障と判断する（Ｓ１２０）。さらに、故障と判断した該当レーンの誤訂正の検出数を保持する。この誤訂正の検出数は、前述（図５）した誤り訂正符号の訂正能力等との比較対象となる。

　＜実施の形態１の効果＞
　以上説明した本実施の形態１によるデータ伝送システムによれば、以下のような効果を得ることができる。

　（１）送信機１は、ｎ本の伝送レーンとパリティ計算部２０と誤り検出／訂正符号挿入部３０とを有することで、パリティ計算部２０にて、ｎ本の伝送レーン上の送信データから該送信データを復元するパリティのデータ列を生成し、誤り検出／訂正符号挿入部３０にて、入力された送信データとパリティのデータ列から誤り検出符号と誤り訂正符号を生成したのち、ｘ本の伝送レーンに分配することができる。

　受信機２は、誤り検出訂正部８０（８０－１～８０－ｘ）と故障検出部９０とデータ復元部１００とを有することで、誤り検出訂正部８０（８０－１～８０－ｘ）にて伝送レーンのビット列のビット誤りを検出して訂正し、故障検出部９０にて誤り訂正符号の訂正能力に基づいた伝送レーンの故障を検出し、データ復元部１００にて故障検出部９０で検出した伝送レーンのデータのビット列を復元することができる。

　これにより、伝送レーン毎に誤り訂正符号による誤訂正と、連続データの発生有無を常に監視し、伝送レーンに生じる故障の予兆と、故障を検出し、該当伝送レーンのデータをパリティにより復元することができるので、データ伝送システム全体の信頼性を向上させることができる。

　（２）故障検出部９０は、訂正能力比較部２２０と故障判断部２６０とを有することで、訂正能力比較部２２０による比較結果にて、誤り検出符号によって検出されたビット誤り数が誤り訂正符号の訂正能力の限界値を超えた場合に、故障判断部２６０にて故障と判断することができる。

　（３）故障検出部９０は、訂正能力比較部２２０と回数計測部２５０と故障判断部２６０とを有することで、訂正能力比較部２２０による比較結果にて、誤り検出符号によって検出されたビット誤り数が誤り訂正符号の訂正能力の限界値と同等であり、かつ、回数計測部２５０による計測結果にて、複数回連続して発生した場合に、故障判断部２６０にて故障と判断することができる。

　（４）故障検出部９０は、前回検出比較部２３０と増加数比較部２４０と故障判断部２６０とを有することで、前回検出比較部２３０による比較結果にて、誤り検出符号によって検出されたビット誤り数が前回検出された誤り数を超えており、かつ、増加数比較部２４０による比較結果にて、前回検出された誤り数と今回検出された誤り数との差分が閾値を超えた場合に、故障判断部２６０にて故障と判断することができる。

　（５）故障検出部９０は、連続データ受信部２１０と故障判断部２６０とを有することで、連続データ受信部２１０にて、ｘ本の伝送レーン上のデータ列から０または１の連続データを受信した場合に、故障判断部２６０にて故障と判断することができる。

　（６）前記（１）～（５）により、複数の伝送経路を持ち、伝送容量や伝送路のレーン数の動的な変更が可能で、また通信速度が高速で、低遅延処理が求められるデータ伝送システムにおいて、故障や障害の救済を可能とする高信頼なデータ伝送システムを提供することができる。

　より具体的には、データ伝送システムにおいて、光素子の故障や伝送路（レーン）に障害が発生し、データのビット誤りが発生した際に、誤り訂正符号のみで訂正した場合に比べて、低遅延かつ少ない回路規模でデータの復元ができる。また、突然、光素子からの出力が低下、あるいは停止する現象が発生した場合でもデータの損失がなく、かつ再送要求なしでデータの復元ができ、リンク（接続）を持続することが可能となるので、システム全体の故障率を低減することができる。すなわち、高信頼なデータ伝送システムを構築することができる。

　［実施の形態２］
　本実施の形態２によるデータ伝送システムを、図７～図８を用いて説明する。本実施の形態２によるデータ伝送システムは、前記実施の形態１によるデータ伝送システムと比較して、送信機１ａに含まれるデータ分配部１２０によるデータ分配方法と、受信機２ａに含まれるデータ結合部１３０によるデータ結合方法が異なる。以下において、異なる点を主に説明する。

　図７は、本実施の形態２によるデータ伝送システムにおいて、それに含まれる送信機１ａの詳細な構成例を示すブロック図である。

　図７に示す送信機１ａは、シリアル／パラレル（Ｓ／Ｐ）変換部１０（１０－１～１０－ｎ）、データ分配部１２０、パリティ計算部２０、誤り検出／訂正符号挿入部３０、パラレル／シリアル（Ｐ／Ｓ）変換部４０（４０－１～４０－ｘ）、電気－光変換部５０（５０－１～５０－ｘ）を備える。

