(57)【要約】  本発明は、光ファイバ伝送システムおよび光ファイバ伝送の実施方法に係る。本発明は、交換部分において単層集中の交換のみを採用する。トラフィック型ネットワーク層およびロードキャリー型ネットワーク層での交換を実現する従来の通信ネットワークよりもネットワーク構造がより簡単で維持しやすい。また、本発明は、全ての通信システムにおいて光ファイバに基づいたデータ伝送を実現し、データ伝送処理全体における伝送帯域幅ソースに対する要求を満たし、通信システムにおいて必要とされる全ての種類のサービスを実現するためのＱｏｓ（サービス品質）を確実とし、トラフィック上の迅速かつ障害のない交換へのあらゆる種類の要求を満たす。これによって、本発明は、ニーズに応じた帯域幅ソースの分配を実現することができ、ネットワークソース管理に柔軟性をもたらし、ユーザは、各自の要求に応じて対応する帯域幅ソースを用い、個々の要求を満たすことができる。
2007500459.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
端末処理ユニットと、光伝送ユニットと、入出力がそれぞれ該光伝送ユニットに接続されたスイッチユニットと、を含む光ファイバ伝送システムであって、
前記端末処理ユニットが、ＵＥ（ユーザ機器）に接続され、伝送されるべき該ＵＥの信号をカプセル化し光信号へ変換し、前記光伝送ユニットへ該光信号を送信すると共に、前記光伝送ユニットから受信された信号を非カプセル化し、該信号を前記ＵＥへ送信するために使用され、
前記光伝送ユニットが、前記端末処理ユニットと前記スイッチユニットのそれぞれに接続され、前記端末処理ユニットによって送信された前記カプセル化された信号を多重化し、該多重化された信号を光ファイバを介して前記スイッチユニットへ送信すると共に、光ファイバを介して前記スイッチユニットから送信された信号を逆多重化し、該逆多重化された信号を前記端末処理ユニットへ送信するために使用され、
前記スイッチユニットが、光伝送ユニットに接続され、その入力側で、前記光伝送ユニットからの前記多重化された信号を受信し、前記信号を逆多重化し、該信号の種類に応じて該信号の送信先を決定し、該信号を送信すると同時に、その出力側で、前記光伝送ユニットへ伝送されるべき信号を多重化し、該多重化された信号を光信号へ変換し、該信号を送信するために使用される、
光ファイバ伝送システム。
【請求項２】
前記端末処理ユニットが、信号コーデックモジュール、端末フレーム処理モジュール、端末電気／光信号処理モジュールを含み、
前記信号コーデックモジュールが、ＵＥによって送信された種々の信号を符号化し、前記端末フレーム処理モジュールへ該符号化された信号を送信すると同時に、前記端末フレーム処理モジュールからのディジタル信号を復号化し、前記ＵＥへ該復号化された信号を送信し、
前記端末フレーム処理モジュールが、前記信号コーデックモジュールによって送信されたディジタル信号を受信し、前記端末電気／光信号処理モジュールへカプセル化された信号を送信する前に、該信号をカプセル化する一方、前記信号コーデックモジュールへ信号を送信する前に、前記端末電気／光信号処理モジュールからの電気信号を非カプセル化し、
前記端末電気／光信号処理モジュールが、前記端末フレーム処理モジュールへ信号を送信する前に、前記光伝送ユニットからの光信号を電気信号へ変換する一方、前記光伝送ユニットへ信号を送信する前に、前記端末フレーム処理モジュールからの電気信号を光信号へ変換する、
請求項１に記載の光ファイバ伝送システム。
【請求項３】
前記信号コーデックモジュールが、エンコーダモジュールとデコーダモジュールを含み、
前記端末フレーム処理モジュールが、順次接続された、ＧＦＰ（ジェネリック・フレーミング・プロトコル）カプセル化モジュール、マッピングモジュール、多重化モジュール、およびＳＴＭ（同期転送モード）フレーミングモジュールと、順次接続された、ＳＴＭ（同期転送モード）デフレーミングモジュール、デマッピングモジュール、逆多重化モジュールおよびＧＦＰ（ジェネリック・フレーミング・プロトコル）非カプセル化モジュールとを含み、
前記端末電気／光信号処理モジュールが、電光変換モジュールおよび光電変換モジュールを含み、
前記エンコーダモジュールが、ＵＥから信号を受信し、該受信信号を前記ＧＦＰカプセル化モジュールへ送信する前に符号化し、
前記電光変換モジュールが、前記ＳＴＭフレーミングモジュールからのフレームを光信号へ変換し、該光信号を前記光伝送ユニットへ送信し、
前記デコーダモジュールが、前記ＧＦＰ非カプセル化モジュールからの非カプセル化された信号を復号化し、該信号を前記ＵＥへ送信し、前記光電変換モジュールが前記光伝送ユニットからの光信号を電気信号へ変換し、該変換された信号を前記ＳＴＭ（同期転送モード）デフレーミングモジュールへ送信する、
請求項２に記載の光ファイバ伝送システム。
【請求項４】
前記エンコーダモジュールが、ビデオエンコーダモジュール、オーディオエンコーダモジュール、およびデータエンコーダモジュールを含み、
前記ＧＦＰカプセル化モジュールが、ビデオＧＦＰカプセル化モジュール、オーディオＧＦＰカプセル化モジュール、およびデータＧＦＰカプセル化モジュールを含み、
前記マッピングモジュールが、ビデオマッピングモジュール、オーディオマッピングモジュール、およびデータマッピングモジュールを含み、各エンコーダモジュールの出力が、対応するＧＦＰカプセル化モジュールと対応するマッピングモジュールに、順次接続され、各マッピングモジュールの出力が前記多重化モジュールに接続され、
前記デコーダモジュールが、ビデオデコーダモジュール、オーディオデコーダモジュールおよびデータデコーダモジュールを含み、前記ＧＦＰ非カプセル化モジュールが、ビデオＧＦＰ非カプセル化モジュール、オーディオＧＦＰ非カプセル化モジュール、およびデータＧＦＰ非カプセル化モジュールを含み、前記デマッピングモジュールが、ビデオデマッピングモジュール、オーディオデマッピングモジュール、およびデータデマッピングモジュールを含み、各デマッピングモジュールの出力が、前記対応するＧＦＰ非カプセル化モジュールと対応するデコーダモジュールに、順次接続され、各デマッピングモジュールの入力が前記逆多重化モジュールに接続される、
請求項３に記載の光ファイバ伝送システム。
【請求項５】
前記端末処理ユニットが、マン−マシンインターフェースモジュール、制御および管理情報処理モジュール、および端末オーバーヘッド処理モジュールを更に含み、
前記マンマシーンインターフェースモジュールが、前記ＵＥからオペレーションコマンドを受信し、該コマンドを前記制御および管理情報処理モジュールへ送信する一方、前記管理情報処理モジュールから前記制御および管理メッセージを受信し、該情報を前記ＵＥへ送信し、
前記制御および管理情報処理モジュールが、前記マンマシーンインターフェースモジュールからオペレーションコマンドを受信し、適切な制御および管理メッセージを生成し、該制御および管理メッセージを前記端末オーバーヘッド処理モジュールへ送信する一方、前記端末オーバーヘッド処理モジュールから制御および管理メッセージを受信し、前記マンマシーンインターフェースモジュールへ送信する前に、該制御および管理メッセージを解釈し、
前記端末オーバーヘッド処理モジュールが、前記制御および管理情報処理モジュールから制御および管理メッセージを受信し、適切なフレームオーバーヘッドを生成し、該フレームオーバーヘッドを前記端末フレーム処理モジュールへ送信すると同時に、前記端末フレーミングモジュールから前記フレームオーバーヘッドを受信し、前記制御および管理情報を抽出し、次に、該制御および管理情報を前記制御および管理情報処理モジュールへ送信する、
請求項３に記載の光ファイバ伝送システム。
【請求項６】
前記端末オーバーヘッド処理モジュールが、オーバーヘッド生成モジュールおよびオーバーヘッド抽出モジュールを含み、前記オーバーヘッド生成モジュールの入力が前記制御および管理情報処理モジュールに接続されるとともに、前記オーバーヘッド生成モジュールの出力が前記ＳＴＭフレーミングモジュールに接続され、前記オーバーヘッド抽出モジュールの入力が前記ＳＴＭフレーミングモジュールに接続されるとともに、前記オーバーヘッド抽出モジュールの出力が前記制御および管理情報処理モジュールに接続される、請求項５に記載の光ファイバ伝送システム。
【請求項７】
前記端末処理モジュールが、光端末であり、
または、統合されたビデオ、オーディオおよびデータ処理端末であり、
または、ＡＰＯＮ（ＡＴＭ受動光ネットワーク）、ＥＰＯＮ（イーサネット（登録商標）受動光ネットワーク）またはＧＰＯＮ（ギガビット受動光ネットワーク）に基づいた、あるいは、イーサネット（登録商標）に基づいた、ＯＮＵ（光ネットワークユニット）またはＯＮＴ（光ネットワーク端末）である、
請求項１に記載の光ファイバ伝送システム。
【請求項８】
光伝送ユニットが、光ネットワークユニット、光割当てユニット、光伝送路端末を含み、
前記光ネットワークユニットが、前記端末処理ユニットに接続され、前記端末処理ユニットから送信される信号を受信し、該信号を前記光割当てユニットへ送信する一方、前記光割当てユニットから信号を受信し、該信号を前記端末処理ユニットへ送信し、
前記光割当てユニットが、前記光ネットワークユニットと光伝送路端末との間に接続され、該光ネットワークユニットから送信される信号を集約し、該集約された信号を一つの光伝送路端末へ送信する一方、該光伝送路端末から信号を受信し、前記光ネットワークユニットの各々へ該信号を分配し、
前記光伝送路端末が、前記スイッチユニットと前記光割当てユニットとの間に接続され、該光割当てユニットと該スイッチユニットの間の信号のインタラクションに使用される、
請求項１に記載の光ファイバ伝送システム。
【請求項９】
光伝送ユニットが、ＰＯＮ（受動光ネットワーク）、ＣＷＤＭ（低密度波長分割多重）、ＤＷＤＭ（高密度波長分割多重）、ＵＷＤＭ（超高密度波長分割多重）または直接光ファイバ接続に基づく、請求項１に記載の光ファイバ伝送システム。
【請求項１０】
前記スイッチユニットが、適応モジュール、制御モジュール、スイッチングモジュールを含み、
前記適応モジュールが、前記光伝送ユニットに接続され、該光伝送ユニットから信号を受信し、該信号の速度／フォーマット処理を実行し、次に、該信号を前記スイッチングモジュールへ送信し、前記制御モジュールへ該信号中の前記制御および管理メッセージを送信すると同時に、前記スイッチングモジュールからの信号の速度／フォーマット処理を実行し、次に、該処理された信号を前記光伝送ユニットへ送信し、
前記制御モジュールが、前記適応モジュールから前記制御および管理メッセージを受信し、前記受信されたメッセージに基づいて前記スイッチングモジュールのスイッチング処理の制御および管理を実行し、
前記スイッチングモジュールが、前記制御モジュールによる制御および管理に応じて前記適応モジュールからの前記信号の送信先を決定し、該信号を送信する、
請求項１に記載の光ファイバ伝送システム。
【請求項１１】
前記適応モジュールが、適応オーバーヘッド処理モジュール、適応多重化／逆多重化モジュール、適応フレーム処理モジュール、および適応電気／光信号処理モジュールを含み、
前記オーバーヘッド処理モジュールが、前記フレーム処理モジュールによって送信されたオーバーヘッドを抽出した後、該オーバーヘッドを前記制御モジュールへ送信する一方、上流適応モジュールに応じて前記制御モジュールによって生成された制御および管理メッセージをオーバーヘッドバイトへ変換し、次に、該オーバーヘッドバイトを前記フレーム処理モジュールへ送信し、
前記多重化／逆多重化モジュールが、前記フレーム処理モジュールから送信されたデータのペイロードを受信し、前記スイッチングモジュールへ送信する前に、該ペイロードをコードストリームへ逆多重化する一方、前記スイッチングモジュールを介して前記スイッチユニット中の上流適応モジュールから送信されたコードストリームを受信し、前記フレーム処理モジュールへ送信する前に、該コードストリームを多重化し、
前記フレーム処理モジュールが、前記オーバーヘッド処理モジュールからのオーバーヘッドバイトだけでなく、前記多重化／逆多重化モジュールによって送信された多重化されたペイロードを受信し、適切なフレームを生成し、該フレームを前記電気／光信号処理モジュールへ送信する一方、該電気／光信号処理モジュールからのフレームをオーパーヘッドおよびペイロードへ分解し、該オーパーヘッドおよびペイロードを前記オーバーヘッド処理モジュールおよび前記多重化／逆多重化モジュールへそれぞれ送信し、
前記電気／光信号処理モジュールが、前記フレーム処理モジュールからフレームを受信し、該フレームを光信号へ変換し、次に、該光信号を前記光伝送ユニットへ送信すると同時に、前記光伝送ユニットから光信号を受信し、該光信号を電気信号へ変換し、次に、該電気信号を前記フレーム処理モジュールへ送信する、
請求項１０に記載の光ファイバ伝送システム。
【請求項１２】
前記オーバーヘッド処理モジュールが、オーバーヘッド抽出モジュールとオーバーヘッド生成モジュールを含み、前記多重化／逆多重化モジュールが、多重化モジュールおよび逆多重化モジュールを含み、前記フレーム処理モジュールが、ＳＴＭフレーミングモジュールおよびＳＴＭデフレーミングモジュールを含み、および前記電気／光信号処理モジュールが、電光変換モジュールおよび光電変換モジュールを含み、
前記光電変換モジュールが、前記光伝送ユニットからの光信号を電気信号へ変換し、該電気信号を前記ＳＴＭデフレーミングモジュールへ送信し、該ＳＴＭデフレーミングモジュールが、前記電気信号をオーバーヘッドとペイロードへ分割し、該オーバーヘッドを前記オーバーヘッド抽出モジュールへ送信し、該ペイロードを前記逆多重化モジュールへ送信し、前記オーバーヘッド抽出モジュールが、前記オーバーヘッドバイトを抽出し、該オーバーヘッドを前記制御モジュールへ送信し、前記逆多重化モジュールが、該制御モジュールの制御下で、前記ペイロードをコードストリームへ逆多重化し、該コードストリームを前記スイッチングモジュールへ送信し、
前記オーバーヘッド生成モジュールが、上流適応モジュールに応じて前記制御モジュールからの制御および管理メッセージをオーバーヘッドへ変換し、次に、該オーバーヘッドを前記ＳＴＭフレーミングモジュールへ送信し、前記多重化モジュールが、前記スイッチングモジュールによって送信された前記スイッチユニット中の前記上流適応モジュールから前記コードストリームを受信し、該コードストリームを多重化し、次に、該多重化されたコードストリームを前記ＳＴＭフレーミングモジュールへ送信し、前記ＳＴＭフレーミングモジュールが、前記オーバーヘッド生成モジュールからのオーバーヘッドだけでなく前記多重化モジュールによって送信された多重化されたコードストリームをも受信し、適切なフレームを生成し、次に、該適切なフレームを前記電光変換モジュールへ送信し、前記電光変換モジュールが前記光伝送モジュールに接続されている、
請求項１１に記載の光ファイバ伝送システム。
【請求項１３】
前記制御モジュールが、オーバーヘッド解釈モジュール、信号および接続制御モジュール、および送信先ポートオーバーヘッド処理モジュールを含み、
前記オーバーヘッド解釈モジュールが、前記オーバーヘッド処理モジュールによって送信されたオーバーヘッドを受信し、該オーバーヘッドを解釈し、次に、それを前記信号および接続制御モジュールへ送信し、
前記信号および接続制御モジュールが、前記オーバーヘッド解釈モジュールによって送信された前記解釈されたオーバーヘッドを受信した後、前記多重化および／または逆多重化モジュールの出力と一緒に前記スイッチングモジュールへ入る適切な制御信号を決定する一方、前記送信先ポートオーバーヘッド処理モジュールへ前記解釈されたオーバーヘッドバイトを送信し、
前記送信先ポートオーバーヘッド処理モジュールが、前記信号および接続制御モジュールによって送信された解釈されたオーバーヘッドを受信した後、前記送信先ポートのオーバーヘッドを生成し、次に、該オーバーヘッドを前記下流適応モジュール中の前記フレーム処理モジュールへ送信する、
請求項１１または１２に記載の光ファイバ伝送システム。
【請求項１４】
異なるタイプのネットワーク間でプロトコル変換を実施する際に使用するための、スイッチユニットと他のネットワークとの間に接続されるゲートウェイユニットを更に含む、請求項１に記載の光ファイバ伝送システム。
【請求項１５】
前記ゲートウェイユニットが、信号処理モジュール、ゲートウェイコーデックモジュール、ゲートウェイオーバーヘッド処理モジュール、ゲートウェイフレーム処理モジュール、およびゲートウェイ電気／光信号処理モジュールを含み、
前記信号処理モジュールが、前記ゲートウェイコーデックモジュールからの信号および前記ゲートウェイオーバーヘッド処理モジュールからの制御および管理メッセージを用いて、外部ネットワークによって必要とされる信号を生成し、該生成された信号を外部へ送信する一方、前記外部ネットワークから信号を受信し、該信号中のサービス情報を前記ゲートウェイコーデックモジュールへ送信し、該信号中の制御および管理メッセージを前記ゲートウェイオーバーヘッド処理モジュールへ送信し、
前記ゲートウェイコーデックモジュールが、前記信号処理モジュールからサービス情報を受信しこれを符号化し、次に、該符号化された情報を前記ゲートウェイフレーム処理モジュールへ送信すると同時に、前記ゲートウェイフレーム処理モジュールからサービス情報を受信し、これを復号化し、次に、該復号化された情報を前記信号処理モジュールへ送信し、
前記ゲートウェイオーバーヘッド処理モジュールが、前記信号処理モジュールから制御および管理メッセージを受信し、信号を抽出し、前記ゲートウェイフレーム処理モジュールへオーバーヘッドを送信する前に、対応するオーバーヘッドを生成する一方、ゲートウェイフレーム処理モジュールからオーバーヘッドを受信し、オーバーヘッドを抽出し、前記信号処理モジュールへ送信する前に対応する信号を生成し、
前記ゲートウェイフレーム処理モジュールが、前記ゲートウェイコーデックモジュールからのサービス情報と前記ゲートウェイオーバーヘッド処理モジュールからのオーバーヘッドとを受信した後、対応するフレームを生成し、次に、該フレームを前記ゲートウェイ電気／光信号処理モジュールへ送信すると同時に、該ゲートウェイ電気／光信号処理モジュールによって送信された受信フレームを対応するサービス情報およびオーバーヘッドへ分解し、該サービス情報およびオーバーヘッドを前記ゲートウェイコーデックモジュールおよび前記ゲートウェイオーバーヘッド処理モジュールへそれぞれ送信し、
前記ゲートウェイ電気／光信号処理モジュールが、前記ゲートウェイフレーム処理モジュールによって送信された受信フレームを光信号へ変換し、次に、該信号を前記光伝送ユニットへ送信すると同時に、前記光伝送ユニットによって送信された前記受信された光信号を電気信号へ変換し、次に、該電気信号を前記ゲートウェイフレーム処理モジュールへ送信する、
請求項１４に記載の光ファイバ伝送システム。
【請求項１６】
前記信号処理モジュールが、信号解析器および信号生成器を含み、前記ゲートウェイコーデックモジュールが、エンコーダモジュールおよびデコーダモジュールを含み、前記ゲートウェイオーバーヘッド処理モジュールが、抽出モジュール、生成モジュール、ゲートウェイオーバーヘッド生成モジュール、およびゲートウェイオーバーヘッド抽出モジュールモジュールを含み、前記ゲートウェイフレーム処理モジュールが、ＧＦＰカプセル化モジュール、マッピングモジュール、多重化モジュール、ＳＴＭフレーミングモジュール、ＧＦＰ非カプセル化モジュール、デマッピングモジュール、逆多重化モジュール、およびＳＴＭデフレーミングモジュールを含み、前記ゲートウェイ電気／光信号処理モジュールが、ゲートウェイ電光変換モジュールおよびゲートウェイ光電変換モジュールを含み、
前記信号解析器が、前記外部ネットワークからの信号中のサービス情報を前記エンコーダモジュールへ送信し、該外部ネットワークからの信号中の制御および管理メッセージを前記抽出モジュールへ送信し、前記エンコーダモジュール、前記ＧＦＰカプセル化モジュール、前記マッピングモジュール、および前記多重化モジュールが、順次接続され、前記抽出モジュールが、前記オーバーヘッド生成モジュールに接続され、前記ＳＴＭフレーミングモジュールが、前記多重化モジュールからのサービス情報および前記オーバーヘッド生成モジュールからのオーバーヘッドを受信し、対応するフレームを生成し、次に、該フレームを前記電光変換モジュールへ送信し、前記電光変換モジュールが、前記ＳＴＭフレーミングモジュールからのフレームを光信号へ変換し、次に、該信号を前記光伝送ユニットへ送信し、
前記光電変換モジュールが、前記光伝送ユニットによって送信された受信光信号を電気信号へ変換し、次に、該信号を前記ＳＴＭデフレーミングモジュールへ送信し、前記ＳＴＮデフレーミングモジュールが、前記光電変換モジュールからのフレームを対応するサービス情報およびオーバーヘッドへ分解し、次に、前記逆多重化モジュールと前記オーバーヘッド抽出モジュールのそれぞれへ該サービス情報およびオーバーヘッドを送信し、前記逆多重化モジュール、前記デマッピングモジュール、前記ＧＦＰ非カプセル化モジュール、およびデコーダモジュールが、順次接続され、前記オーバーヘッド抽出モジュールが前記生成モジュールに接続され、前記信号生成器が、前記信号を送信する前に、前記デコータモジュールからのサービス情報および前記生成モジュールからの制御および管理メッセージに応じて、前記外部ネットワークによって必要とされる信号を生成する、
請求項１５に記載の光ファイバ伝送システム。
【請求項１７】
前記ゲートウェイユニットに接続されたネットワークが、従来のＰＳＴＮ（公衆交換電話網）である場合、前記信号解析器が音声信号解析器であり、前記信号生成器が音声信号生成器であり、