　図７に示す送信機１ａは、図２に示した送信機１と比較して、シリアル／パラレル変換部１０（１０－１～１０－ｎ）とパリティ計算部２０との間に、データ分配部１２０が接続されている点が異なる。このデータ分配部１２０は、シリアル／パラレル変換部１０（１０－１～１０－ｎ）からのｎ本の伝送レーン上を伝送するデータ列を、パリティ計算部２０へのｍ本の伝送レーンに分配する機能を備えている。なお、ｘはｍより大きな整数であり、ｍはｎより大きな整数であり、例えば、ｎ＝１０、ｍ＝１２、ｘ＝１４などである。

　図８は、本実施の形態２によるデータ伝送システムにおいて、それに含まれる受信機２ａの詳細な構成例を示すブロック図である。

　図８に示す受信機２ａは、光－電気変換部６０（６０－１～６０－ｘ）、シリアル／パラレル（Ｓ／Ｐ）変換部７０（７０－１～７０－ｘ）、誤り検出訂正部８０（８０－１～８０－ｘ）、故障検出部９０、データ復元部１００、データ結合部１３０、パラレル／シリアル（Ｐ／Ｓ）変換部１１０（１１０－１～１１０－ｎ）を備える。

　図８に示す受信機２ａは、図３に示した受信機２と比較して、データ復元部１００とパラレル／シリアル変換部１１０（１１０－１～１１０－ｎ）との間に、データ結合部１３０が接続されている点が異なる。このデータ結合部１３０は、データ復元部１００からのｍ本の伝送レーン上を伝送するデータ列を、パラレル／シリアル変換部１１０（１１０－１～１１０－ｎ）へのｎ本の伝送レーンに結合する機能を備えている。なお、ｘはｍより大きな整数であり、ｍはｎより大きな整数であり、例えば、ｎ＝１０、ｍ＝１２、ｘ＝１４などである。

　以上説明した本実施の形態２によるデータ伝送システムによれば、前記実施の形態１と同様の効果（前記実施の形態１の（１）～（６））を得ることができる。さらに、本実施の形態２によれば、送信機１ａがデータ分配部１２０を有し、受信機２ａがデータ結合部１３０を有することで、送信機１ａのデータ分配部１２０にて、誤り検出符号と訂正符号を送信データに付加する分を、（ｍ－ｎ）本の伝送レーンに分配することができるので、ｎ本の伝送レーンの伝送容量を向上することなく、データを伝送することができる。

　以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。たとえば、上記した実施の形態１，２は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施の形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

　１，１ａ　送信機
　２，２ａ　受信機
　３　伝送路
　１０－１～１０－ｎ　シリアル／パラレル変換部
　２０　パリティ計算部
　３０　誤り検出／訂正符号挿入部
　４０－１～４０－ｘ　パラレル／シリアル変換部
　５０－１～５０－ｘ　電気―光変換部
　６０－１～６０－ｘ　光―電気変換部
　７０－１～７０－ｘ　シリアル／パラレル変換部
　８０－１～８０－ｘ　誤り検出訂正部
　９０　故障検出部
１００　データ復元部
１１０－１～１１０－ｎ　パラレル／シリアル変換部
１２０　データ分配部
１３０　データ結合部
２００　誤り検出部
２１０　連続データ受信部
２２０　訂正能力比較部
２３０　前回検出比較部
２４０　増加数比較部
２５０　回数計測部
２６０　故障判断部