前記ゲートウェイユニットに接続されたネットワークが従来のデータネットワークである場合、前記信号解析器がデータ信号解析器であり、前記信号生成器がデータ信号生成器である、
請求項１６に記載の光ファイバ伝送システム。
【請求項１８】
前記ゲートウェイユニットに接続されたネットワークが従来のテレビジョンネットワークであり、該ゲートウェイユニットが、ＳＤＴＶ（標準テレビジョン）信号生成器、信号だけでなく制御および管理情報を生成する生成モジュール、オーバーヘッド抽出モジュール、ビデオデコーダモジュール、オーディオデコーダモジュール、データデコーダモジュール、ビデオＧＦＰ非カプセル化モジュール、オーディオＧＦＰ非カプセル化モジュール、データＧＦＰ非カプセル化モジュール、ビデオデマッピングモジュール、オーディオデマッピングモジュール、データデマッピングモジュール、逆多重化モジュール、ＳＴＭデフレーミングモジュール、および光電変換モジュールを含み、
前記光電変換モジュールが、前記光伝送ユニットによって送信された受信された光信号を電気信号へ変換し、次に、該電気信号を前記ＳＴＭデフレーミングモジュールへ送信し、該ＳＴＮデフレーミングモジュールが、前記光電変換モジュールからのフレームを対応するデータ情報およびオーバーヘッドへ分解し、次に、該データ情報およびオーバーヘッドを前記逆多重化モジュールおよび前記オーバーヘッド抽出モジュールのそれぞれへ送信し、前記逆多重化モジュールが、前記ビデオデマッピングモジュール、前記オーディオデマッピングモジュール、および前記データデマッピングモジュールのそれぞれの出力に接続され、各デマッピングモジュールの出力が、対応するＧＦＰ非カプセル化モジュール、およびデコーダモジュールに、順次接続され、前記オーバーヘッド抽出モジュールが、信号と制御および管理情報とを生成する前記生成モジュールに接続され、前記ＳＤＴＶ信号生成器が、各デコーダモジュールからのサービス情報と、信号と制御および管理情報とを生成するための前記生成モジュールからの制御および管理メッセージに応じて、前記外部ネットワークによって必要とされる信号を生成する、
請求項１４に記載の光ファイバ伝送システム。
【請求項１９】
前記ゲートウェイユニットが前記スイッチユニットに埋め込まれ得る、請求項１４に記載の光ファイバ伝送システム。
【請求項２０】
ＵＥからリモートエンドまでの伝送処理とリモートエンドからＵＥまでの受信処理とを含む光ファイバ伝送方法であって、
前記伝送処理は、
端末処理ユニットが、前記ＵＥからの信号をカプセル化し、次に、光伝送ユニットへ送信するステップＡと、
前記光伝送ユニットが、前記カプセル化された信号を多重化し、次に、光ファイバを介して、スイッチユニットへ、該信号を送信するステップＢと、
前記スイッチユニットが、前記多重化された信号を電気信号へ変換し、該信号を逆多重化し、該信号の種類に応じて、該逆多重化された信号の送信先光伝送ユニットを決定し、該信号を送信するステップＣと、
を含み、
前記受信処理は、
前記スイッチユニットが、前記光伝送ユニットへ送信される信号を多重化し、前記多重化された信号を光信号へ変換し、次に、該信号を、光ファイバを介して前記送信先光伝送ユニットへ送信するステップＤと、
前記光伝送ユニットが、前記スイッチユニットからの光信号を逆多重化し、次に、該信号を端末処理ユニットへ送信するステップＥと、
前記端末処理ユニットが、前記光伝送ユニットからの光信号を電気信号へ変換し、該電気信号の種類に基づいて該電気信号を非カプセル化し、次に、該信号を前記ＵＥへ送信するステップＦと、
を含む光ファイバ伝送方法。
【請求項２１】
ステップＡが、
ＵＥからの信号の状態を決定するステップＡ１と、
必要な帯域幅のリソースを画定し、または、システムのデフォルトな帯域幅リソースを呼出し、同時に、前記スイッチユニットによって用いられる切換粒度の大きさを決定するステップＡ２と、
を更に含み、
ステップＡにおいて、ＵＥからの前記信号をカプセル化するステップが、順に、ＵＥからのサービス信号を符号化、カプセル化、マッピング、多重化し、次に、前記多重化された信号と制御および管理モジュールによって生成された前記ＵＥからのオーバーヘッドをフレーミングし、前記画定されたまたは呼出された帯域幅リソースを介して、前記光伝送ユニットへ、前記フレーミングされた信号を送信することを含み、
ステップＦにおいて、前記信号の種類に基づいて前記電気信号を非カプセル化するステップが、オーバーヘッドおよびペイロードを得るために前記電気信号をデフレーミングし、前記オーバーヘッドバイトを抽出し、次に、制御および管理メッセージを生成し、前記ＵＥへ前記情報を送信し、順に、前記ペイロードを逆多重化、デマッピング、非カプセル化、復号化し、次に、該ＵＥへその結果を送信することを含む、
請求項２０に記載の光ファイバ伝送方法。
【請求項２２】
前記ＵＥからの信号が、ビデオ信号、オーディオ信号、およびデータ信号を含み、
前記ＵＥからのサービス信号を符号化し、カプセル化し、マッピングし、および多重化するステップが、各信号を別個に、符号化、カプセル化、マッピングし、次に、マッピングされた各信号を一緒に多重化することを更に含み、
前記ペイロードを逆多重化し、デマッピングし、非カプセル化し、復号化するステップが、ビデオ信号、オーディオ信号、およびデータ信号を生成するために前記ペイロードを逆多重化し、各信号を別個にデマッピングし、非カプセル化し、復号化することを更に含む、
請求項２１に記載の光ファイバ伝送方法。
【請求項２３】
ステップＢは、
各光ネットワークユニットのそれぞれにタイムスロットを割当て、該光ネットワークユニットが、前記カプセル化された信号を前記割り当てられたタイムスロットへ多重化し、次に、該タイムスロットを光割当てユニットへ送信するステップＢ１と、
前記光割当てユニットが、各光ネットワークユニットから送信された信号を集約し、次に、該集約された信号を光伝送路端末へ送信するステップＢ２と、
前記集約された信号を、前記光伝送路端末によってもたらされた光ファイバインターフェースを介して、前記スイッチユニットへ送信するステップＢ３と、
を更に含み、
ステップＥは、
前記光伝送路端末の前記光ファイバインターフェースを介して、前記光割当てユニットへ、前記信号を送信するステップＥ１と、
前記光割当てユニットが、いくつかの統合化された信号へ前記光伝送路端末からの信号を複写し、次に、各光ネットワークユニットのそれぞれへこれらのいくつかの統合化された信号を送信するステップＥ２と、
前記光ネットワークユニットが前記端末処理ユニットへ前記信号を送信するステップＥ３と、
を更に含む、
請求項２０に記載の光ファイバ伝送方法。
【請求項２４】
ステップＣにおいて、多重化し、前記多重化された信号を伝送するための前記送信先光伝送ユニットを決定し、送信するステップが、
前記変換された電気信号をオーバーヘッドおよびペイロードへデフレーミングし、前記オーバーヘッドからオーバーヘッドバイトを抽出し、該オーバーヘッドバイトを解釈し、制御および管理メッセージを生成すると同時に、前記ペイロードをコードストリームへ逆多重化し、前記制御および管理メッセージに応じて前記送信先光伝送ユニットへ前記コードストリームを送信すること、
を更に含み、
ステップＤにおいて、前記光伝送ユニットへ送信される信号を多重化し、該多重化された信号を光信号へ変換し、次に、光ファイバを介して、該送信先光伝送ユニットへ該信号を送信するステップが、
前記上流からの制御および管理メッセージをオーバーヘッドへ変換し、前記上流からの信号のコードストリームを多重化し、前記コードストリームおよび前記オーバーヘッドをフレーミングすること、
を更に含む、
請求項２０に記載の光ファイバ伝送方法。
【請求項２５】
従来のＰＳＴＮ（公衆交換電話網）またはデータネットワークから信号を受信する際に、
ゲートウェイユニットが、前記ネットワークからの信号を解析し処理し、該信号を前記サービス信号と前記制御および管理メッセージへ分解し、前記サービス信号から生成された前記ペイロードおよび前記制御および管理メッセージから抽出され生成された前記オーバーヘッドをカプセル化し、次に、該カプセル化された信号を光信号へ変換し、該信号を前記光伝送ユニットへ送信するステップＨと、
従来のＰＳＴＮまたはデータネットワークへ信号を送信する際に、
ゲートウェイユニットが前記光伝送ユニットからの光信号を電気信号へ変換し、前記電気信号を前記ペイロードと前記オーバーヘッドへ非カプセル化し、前記オーバーヘッドから抽出され生成された前記制御および管理メッセージに基づいて前記ネットワークによって必要とされる信号を前記ペイロードから生成し、前記ネットワークへ前記信号を送信するステップＩと、
を更に含む、
請求項２０に記載の光ファイバ伝送方法。
【請求項２６】
前記カプセル化するステップが、順に、サービス信号を符号化、カプセル化、マッピング、および多重化し、次に、前記多重化されたペイロードと、前記制御および管理メッセージから抽出され生成されたオーバーヘッドと、をフレーミングすること
を更に含み、
前記非カプセル化するステップが、前記変換された電気信号を前記ペイロードおよび前記オーバーヘッドへデフレーミングし、前記オーバーヘッドから前記制御および管理メッセージを生成すると同時に、順に、前記ペイロードを逆多重化し、デマッピングし、非カプセル化し、および復号化すること
を更に含む請求項２５に記載の光ファイバ伝送方法。
【請求項２７】
信号を従来のテレビジョンネットワークへ送信する際、
ゲートウェイユニットが、前記光伝送ユニットからの光信号を電気信号へ変換し、前記変換された電気信号をペイロードおよびオーバーヘッドへデフレーミングし、前記オーバーヘッドから制御および管理メッセージを生成すると同時に、前記ペイロードをビデオペイロード、オーディオペイロード、およびデータペイロードへ逆多重化し、次に、順に、各逆多重化されたペイロードをデマッピングし、非カプセル化し、および復号化し、ネットワークによって必要とされる信号を前記ペイロードから生成し、前記信号を、前記オーバーヘッドから抽出され生成された前記制御および管理メッセージに基づいて、前記従来のテレビジョンネットワークへ送信すること、
を更に含む請求項２０に記載の光ファイバ伝送方法。
【請求項２８】
信号コーデックモジュール、端末フレーム処理モジュール、および端末電気／光信号処理モジュールを含む、光ファイバ伝送システムにおいて使用するための端末処理ユニットであって、
前記信号コーデックモジュールが、ＵＥによって送信された種々の信号を符号化し、前記端末フレーム処理モジュールへディジタル信号を送信すると同時に、前記端末フレーム処理モジュールにより送信されたディジタル信号を復号化し、該復号化された信号を前記ＵＥへ送信し、
前記端末フレーム処理モジュールが、前記信号コーデックモジュールによって送信されたディジタル信号を受信し、該信号をカプセル化して、該カプセル化された信号を前記端末電気／光信号処理モジュールへ送信する一方、前記端末電気／光信号処理モジュールにより送信された電気信号を非カプセル化して、該信号を前記信号コーデックモジュールへ送信し、
前記端末電気／光信号処理モジュールが、光伝送ユニットにより送信された光信号を電気信号へ変換し、該電気信号を前記端末フレーム処理モジュールへ送信する一方、前記端末フレーム処理モジュールにより送信された電気信号を光信号へ変換し、該光信号を光伝送ユニットへ送信する、
端末処理ユニット。
【請求項２９】
前記信号コーデックモジュールが、エンコーダモジュールとデコーダモジュールを含み、
前記端末フレーム処理モジュールが、順次接続された、ＧＦＰ（ジェネリック・フレーミング・プロトコル）カプセル化モジュール、マッピングモジュール、多重化モジュール、およびＳＴＭ（同期転送モード）フレーミングモジュールと、順次接続された、ＳＴＭ（同期転送モード）デフレーミングモジュール、デマッピングモジュール、逆多重化モジュールおよびＧＦＰ（ジェネリック・フレーミング・プロトコル）非カプセル化モジュールとを含み、
前記端末電気／光信号処理モジュールが、電光変換モジュールおよび光電変換モジュールを含み、
前記エンコーダモジュールが、ＵＥから信号を受信し、該受信信号を符号化し、該符号化された信号を前記ＧＦＰカプセル化モジュールへ送信し、
前記電光変換モジュールが、前記ＳＴＭフレーミングモジュールからのフレームを光信号へ変換し、該光信号を前記光伝送ユニットへ送信し、
前記デコーダモジュールが、前記ＧＦＰ非カプセル化モジュールからの非カプセル化された信号を復号化し、該復号化された信号を前記ＵＥへ送信し、前記光電変換モジュールが前記光伝送ユニットからの光信号を電気信号へ変換し、該電気信号を前記ＳＴＭ（同期転送モード）デフレーミングモジュールへ送信する、
請求項２８に記載の端末処理ユニット。
【請求項３０】
前記エンコーダモジュールが、ビデオエンコーダモジュール、オーディオエンコーダモジュール、およびデータエンコーダモジュールを含み、
前記ＧＦＰカプセル化モジュールが、ビデオＧＦＰカプセル化モジュール、オーディオＧＦＰカプセル化モジュール、およびデータＧＦＰカプセル化モジュールを含み、
前記マッピングモジュールが、ビデオマッピングモジュール、オーディオマッピングモジュール、およびデータマッピングモジュールを含み、各エンコーダモジュールの出力が、対応するＧＦＰカプセル化モジュールと対応するマッピングモジュールに、順次接続され、各マッピングモジュールの出力が前記多重化モジュールに接続され、
前記デコーダモジュールが、ビデオデコーダモジュール、オーディオデコーダモジュールおよびデータデコーダモジュールを含み、前記ＧＦＰ非カプセル化モジュールが、ビデオＧＦＰ非カプセル化モジュール、オーディオＧＦＰ非カプセル化モジュール、およびデータＧＦＰ非カプセル化モジュールを含み、前記デマッピングモジュールが、ビデオデマッピングモジュール、オーディオデマッピングモジュール、およびデータデマッピングモジュールを含み、各デマッピングモジュールの出力が、前記対応するＧＦＰ非カプセル化モジュールと対応するデコーダモジュールに、順次接続され、各デマッピングモジュールの入力が前記逆多重化モジュールに接続される、
請求項２９に記載の端末処理ユニット。
【請求項３１】
前記端末処理ユニットが、マン−マシンインターフェースモジュール、制御および管理情報処理モジュール、および端末オーバーヘッド処理モジュールを更に含み、
前記マンマシーンインターフェースモジュールが、前記ＵＥから送信されたオペレーションコマンドを前記制御および管理情報処理モジュールへ送信する一方、前記管理情報処理モジュールから前記制御および管理メッセージを受信し、該情報を前記ＵＥへ送信し、
前記制御および管理情報処理モジュールが、前記マンマシーンインターフェースモジュールからオペレーションコマンドを受信した後で、対応する制御および管理メッセージを生成し、該制御および管理メッセージを前記端末オーバーヘッド処理モジュールへ送信する一方、前記端末オーバーヘッド処理モジュールから前記制御および管理メッセージを受信し、該制御および管理メッセージを解釈してから該解釈されたメッセージを前記マンマシーンインターフェースモジュールへ送信し、
前記端末オーバーヘッド処理モジュールが、前記制御および管理情報処理モジュールから制御および管理メッセージを受信し、対応するオーバーヘッドを生成し、該オーバーヘッドを前記端末フレーム処理モジュールへ送信すると同時に、前記端末フレーミングモジュールから前記フレームオーバーヘッドを受信し、前記制御および管理メッセージを抽出し、次に、前記制御および管理情報処理モジュールへ該制御および管理メッセージを送信する、
請求項２８に記載の端末処理ユニット。
【請求項３２】
前記端末オーバーヘッド処理モジュールが、オーバーヘッド生成モジュールとオーバーヘッド抽出モジュールを含み、前記オーバーヘッド生成モジュールの入力が前記制御および管理情報処理モジュールに接続され、前記オーバーヘッド生成モジュールの出力が前記ＳＴＭフレーミングモジュールに接続され、前記オーバーヘッド抽出モジュールの入力が前記ＳＴＭフレーミングモジュールに接続され、前記オーバーヘッド抽出モジュールの出力が前記制御および管理情報処理モジュールに接続される、請求項３１に記載の端末処理ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、ネットワーク通信技術に係り、より詳細には、光ファイバ伝送のためのシステム、端末処理機器、および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、通信システムにおいて光ファイバ伝送が広く使用されている。アクセス層で一般に使用されているモードは、「光ファイバ＋カテゴリ５ケーブルＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）」、「光ファイバ＋ｘＤＳＬ（ディジタル加入者線：Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ  Ｌｉｎｅ）」または「光ファイバ＋同軸ケーブル（Ｃｏａｘｉａｌ−Ｃａｂｌｅ）」であり、これらのモードにおいて、すべてのユーザ機器（ＵＥ）が、直接ではなく、ケーブルを介して、光ファイバに接続される。このため、これらのモードは、ケーブル伝送の帯域幅によって生じる制限から完全に解放されることも、帯域幅の光ファイバの利点を十分に利用することも、できない。音声、データ、およびビデオサービスを同時に発展させていくにも、ケーブル伝送の帯域幅による制限は、通信の発展に対して大きな障害となっている。
【０００３】
「光ファイバ＋カテゴリ５ケーブルＬＡＮ」モードは、ブロードデータアクセスを支援するために、加入者に、１０Ｍ（メガ）／１００Ｍのイーサネット（登録商標）ネットワークインタフェースを提供する。カテゴリ５ケーブルの伝送距離は、２００ｍ以下である。
【０００４】
「光ファイバ＋ｘＤＳＬ」モードは、加入者に、銅ツイストペア線を介して、数百ｋｂｐｓから百Ｍｐｂｓ未満までの伝送速度のインターフェースを提供する。多くの場合、伝送距離は、１０ｋｍ未満であり、タイプの異なるＤＳＬ（ディジタル加入者線）に応じて伝送速度および伝送距離は多様化される。
【０００５】
「光ファイバ＋同軸ケーブル」モードは、加入者に、ブロードバンドサービスを提供する。該ブロードバンドサービスは、主として、ケーブルテレビジョン（ＣＡＴＶ）信号であるだけでなく、いくつかの国においては、同軸ケーブルを介した音声およびデータ伝送である。ここで、伝送速度は４０Ｍｂｐｓ以下であり、伝送距離も１０ｋｍ未満である。
【０００６】
このため、現在のすべての光ファイバ伝送モードにおいて、光ファイバは、通信ネットワークの一部においてしかデータ伝送に使用されず、他の低帯域幅伝送媒体がいまだにＵＥ（ユーザ機器）と光ファイバの間に存在しているのである。これにより、一方では、光ファイバの伝送帯域幅と比較すると、銅ケーブルなどの低帯域幅伝送媒体の１５５Ｍ（メガ）未満の帯域幅によっては、通信ネットワーク全体のデータ伝送に必要とされる充分な帯域幅も、該通信ネットワークの改善および容量拡大も保証されない。他方で、これらの低帯域幅伝送媒体の１０ｋｍ未満の伝送距離によっても、通信ネットワークの発展がかなり深刻に限定され得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の一般的に使用されている光ファイバ伝送モードの欠点を克服するために、ＦＴＴＨ／Ｄ（ファイバトゥーザホーム／デスクトップ）のコンセプトが推奨される。現在、ＦＴＴＨ／Ｄにおいて使用される主要技術は、ＢＰＯＮ（広帯域受動光ネットワーク）である。転送プロトコルおよび伝送速度に関して、ＢＰＯＮは、ＡＰＯＮ（ＡＴＭ受動光ネットワーク）、ＥＰＯＮ（イーサネット（登録商標）受動光ネットワーク）およびＧＰＯＮ（ギガビット受動光ネットワーク）に再分割される。
【０００８】
ＡＰＯＮは、ＡＴＭ（非同期転送モード）に基づいた一種の光ファイバ伝送技術である。ＡＰＯＮシステムは、サービスサイドでＯＬＴ（光伝送路端末：Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｌｉｎｅ  Ｔｅｒｍｉｎａｌ）、加入者サイドでＯＮＵ（光ネットワークユニット、すなわち光加入者回線ネットワークユニット：Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｕｎｉｔ）、およびＯＮＵとＯＬＴの間でＯＤＵ（光分配ユニット：Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ  Ｕｎｉｔ）を含み、ここで、ＯＤＵは、ＯＬＴとＯＮＵの間に一つ以上の光伝送経路を提供する。
【０００９】
ＥＰＯＮ技術は、イーサネット（登録商標）に基づいて、光ファイバ伝送を実行し、ＯＬＴおよびＯＮＵ、およびＰＯＳ（受動光スプリッタ／カップラ：Ｐａｓｓｉｖｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｓｐｌｉｔｔｅｒ／Ｃｏｕｐｌｅｒ）を主に含み、ＯＬＴは、ＣＯ（セントラルオフィス）に配置され、ＥＰＯＮシステムと、サービスプロバイダのカーネルデータ、ビデオおよび電話回線網と、の間にインターフェースを提供し得る。ＯＮＵは、顧客宅内機器（ＣＰＥ）において配置され、ＥＰＯＮと、加入者のデータ、ビデオおよび電話回線網との間にインターフェースを提供するとともに、ＰＯＳは、ダウンリンクデータを分配しアップリンクデータをコンバージ（集約）する機能を有し、ＯＬＴとＯＮＵをリンクさせる受動デバイスである。
【００１０】