Claims

　送信機と受信機とを有し、前記送信機と前記受信機との間でｘ本の伝送レーンを介して通信を行うデータ伝送システムであって、
　前記送信機は、
　送信データが入力されるｎ本（ｎ＜ｘ）の伝送レーンと、
　前記ｎ本の伝送レーン上の前記送信データのデータ列から該データ列を復元するパリティのデータ列を生成するパリティ計算部と、
　前記送信データのデータ列と前記パリティ計算部で生成されたパリティのデータ列とから誤り検出符号と誤り訂正符号とを生成して、前記送信データのデータ列と前記パリティのデータ列と前記誤り検出符号と前記誤り訂正符号とを前記ｘ本の伝送レーンに分配する誤り検出／訂正符号挿入部と、
　を有し、
　前記受信機は、
　前記ｘ本の伝送レーン上を伝送するデータ列に含まれる前記誤り検出符号と前記誤り訂正符号とから前記データ列の誤りを検出して訂正する誤り検出訂正部と、
　前記ｘ本の伝送レーン上を伝送するデータ列と前記誤り検出訂正部で訂正されたデータ列とから、前記誤り訂正符号の訂正能力に基づいた伝送レーンの故障を検出する故障検出部と、
　前記故障検出部で故障と検出された伝送レーンのデータのビット列を、前記パリティのデータ列から復元するデータ復元部と、
　を有する、データ伝送システム。
　請求項１記載のデータ伝送システムにおいて、
　前記送信機は、さらに、前記ｎ本の伝送レーン上を伝送するデータ列を、ｍ本（ｎ＜ｍ＜ｘ）の伝送レーンに分配して前記パリティ計算部へ出力するデータ分配部を有し、
　前記受信機は、さらに、前記データ復元部から出力されるｍ本の伝送レーン上を伝送するデータ列を、ｎ本の伝送レーンに結合するデータ結合部を有する、データ伝送システム。
　請求項１記載のデータ伝送システムにおいて、
　前記故障検出部は、前記誤り検出符号によって検出されたビット誤り数が、前記誤り訂正符号の訂正能力の限界値を超えた場合に、故障と判断する、データ伝送システム。
　請求項１記載のデータ伝送システムにおいて、
　前記故障検出部は、前記誤り検出符号によって検出されたビット誤り数が、前記誤り訂正符号の訂正能力の限界値と同等であり、かつ、複数回連続して発生した場合に、故障と判断する、データ伝送システム。
　請求項１記載のデータ伝送システムにおいて、
　前記故障検出部は、前記誤り検出符号によって検出されたビット誤り数が、前回検出された誤り数を超えており、かつ、前回検出された誤り数と今回検出された誤り数との差分が閾値を超えた場合に、故障と判断する、データ伝送システム。
　請求項１記載のデータ伝送システムにおいて、
　前記故障検出部は、前記ｘ本の伝送レーン上のデータ列から０または１の連続データを受信した場合に、故障と判断する、データ伝送システム。
　請求項１記載のデータ伝送システムにおいて、
　前記故障検出部は、
　前記誤り検出符号によって検出されたビット誤り数と前記誤り訂正符号の訂正能力とを比較する訂正能力比較部と、
　前記誤り検出符号によって検出されたビット誤り数と検出回数閾値とを比較する回数計測部と、
　前記誤り検出符号によって検出されたビット誤り数と前回検出された誤り数とを比較する前回検出比較部と、
　前記誤り検出符号によって検出されたビット誤り数と前回検出された誤り数からの増加数閾値とを比較する増加数比較部と、
　前記ｘ本の伝送レーン上のデータ列から０または１の連続データを受信したか否かを比較する連続データ受信部と、
　前記訂正能力比較部、前記回数計測部、前記前回検出比較部、前記増加数比較部、および、前記連続データ受信部からの比較結果に基づいて、前記誤り検出符号によって検出されたビット誤り数が、前記誤り訂正符号の訂正能力の限界値を超えた場合、前記誤り検出符号によって検出されたビット誤り数が、前記誤り訂正符号の訂正能力の限界値と同等であり、かつ、複数回連続して発生した場合、前記誤り検出符号によって検出されたビット誤り数が、前回検出された誤り数を超えており、かつ、前回検出された誤り数と今回検出された誤り数との差分が閾値を超えた場合、および、前記ｘ本の伝送レーン上のデータ列から０または１の連続データを受信した場合、のいずれかの場合に、故障と判断する故障判断部と、
　を有する、データ伝送システム。
　請求項２記載のデータ伝送システムにおいて、
　前記故障検出部は、前記誤り検出符号によって検出されたビット誤り数が、前記誤り訂正符号の訂正能力の限界値を超えた場合に、故障と判断する、データ伝送システム。
　請求項２記載のデータ伝送システムにおいて、
　前記故障検出部は、前記誤り検出符号によって検出されたビット誤り数が、前記誤り訂正符号の訂正能力の限界値と同等であり、かつ、複数回連続して発生した場合に、故障と判断する、データ伝送システム。
　請求項２記載のデータ伝送システムにおいて、
　前記故障検出部は、前記誤り検出符号によって検出されたビット誤り数が、前回検出された誤り数を超えており、かつ、前回検出された誤り数と今回検出された誤り数との差分が閾値を超えた場合に、故障と判断する、データ伝送システム。
　請求項２記載のデータ伝送システムにおいて、
　前記故障検出部は、前記ｘ本の伝送レーン上のデータ列から０または１の連続データを受信した場合に、故障と判断する、データ伝送システム。
　請求項２記載のデータ伝送システムにおいて、
　前記故障検出部は、
　前記誤り検出符号によって検出されたビット誤り数と前記誤り訂正符号の訂正能力とを比較する訂正能力比較部と、
　前記誤り検出符号によって検出されたビット誤り数と検出回数閾値とを比較する回数計測部と、
　前記誤り検出符号によって検出されたビット誤り数と前回検出された誤り数とを比較する前回検出比較部と、
　前記誤り検出符号によって検出されたビット誤り数と前回検出された誤り数からの増加数閾値とを比較する増加数比較部と、
　前記ｘ本の伝送レーン上のデータ列から０または１の連続データを受信したか否かを比較する連続データ受信部と、
　前記訂正能力比較部、前記回数計測部、前記前回検出比較部、前記増加数比較部、および、前記連続データ受信部からの比較結果に基づいて、前記誤り検出符号によって検出されたビット誤り数が、前記誤り訂正符号の訂正能力の限界値を超えた場合、前記誤り検出符号によって検出されたビット誤り数が、前記誤り訂正符号の訂正能力の限界値と同等であり、かつ、複数回連続して発生した場合、前記誤り検出符号によって検出されたビット誤り数が、前回検出された誤り数を超えており、かつ、前回検出された誤り数と今回検出された誤り数との差分が閾値を超えた場合、および、前記ｘ本の伝送レーン上のデータ列から０または１の連続データを受信した場合、のいずれかの場合に、故障と判断する故障判断部と、
　を有する、データ伝送システム。