このため、現在の光ファイバ伝送技術は、光ファイバを介してのデータ伝送の相対的に成熟した方法、および光ファイバ伝送のネットワーク通信システムにおける広範囲なアプリケーションに関してもかなり信頼できる技術的支援を提供してきた。しかしながら、ネットワーク通信システム全体への光ファイバ伝送のアプリケーションにおいて、光ファイバ内のデータをどのように伝送するかのみならず、ユーザ端末に伝送されるデータをどのようにパケット化するか、ユーザ端末が異なるタイプのデータを含むデータパケットを受け取った場合にデータをどのように分配するか、ネットワークサイドにおけるデバイスを介してデータが転送された後でネットワークサイドにおいて該データをどのようにスイッチングするかについてなどの解決すべき問題がる。
【００１１】
既存の通信ネットワークにおいて、光ファイバ伝送技術はネットワークの一部にしか使用されない。光ファイバ伝送を通信ネットワーク全体に使用させようとする場合、ユーザ端末におけるパケット処理、データがＣＯ（セントラルオフィス）に伝送された後のデータ交換（スイッチング）、および既存のネットワークの他の対応する機能に対しての適応調整が必要とされる。
【００１２】
既存の通信ネットワークにおいて、光伝送ユニットに対応するネットワークのスイッチング部分は、サービスネットワークレベルでの粒度（ｇｒａｎｕｌａｒｉｔｙ）のスイッチングよりもむしろ、例えば、ＶＣ４またはＶＣ１２のスイッチングなどのベアラネットワークレベルでの粒度のスイッチングを実行するにすぎない。これは、既存の光ファイバ伝送処理においてスイッチユニットが通信におけるスイッチング作業の一部しか達成できないことを示す。サービスネットワークレベルでの粒度は、既存の通信ネットワークのサービス層において転送され、スイッチングされる最小の帯域幅ユニットであるため、ベアラネットワークは、これを、認識しないし、多重化しないし、逆多重化することもない。例えば、２Ｍ（メガ）の粒度を有する伝送ネットワークは、音声サービスネットワークの粒度を介しても、６４Ｋｂｐｓを、認識し、多重化および逆多重化を実行することができない。さらに、既存の光伝送ネットワークにおける端末は、実際の顧客端末装置ではなく、通常は、アクセスデバイスやスイッチング機器である。
【００１３】
既存の通信ネットワークは、ベアラネットワークおよびサービスネットワークの二層へ分割される。ベアラネットワークは、回線スイッチＳＤＨ（同期ディジタルヒエラルキ：Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｈｉｅｒａｒｃｈｙ）／ＷＤＭ（波長分割多重化：Ｗａｖｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）伝送ネットワーク、およびパケット／セルスイッチＩＰ／ＡＴＭ（インターネットプロトコル：Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ／非同期転送モード：Ａｓｙｃｈｒｏｎｏｕｓ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｍｏｄｅ）データネットワークへ更に分けることができる。該ＳＤＨ／ＷＤＭ伝送ネットワークは、キャリアクラスのサービスに対して優れたＱｏＳ（サービス品質）と安全性特性を提供するが、そのスイッチング部分の複雑な層状ネットワークアーキテクチャによって、ネットワークの構築とメンテナンスに掛かるコストが増大してしまう。
【００１４】
図１に示されるように、上記の伝送ネットワークは、アクセス伝送層、コンバージェンス（集約）伝送層、およびコア伝送層へ分割され得る。アクセス伝送層は、分散された加入者のローカルスイッチへのアクセスを実施する一方、集約伝送層とコア伝送層は、スイッチを介した伝送および長距離サービスの伝送を達成する。このため、各伝送層にはスイッチング動作が存在する。
【００１５】
上記のＩＰデータネットワークのコアスイッチング層は、高速ルータを含み、大部分がメッシュ（網目状）ネットワークの形態を取る一方、集約層およびアクセス層は、エッジルータ、３層スイッチ、ブロードバンド（広帯域幅）アクセスサーバ、および二層スイッチを含む。従って、ネットワークアーキテクチャは非常に複雑化する。
【００１６】
既存の通信ネットワークにおけるサービスネットワークは、音声、データおよびビデオサービスネットワークへ分割され得て、ベアラーネットワークの上方にあり、サービス層の処理およびスイッチングを実施し、これらを実施するための装置は、音声スイッチ、２層または３層のデータスイッチ（Ｌ２／３）、ルータ、およびビデオスイッチングプラットフォームを含む。通常、既存のサービスネットワークは、それ自体のネットワークをそれぞれ別々に構築するとともに維持する。要するに、三つの主要サービスの層状ネットワークアーキテクチャおよび別々のネットワーキングによって、既存の通信ネットワークの全体的なネットワーキングコストと全体的なメンテナンスコストが増大したままである一方、ＩＰネットワークのＱｏＳ上の問題によってビデオ電話、ビデオ会議、その他を含むリアルタイムサービスの伝送品質が低下する。
【００１７】
これにより、現時点での光ファイバ伝送技術のアプリケーションには以下の問題がある。即ち、
１．  複雑な層状ネットワークアーキテクチャが、ネットワーク構築およびメンテナンスに掛かるコストを上昇させる。
２．  ネットワーク通信における音声、データ、およびビデオのサービスネットワークの層の別々の構成が、ネットワークの構築およびメンテナンスのコスト全体を上昇させ、冗長なネットワーク構成によって無駄が生じる。
３．  光ファイバの伝送帯域幅と比較した場合、通信ネットワーク全体に存在する比較的低帯域幅の伝送媒体が加入者の帯域幅要件に適合せず、ネットワーク通信のＱｏＳ（サービス品質）などの保証ができなくなってしまい、例えば、ビデオ電話やビデオ会議サービスに相当な時間遅延とジッタが生じる。
４．  ネットワーク通信において一般的に使用されるリング型構造は、データ伝送上で発揮される保護効力が相対的に低い。
５．  各コールに応じた帯域幅のリソースに対するアプリケーションや必要に応じた（オンデマンド）帯域幅リソースの割当てが、いずれも既存のネットワーク通信においては支援されないので、ユーザの多様化したニーズに応えることができない。
６．  通信ネットワークで一般的に使用される銅線伝送ケーブルから発生する電磁放射が周囲環境に影響を与えるとともに、周囲の電磁放射が、銅線ケーブルを介して送信される信号を妨害する。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、ネットワーク通信システム全体において光ファイバ伝送が比較的廉価なコストで実施され、確実で迅速な伝送に対する要求を満たすことができる、光ファイバ伝送のためのシステムおよび方法を提供する。
【００１９】
本発明の他の目的は、光ファイバをベースとした伝送がユーザ機器（ＵＥ）サイドで実施され得る、光ファイバ伝送システムのための端末処理ユニットを提供することである。
【００２０】
本発明の以下のように実施され得る。即ち、
【００２１】
端末処理ユニットと、光伝送ユニットと、スイッチユニットと、を含む光ファイバ伝送システムであって、端末処理ユニットが、ＵＥに接続され、該ＵＥの送信される信号をカプセル化し光信号へ変換し、光伝送ユニットへ該光信号を送信すると共に、光伝送ユニットから受信した信号を非カプセル化し、ＵＥへ該信号を送信するために使用され、光伝送ユニットが、端末処理ユニットとスイッチユニットのそれぞれに接続され、端末処理ユニットによって送信されたカプセル化された信号を多重化し、該多重化された信号を光ファイバを介してスイッチユニットへ送信すると共に、光ファイバを介してスイッチユニットから送信された信号を逆多重化し、該逆多重化された信号を端末処理ユニットへ送信するために使用され、スイッチユニットが、入力および出力がそれぞれ光伝送ユニットに接続され、その入力側で、光伝送ユニットからの多重化された信号を受信し、信号を逆多重化し、該信号の種類に応じて該信号の送信先を決定し、該信号を送信すると同時に、その出力側で、光伝送ユニットへ伝送されるべき信号を多重化し、該多重化された信号を光信号へ変換し、該信号を送信するために使用される、光ファイバ伝送システム。
【００２２】
ＵＥからリモートエンドまでの伝送処理とリモートエンドからＵＥまでの受信処理とを含む光ファイバ伝送方法であって、伝送処理は、端末処理ユニットが、ＵＥからの信号をカプセル化し、次に、光伝送ユニットへ送信するステップＡと、光伝送ユニットが、カプセル化された信号を多重化し、次に、該信号を、光ファイバを介してスイッチユニットへ送信するステップＢと、多重化された信号を電気信号へ変換し、該電気信号を逆多重化し、該信号の種類に応じて、該逆多重化された信号の送信先光伝送ユニットを決定し、該信号を送信するステップＣと、を含み、受信処理は、スイッチユニットが、光伝送ユニットへ送信される信号を多重化し、多重化された信号を光信号へ変換し、次に、該信号を光ファイバを介して送信先光伝送ユニットへ送信するステップＤと、光伝送ユニットが、スイッチユニットからの光信号を逆多重化し、次に、該信号を端末処理ユニットへ送信するステップＥと、端末処理ユニットが、光伝送ユニットからの光信号を電気信号へ変換し、該電気信号の種類に基づいて該電気信号を非カプセル化し、次に、該信号をＵＥへ送信するステップＦと、を含む光ファイバ伝送方法。
【００２３】
信号コーデックモジュール、端末フレーム処理モジュール、および端末電気／光信号処理モジュールを含む、光ファイバ伝送システムにおいて使用するための端末処理ユニットであって、信号コーデックモジュールが、ＵＥによって送信された種々の信号を符号化し、端末フレーム処理モジュールへ該符号化された信号を送信すると同時に、端末フレーム処理モジュールからのディジタル信号を復号化し、ＵＥへ該復号化された信号を送信し、端末フレーム処理モジュールが、信号コーデックモジュールによって送信されたディジタル信号を受信し、該ディジタル信号をカプセル化して、該カプセル化された信号を端末電気／光信号処理モジュールへ送信する一方、端末電気／光信号処理モジュールからの電気信号を非カプセル化して、信号を信号コーデックモジュールへ送信し、端末電気／光信号処理モジュールが、光伝送ユニットからの光信号を電気信号へ変換し、該電気信号を端末フレーム処理モジュールへ送信する一方、端末フレーム処理モジュールからの電気信号を光信号へ変換し、該光信号を光伝送ユニットへ送信する、端末処理ユニット。
【００２４】
上記のスキーム（枠組み）に示されるように、本発明は、体系的光ファイバ伝送システムとその実施方法を提供し、通信システム全体を通して光ファイバに基づく伝送を実現し、伝送処理全体において必要とされる伝送帯域幅リソースおよび通信システムにおけるさまざまなサービスのＱｏｓ（サービス品質）に対するニーズを保証し、さらに、種々のサービスの迅速かつ妨害されない切換に対する必要条件を満たすものである。
【００２５】
本発明は、ＵＥにおける帯域幅リソースのアプリケーションを支援し、必要に応じた（オンデマンド）帯域幅リソースの割当てを可能とする。これによって、ネットワークリソース管理のフレキシビリティが改良され、加入者は、そのニーズに応じて帯域幅リソースを申請することができ、カスタマイズされた要求が満たされる。
【００２６】
本発明によれば、異なるプロトコルに基づく通信ネットワーク間のデータ伝送の確実な相互接続を達成するゲートウェイユニットも構成される。
【００２７】
本発明は、従来の技術と比較すると、以下の利点を有する。即ち、
１．  本発明では、単層ネットワーキングが採用されているので、通信ネットワークの構造を単純化し、これによって、光ファイバ伝送ネットワークをセットアップするためのコスト全体を大幅に削減することができる。
２．  本発明によれば、ネットワーク通信における音声、データ、およびビデオのサービスが一つの伝送用ネットワークに併合されるので、別々にネットワークを構築していた従来の技術にと比べると、ネットワークを構成するためのコスト全体が大幅に削減されると同時に、冗長な構成を避けることができる。
３．  本発明によれば、例えば、伝送帯域幅とクロス容量のそれぞれによってＱｏｓが保証されるので、本発明によれば、ビデオ電話上の画像の可視遅延が除去されることから、電話の画像が一般的なテレビ（ＴＶ）と同様にスムーズで自然な画像となる。
４．  本発明は、メッシュネットワーキングアーキテクチャを採用しているので、従来の技術におけるリング型ネットワーキングアーキテクチャよりもはるかに良好な保護効果を有する。
５．  本発明は、帯域幅リソースに対して単一コールベースのアプリケーションおよびオンデマンドの帯域幅リソース割当てを支援するので、加入者が、加入者のニーズに応じて帯域幅リソースを選択することが可能となる。
６．  本発明によれば、光ファイバが、ネットワーク全体にわたって伝送のために使用され、これによって、周囲環境によって伝送が妨害されることもなければ、周囲環境中に電磁放射を生成することもない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明によれば、光ファイバ伝送システムは、スイッチユニット、光伝送ユニット、および端末処理ユニットの少なくとも三つの部分を含む。それ以外に、光ファイバ伝送システムが、いくつかのタイプの通信ネットワークが共存する状況下において、例えば、従来の電話回線網およびテレビジョンネットワークに相互接続されることを必要とする場合には、光ファイバ伝送システムと他のタイプのネットワークの間でプロトコル変換を実施するために使用されるゲートウェイユニットを有することが必要となり、該ゲートウェイの物理的エンティティがスイッチユニットに組み込まれる。図２は、本発明によるシステムのアーキテクチャを示す。図中、  端末処理ユニット２００が、光伝送ユニット１００を介してスイッチユニット３００に接続されるとともに、異なるスイッチユニット３００が、光伝送ユニット１００を介して、相互接続されている。これによって、加入者の信号が、一つの端末処理ユニット２００からシステムに接続され、次に、光伝送ユニット１００に接続された一つ以上のスイッチユニット３００を介して、対応する加入者へ送信され得る。同時に、スイッチユニット３００は、ゲートウェイユニット４００および光伝送ユニット１００を介して、外部ネットワーク５００にも相互接続され、これによって、光ファイバ伝送システムと外部ネットワーク５００の間の相互接続が実施され得る。
【００２９】
スイッチユニットは、光ファイバ伝送システムのコアであり、該スイッチユニットの入力および出力がそれぞれ光伝送ユニットに接続される。スイッチユニットは、伝送データの単層スイッチング処理を実施するために使用され、即ち、スイッチユニットの入力側で、光伝送ユニットによって送信されたデータを受信し、該データの送信先を決定し、逆多重化した後で該データを送信すると同時に、スイッチユニットの出力側で、光伝送ユニットへ送信されるべきデータを多重化し、該データを対応する光伝送ユニットへ送信するために使用される。従来の技術における伝送ネットワークのスイッチユニットと本発明におけるスイッチユニットの違いは、本発明では、スイッチングが同一層において行われることであり、サービスレベルおよびベアラレベルにおける各通信によって必要とされるスイッチユニットタスクの全てを集中的な方法で完了させることができる点にあり、これによって、ネットワークアーキテクチャを大幅に簡単化することができるとともに、該ネットワークの維持コストを削減することができる。
【００３０】
図３に示されるように、スイッチユニットが、適応モジュール、制御モジュール、スイッチングモジュールを含む。適応モジュールは、主として、サービスが加入者によって所望される速度でスイッチングモジュールに入るよう、速度適応機能を実現し、制御モジュールは、送受信および信号処理、コール制御のみならず、クロス接続の確立および削除を実施し、スイッチングモジュールは、制御モジュールによって送信されたコマンドを実施するとともに、回線スイッチングやパケットスイッチング、これら二つのスイッチングの組合せ、あるいは完全な光スイッチングを実行するために使用される。
【００３１】
該スイッチユニットに設けられた各モジュールは、図３を参照することによって、以下により詳細に説明される。
【００３２】
適応モジュールは、光伝送ユニットに接続され、該光伝送ユニットから受信した信号を、速度／フォーマット処理を施した後で、スイッチングモジュールへ送信し、制御モジュールへ該信号の制御および管理情報を送信すると同時に、スイッチングモジュールから受信した信号を、速度／フォーマット処理を施した後で、光伝送ユニットへ送信する。即ち、このモジュールは、光伝送ユニットのサービス速度／フォーマットとスイッチユニット内のスイッチングに伴うサービス／フォーマットの間でスイッチングと適応を実施するために使用される。
【００３３】
光伝送ユニットのよく提供されるサービスの例としては、限定はされないが、ＳＴＭ（同期転送モード：Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｍｏｄｅ）−１／４／１６／６４  同期ディジタル信号、ＡＴＭ（非同期転送モード：Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｍｏｄｅ）信号、ＦＥ（ファーストイーサネット（登録商標）：Ｆａｓｔ  Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標））、ＧＥ（ギガビットイーサネット（登録商標）：Ｇｉｇａｂｉｔ  Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標））、ＥＳＣＯＮ（エスコン（企業システム接続：Ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ））、およびＦＩＣＯＮ（ファイコン（ファイバ接続：Ｆｉｂｅｒ  Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ））が挙げられる。一方、スイッチングに伴うサービス粒度の例としては、限定はされないが、ＶＣ１２／３／４、固定長のＡＴＭセル、および一定長のパケットスライスなどが挙げられる。例えば、クロス粒度がＶＣ１２の完全に回線スイッチされたスイッチユニットにおいて、ＳＴＭ−１のサービスが光伝送ユニットから送信された場合、ＩＴＵ−Ｔ  Ｇ．７０７に従って、ＳＴＭ−1からＶＣ１２へ、最初に、光電変換、次に、逆多重化、デマッピング処理が実行される一方、ＩＴＵ−Ｔ  Ｇ．７０７に従って、逆方向のＶＣ１２からＳＴＭ−1へ、電光変換を実行する前に、マッピング、多重化処理が実行される。
【００３４】
図３には、適応モジュールの詳細な構造が示され、該適応モジュールは、オーバーヘッド処理モジュール、多重化／逆多重化モジュール、フレーム処理モジュール、および、電気／光信号処理モジュールを含み、
【００３５】
オーバーヘッド処理モジュールは、オーバーヘッド生成モジュールおよびオーバーヘッド抽出モジュールを含み、オーバーヘッド抽出モジュールが、フレーム処理モジュールから受信したオーバーヘッドを抽出し、制御モジュールへ該抽出されたオーバーヘッドを送信し、該オーバーヘッドはメッセージの制御および管理情報を参照し、オーバーヘッド生成モジュールが、制御モジュールによって送信されたスイッチユニットの上流適応モジュールの制御および管理情報を受信し、対応するオーバーヘッドを生成し、次に、フレーム処理モジュールへ該オーバーヘッドを送信する。
【００３６】
多重化／逆多重化モジュールは、逆多重化モジュールと多重化モジュールを含み、逆多重化モジュールが、フレーム処理モジュールによって送信されたデータのペイロードを受信し、該データがコードストリームに逆多重化された後、スイッチユニットへ該データを送信するために使用され、多重化モジュールが、スイッチングモジュールにおいて上流適応モジュールから送信されたコードストリームを受信し、多重化処理の後、フレーム処理モジュールへ該コードストリームを送信する。
【００３７】
フレーム処理モジュールは、ＳＴＭフレーミングモジュールとＳＴＭデフレーミングモジュールを含み、ＳＴＭフレーミングモジュールが、上流適応モジュールにおいて制御モジュールによって送信されたオーバーヘッドおよび多重化／逆多重化モジュールによって送信された処理されたペイロードを受信し、フレーミング後、電気／光信号処理モジュールへ該データを送信し、ＳＴＭデフレーミングモジュールが、該電気／光信号処理モジュールによって送信されたフレームを分解し、オーバーヘッド処理モジュールおよび多重化／逆多重化モジュールのそれぞれへ該分解されたオーバーヘッドおよびペイロードを送信する。
【００３８】
電気／光信号処理モジュールは、スイッチユニットと光伝送ユニットの間の電気／光信号変換を実施するために使用され、Ｅ／Ｏ（電光変換）モジュールとＯ／Ｅ（光電変換）モジュールを含み、Ｅ／Ｏモジュールがフレーム処理モジュールによって送信された信号を受信し、該受信信号を光信号へ変換し、次に、光伝送ユニットへ該信号を送信し、Ｏ／Ｅモジュールが、光伝送ユニットによって送信された光信号を受信し、該信号を電気信号へ変換し、次に、フレーム処理モジュールへ該信号を送信する。
【００３９】
スイッチユニットの制御モジュールは、適応モジュールによって送信された制御および管理情報を受信し、該制御および管理情報に基づいて、スイッチングモジュールのスイッチング処理の制御および管理を実行する。即ち、信号やコールコントロールの送受信および処理だけでなく、クロス接続の確立および削除などの機能を実施するために使用される。制御モジュールが採用したカーネル技術は、限定はされないが、ソフトスイッチング技術、即ち、オープンコンピュータプラットフォーム上で確立され、分配通信が実施できるオープンな標準化ソフトウエアなどを含み、次世代ネットワークのコールコントロールおよび信号処理を提供し、異なるネットワークおよびプロトコルの間で調和（ハーモナイジング）機能を実施する。
【００４０】
ＦＴＴＨ（ファイバツーザホーム）の場合、制御モジュールが処理する信号は特定のチャンネルにおいてまたは光ファイバの特定のパッケージによって送信され得る。ＳＴＭ  ＳＤＨ信号に対しては、ＳＤＨフレーム中の特定の未使用のオーバーヘッドバイトが送信に使用され、ＦＥ／ＧＥ（Ｆａｓｔ  Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）／Ｇｉｇａｂｉｔ  Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）（ファーストイーサネット（登録商標）／ギガビットイーサネット（登録商標）））信号に対しては、特定のパッケージが送信に使用され、ＡＴＭ信号に対しては、ＡＴＭ  ＯＡＭセルの特定のバイトが送信に使用され得る。
【００４１】
図３には、制御モジュールの詳細な構造が示されている。
制御モジュールは、
オーバーヘッド処理モジュールのオーバーヘッド抽出モジュールによって送信されたオーバーヘッドを受信し、次に、それを信号および接続制御モジュールへ送信する前に、該オーバーヘッドを解釈し、即ち、オーバーヘッドバイトをコマンドメッセージへ変換し、信号および接続制御モジュールへ該コマンドメッセージを送信するオーバーヘッド解釈モジュールと、
オーバーヘッド解釈モジュールによって送信された解釈されたオーバーヘッドを受信した後、対応する制御信号を決定し、逆多重化モジュールの出力と一緒にスイッチングモジュールへ制御信号を送信する一方、送信先ポートのオーバーヘッドを生成すべく、送信先ポートオーバーヘッド処理モジュールへ解釈されたオーバーヘッドを送信する信号および接続制御モジュールと、
信号および接続管理モジュールによって送信された解釈されたオーバーヘッドを受信し、送信先ポートのオーバーヘッドを生成し、次に、光伝送ユニットへ送信されたオーバーヘッドとして、下流適応モジュールのオーバーヘッド生成モジュールへ該オーバーヘッドを送信する送信先ポートオーバーヘッド処理モジュールと
を含む。
【００４２】
スイッチユニットにおけるスイッチングモジュールは、制御モジュールによる制御および管理に応じて適応モジュールによって送信されたデータの送信先を決定し、該送信先に該データを送信し、即ち、上流適応モジュールによって送信された信号（即ち、ペイロード）を受信し、制御モジュールによって送信された制御および管理情報に応じて下流適応モジュールを決定し、次に、下流適応モジュールへ該信号を送信する際に使用される。次に、下流適応モジュールは、光伝送ユニットを介して外部へ該データを送信する。
【００４３】
スイッチユニットの詳細な構造を記述した後で、添付図面を参照することにより、以下に各機能モジュールの機能およびそれらの関係について説明する。
【００４４】
光伝送ユニットからのＳＴＭ−Ｎ（Ｎ＝１，４・・・・）の光信号が、最初に、スイッチユニットの適合モジュールに入る。Ｏ／Ｅ（光電変換）モジュールの処理後、信号が電気信号のディジタル化されたＳＴＭ−Ｎのコードストリームへ変換され、該コードストリームがオーバーヘッドとペイロードへ分離するためのＳＴＭデフレーミングモジュールに入る。次に、オーバーヘッドブロックおよびペイロードブロックが出力される。オーバーヘッドブロックは、オーバーヘッドバイトを抽出するためにオーバーヘッド抽出モジュールに入り、次に、オーバーヘッドバイトが制御モジュール内のオーバーヘッド解釈モジュールへ出力され、ここで、オーバーヘッドバイトは、逆多重化モジュールを制御し、接続を確立しまたは削除し、および送信先ポートオーバーヘッドバイトを構成するためにそれぞれ使用され得る、信号および接続制御コマンドへ変換される。
【００４５】
ペイロードブロックは、該ペイロードブロックが制御モジュールの多重化状態情報に応じた特定速度を有するコードストリームへ逆多重化される、逆多重化モジュールに入り、次に、スイッチングモジュールに入る。該スイッチングモジュールは、制御モジュールによって制御される未ブロッククロス接続マトリックスであり、オーバーヘッドバイトにおける送信先アドレスに応じた「ポート−アドレスマッピングリスト」を検索することによって、制御モジュールは、コールに対応するスイッチングモジュールにおける送信先ポートを決定し、次に、送信元ポートから送信先ポートへの回線接続を確立する。コードストリームは、この回線接続からスイッチングモジュールの外に流れ出て、送信先ポートに接続された下流適応モジュールに入り、制御モジュールの多重化状態の情報に応じて多重化される。オーバーヘッド生成モジュールは、制御モジュールの送信先ポートオーバーヘッドバイト処理モジュールに応じて、オーバーヘッドバイトを生成し、オーバーヘッドバイトと多重化されたコードストリームが共にＳＴＭ−Ｎのフレームストラクチャを形成する。Ｅ／Ｏ（電光）変換後、スイッチユニットからフレームが出力され、該スイッチユニットに接続された光伝送ユニットへ該フレームが送信される。
【００４６】
スイッチユニットの上記のスイッチングモジュールが回線スイッチングを採用し、適応モジュールがＳＤＨ−ベースの多重化および逆多重化を実行するので、上記の実施ストラクチャを有する光ファイバ伝送システムを介して送信されるメッセージのＱｏｓ（サービス品質）が十分に保証され得る。
【００４７】
本発明によれば、スイッチングモジュールが回線スイッチングを介してのみならずパケットスイッチングおよび完全光スイッチングを介して、スイッチング機能を実施することができる。異なるスイッチングの特定の機能特性を以下に説明する。
【００４８】
回線スイッチングによって、音声、データおよび画像サービスなどの任意のタイプのサービスが、端末において、加入者によって指定されたクロス粒度（例えば、ＶＣ１２）にマッピングされ、クロスネットワークにおける全体をベースとした回線接続としてスイッチングされ、これによって、同一タイプの端末との通信が実施され得る。粒状帯域幅内の異なるタイプのサービスの位置が知られているので、異なるタイプのサービスが分割され、これらのサービスと他のサービスネットワークの端末（例えば、従来の電話回線端末）との通信が、ゲートウェイ機器を介して実施され得る。回線スイッチにおいて使用される粒度は、これらに限定はされないが、６４Ｋｂｐｓ、ＶＣ１２、ＶＣ３、およびＶＣ４を含む。
【００４９】
パケットスイッチは、スイッチングのモードの記憶および伝送、即ち、まず、加入者からのメッセージを記憶装置に一時的に記憶し、次に、このメッセージを一定長さの複数のパケットへ分割し、各パケットの前に固定フォーマットのラベルをつけて、ソースアドレス、送信先アドレス、およびそのパケットの連番を示す。
【００５０】
１００ベースファイバＬＡＮスイッチと光インターフェースを有する１００ベースファイバＩＰルータの両方が、パケットスイッチングがその原理である本発明のスイッチユニットとして作用し得る。イーサネット（登録商標）スイッチは、２層スイッチであってもよいし、３層スイッチであってもよい。
【００５１】
回線スイッチングとパケットスイッチングの組み合わせは、論理的には一つのスイッチユニットにともに存在する回線スイッチング装置およびパケットスイッチング装置を含み、物理的には分離したエンティティである。制御モジュールは、加入者によって指定されたＱｏｓレベルに応じて回線スイッチまたはパケットスイッチを選択する。
【００５２】
本発明における光伝送ユニットは、端末処理ユニットとスイッチユニットの間、スイッチユニットとスイッチユニットの間だけでなく、スイッチユニットとゲートウェイユニットの間でメッセージを送信するためにも使用される。即ち、光伝送ユニットは、端末処理ユニット、スイッチユニット、およびゲートウェイユニットのそれぞれに接続され、端末処理ユニットまたはゲートウェイユニットによって送信されたデータパケットを多重化し、該多重化されたデータを、光ファイバを介して、スイッチユニットへ送信するだけでなく、光ファイバを介して、スイッチユニットから受信した信号を逆多重化し、該逆多重化された信号を端末処理ユニットまたはゲートウェイユニットへ送信する。
【００５３】
上記の光伝送ユニットの詳細な構造は、
端末処理ユニットに接続され、端末処理ユニットから送信される信号を受信し、該信号を光割当てユニットへ送信する一方、光割当てユニットから受信した信号を端末処理ユニットへ送信する光ネットワークユニットと、
光ネットワークユニットと光伝送路端末の間に接続され、一つ以上の光ネットワークユニットから受信した信号の集約された処理において使用され、一つの光伝送路端末へ上記集約処理された信号を送信する一方、該光伝送路端末から受信した信号を異なる光ネットワークユニットへ分配する光割当てユニットと、
スイッチユニットと光割当てユニットの間で接続され、該光割当てユニットと該スイッチユニットの間のインタラクションに使用される光伝送路端末と、
を含む。
【００５４】
上記光伝送ユニットが、ＰＯＮ（受動光ネットワーク：Ｐａｓｓｉｖｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＣＷＤＭ（低密度波長分割多重：Ｃｏａｒｓｅ  Ｗａｖｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）、ＤＷＤＭ（高密度波長分割多重：Ｄｅｎｓｅ  Ｗａｖｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）、ＵＷＤＭ（超高密度波長分割多重：Ｕｌｔｒａ  Ｄｅｎｓｅ  Ｗａｖｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）または直接光ファイバ接続に基づいて実施されるユニットを含み、即ち、該光伝送ユニットは、通常、ＰＯＮ、ＣＷＤＭ、ＤＷＤＭ、またはＵＷＤＭに基づいた光伝送を実施する多重化および／または逆多重化技術を採用する。光伝送ユニットは、主として、多重化および／または逆多重化部分および光ファイバリンクからなり、その伝送範囲は、中心部の都市部ネットワークの範囲にとどまらず広域ネットワークの範囲に及び、即ち、長距離伝送の範囲であってもよい。ＣＷＤＭおよびＤＷＤＭ技術は十分に開発されているので、ここでの説明は省略する。その代わり、ＰＯＮおよびＵＷＤＭについて簡単に触れる。
【００５５】
図４には、ＰＯＮに基づいて実施される光伝送ユニットのアーキテクチャが示されている。該アーキテクチャは、通常、ＯＬＴ（光伝送路端末）、ＰＯＳ（受動光スプリッタ）、およびＯＮＵ（光ネットワークユニット）を含む。ＰＯＳは、光割当てユニットの機能を実施し、ＯＮＵは、光ネットワークユニットの機能を実施する。ここで、ＰＯＮは、狭帯域幅ＰＯＮまたは広帯域幅ＰＯＮであってもよい。広帯域幅ＰＯＮは、使用される技術の種類に応じて、ＥＰＯＮまたはＡＰＯＮを含んでよい。例としてＥＰＯＮを取り上げると、ダウンリンク方向において、ＯＬＴサイドから受信したサービスがＰＯＳにより同一サービスの複数の経路へ複写され、ＰＯＳのブランチに接続された全てのＯＮＵへ送信される。各ＯＮＵは、所定のルールに応じて該ＯＮＵに接続された端末へ転送すべきサービスを選択し、図４に示されるように、該ＯＮＵに属さないサービスは廃棄される。アップリンク方向において、ＴＤＭ（時分割多重化：Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）技術が管理に採用され、異なるＯＮＵからの情報パケット間の干渉を阻止する。各ＯＮＵには特定のタイムスロットが割当てられる。例えば、ＯＮＵ−１（光ネットワークユニット１）情報パケットが、第１番目のタイムスロットで転送され、ＯＮＵ−２（光ネットワークユニット２）情報パケットが、第２番目のノンオーバラップタイムスロットで転送され、そして、ＯＮＵ−ｎ情報パケットが、第ｎ番目のノンオーバラップタイムスロットで転送される。
【００５６】
これまでに、ＥＰＯＮ技術に基づく少なくとも二つのスキームがある。一つは、伝送範囲が２０Ｋｍ、一つの光ファイバが１２８人までのユーザを収容でき、全体帯域幅が６２２Ｍｂｐｓから２．４Ｇｂｐｓである、ＴＤＭ（時分割多重化）ベースのＴＤＭ−ＥＰＯＮ（時分割多重化−イーサネット（登録商標）受動光ネットワーク）である。他の一つは、伝送範囲が６０Ｋｍ、１ペアの光ファイバが１６人のユーザを収容でき、全体帯域幅が１．６Ｇｂｐｓから１６０Ｇｂｐｓまでの高さをもたらす、波長分割多重化ベースのＷＤＭ−ＥＰＯＮ（波長分割多重化−イーサネット（登録商標）受動光ネットワーク）である。
【００５７】
ＵＷＤＭ（超高密度波長分割多重化）は、超安定型レーザロッキング技術、超高密度の波長分割多重化フィルタリングおよびインターリーブ技術によって、１０００以上の波長に対して多重化を実施する。マルチポートインターリーバを使用する場合、ＵＷＤＭは、１２８０波長に対しても多重化を実施することができる。ＵＷＤＭ技術は、光ファイバの帯域幅リソースをあますところなく利用することができ、ＤＷＤＭ（高密度波長分割多重）システムと相互作用が可能であるとともに、加入者ごとに一つの波長の割当てることによって、サービスの安全性に関する問題への解決策を提供する。
【００５８】
本発明による端末処理ユニットは、ＵＥ（ユーザ機器）に接続され、ＵＥから送信される信号をカプセル化し、該信号を光伝送ユニットへ送信し、光伝送ユニットから受信した信号を非カプセル化し、該信号をＵＥへ送信するために使用される。該端末処理ユニットは、ビデオ、オーディオ、およびデータを統合化し、あらゆる種類のサービスをも加入者が現在申請中の特定の帯域幅へカプセル化し、このサービスデータ全体をリモートＵＥへ送信する。
【００５９】
ネットワークの進化に伴って、ブロードバンド端末の機能が、従来のテレビジョンセット、電話セットまたはコンピュータに組み合わされて、相対的に単純な光端末（ビデオ、オーディオ、およびデータの光信号への変換）によって実施できるかもしれない。各通信オペレーションにおいて、伝送帯域幅およびクロス粒度サイズがシステムプロンプトの助けを得た上で、加入者によって必要に応じて選択され得る。一方、端末処理ユニットによってパケット化されたサービスをシステムが分離し、異なるタイプのサービスは分離される。サービスが分離された後は、ブロードンバンド端末が従来の電話やデータ端末と通信する時には、音声サービスやデータサービスが、特定のゲートウェイを介して従来のＰＳＴＮ（公衆交換電話網）、インターネット、または他のタイプのネットワークに入ることができる。
【００６０】
通常、端末処理ユニットは、ＳＴＭ−１／４／１６／６４、ＦＥ（ファーストイーサネット（登録商標））やＧＥ（ギガビットイーサネット（登録商標））等の速さを有する光ファイバによって光伝送ユニットに接続されている。しかしながら、山や、川や、建物によって遮断される等のいくつかの特殊な状況下において、端末アクセスは、限定はされないが、ＦＳＯ（フリースペース光通信：Ｆｒｅｅ  Ｓｐａｃｅ  Ｏｐｔｉｃｓ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）やマイクロウェーブ通信その他を含むマルチフェアリアス（多層）シームレスブロードバンドアクセス技術によって実施され得る。
【００６１】
図５および図６には、端末処理ユニットが示され、該端末処理ユニットは、具体的には、信号コーデックモジュールと、端末フレーム処理モジュールと、端末電気／光信号処理モジュールと、マン−マシンインターフェースモジュールと、制御および管理情報処理モジュールと、端末オーバーヘッド処理モジュールと、を含み、
【００６２】
信号コーデックモジュールは、ＵＥ（ユーザ機器）がアナログデバイスである時、該ＵＥによって送信された種々のアナログ信号をディジタル信号へ変換し、該符号化された信号を端末フレーム処理モジュールへ送信すると同時に、端末フレーム処理モジュールから受信したディジタル信号をアナログ信号へ変換し、該復号化された信号をＵＥへ送信する。一方、ＵＥがディジタルデバイスである時、該ＵＥによって送信された異なる信号をコード化し、該符号化された信号を端末フレーム処理モジュールへ送信すると同時に、端末フレーム処理モジュールから受信したディジタル信号を復号化し、該復号化された信号をＵＥへ送信する。このモジュールは、具体的には、対応するビデオ信号、オーディオ信号、およびデータ信号のコーデック処理を行うために使用されるビデオエンコーダ、オーディオエンコーダ、データエンコーダおよびビデオデコーダ、オーディオデコーダ、データデコーダからなる６個の機能モジュールを含み、これら６個の機能モジュールは、直接的に、またはビデオ、オーディオ、およびデータ用の総合端末を介して、対応するビデオ信号、オーディオ信号、およびデータ信号を入出力してもよい。
【００６３】
端末フレーム処理モジュールは、カプセル化およびフレーミング処理後、信号コーデックモジュールから送信されたディジタル信号を端末電気／光信号処理モジュールへ送信すると同時に、デフレーミングおよび非カプセル化後、端末電気／光信号処理モジュールから受信した電気信号を信号コーデックモジュールへ送信する。より具体的には、端末フレーム処理モジュールは、ＧＦＰ（ジェネリック・フレーミング・プロトコル）カプセル化モジュール、ＧＦＰ非カプセル化モジュール、マッピングモジュール、デマッピングモジュール、多重化モジュール、逆多重化モジュール、ＳＴＭフレーミングモジュール、およびＳＴＭデフレーミングモジュールを含み、アップリンク信号が、ＧＦＰカプセル化モジュール、マッピングモジュール、多重化モジュール、およびＳＴＭフレーミングモジュールを介して連続的に処理され、これによって、対応するフレームが生成され、端末電気／光信号処理モジュールへ送信される一方、ダウンリンク信号が、ＳＴＭデフレーミングモジュール、デマッピングモジュール、逆多重化モジュール、およびＧＦＰ非カプセル化モジュールを介して連続的に処理され、これによって、処理結果が信号コーデックモジュールへ送信される。このモジュールでのビデオエンコーダ、オーディオエンコーダ、およびデータエンコーダは、ＧＦＰカプセル化モジュールとマッピングモジュールのペアにそれぞれ対応し、多重化モジュールとＳＴＭフレーミングモジュールのペアには一緒に対応するが、ビデオデコーダ、オーディオデコーダ、およびデータデコーダは、逆多重化モジュールとＳＴＭデフレーミングモジュールのペアには一緒に対応し、ＧＦＰ非カプセル化モジュールとデマッピングモジュールのペアにはそれぞれ対応する。
【００６４】
端末電気／光信号処理モジュールが、光伝送ユニットから受信した光信号を電気信号へ変換し、該信号を端末フレーム処理モジュールのＳＴＭデフレーミングモジュールへ送信する一方、該ＳＴＭデフレーミングモジュールによって送信された電気信号を光信号へ変換し、該信号を光伝送ユニットへ送信する。
【００６５】
マン−マシンインターフェースモジュールが、ＵＥから受信したオペレーションコマンドを制御および管理情報処理モジュールへ送信すると同時に、該制御および管理情報処理モジュールから制御および管理情報を受信し、ＵＥへ送信する。
【００６６】
制御および管理情報処理モジュールが、マンマシーンインターフェースモジュールからオペレーションコマンドを受信した後、対応する制御および管理情報を生成し、該情報を端末オーバーヘッド処理モジュールへ送信する一方、該端末オーバーヘッド処理モジュールから送信された制御および管理情報を受信し、該制御および管理情報を解釈し、マンマシーンインターフェースモジュールへ送信する。
【００６７】
端末オーバーヘッド処理モジュールが、オーバーヘッド生成モジュールとオーバーヘッド抽出モジュールを含み、該オーバーヘッド生成モジュールが、制御および管理情報処理モジュールによって送信された制御および管理情報を受信し、対応するフレームオーバーヘッドを生成して端末フレーム処理モジュールへ送信すると同時に、該オーバーヘッド抽出モジュールが、端末フレーミングモジュールによって送信されたフレームオーバーヘッドを受信し、制御および管理情報を抽出し、該情報を制御および管理情報処理モジュールへ送信する。
【００６８】
本発明における端末処理モジュールは光端末である。
【００６９】
以上、端末処理ユニットの構造を説明したが、図５および図６を参照することによって、該端末処理ユニットにおける各モジュールの機能および機能モジュール間の相関性について、以下に詳細に説明する。
【００７０】
ビデオカメラなどのビデオ端末によって送信された上流ビデオ信号は、ビデオエンコーダモジュールにおける圧縮および符号化オペレーションによって、ディジタル信号に変換される。ビデオエンコーダモジュールが異なる圧縮および符号化規格を用いるので、該ディジタル信号の速度も変化する。一般に、ビデオエンコーダモジュールが用いる規格には、ＭＰＥＧ−１、ＭＰＥＧ−２、ＭＰＥＧ−４、ＭＰＥＧ−７、ＩＴＵ−Ｔ  Ｈ．２６１、ＩＴＵ−Ｔ  Ｈ．２６３、ＩＴＵ−Ｔ  Ｈ．２６３＋が含まれる。ビデオエンコーダモジュールがＭＰＥＧ−１規格（規格番号がＩＳＯ／ＩＥＣ１１１７２）を採用した場合、ディジタル信号の伝送速度は１．５Ｍｂｐｓ未満であり、ビデオエンコーダモジュールがＭＰＥＧ−２規格（規格番号がＩＳＯ／ＩＥＣ１３８１８）を採用した場合、ディジタル信号の伝送速度は、異なる品質レベルに応じて、８０Ｍｂｐｓ、６０Ｍｂｐｓ、１５Ｍｂｐｓ、または４Ｍｂｐｓであってもよい。以下同様に推論され、ＭＰＥＧ−４またはＨ．２６３＋は、２４ｋｂｐｓ乃至６４ｋｂｐｓに相当し、Ｈ．２６１は、ｐ×６４ｋｂｐｓに相当し、Ｈ．２６３は、６４ｋｂｐｓ未満の速度に相当する。ビデオエンコーダモジュールから出力されたディジタルコードストリームは、ＧＦＰカプセル化およびフレーミングのために、ＧＦＰカプセル化モジュールに入る。その原理がＩＴＵ−Ｔ  Ｇ．７０４１／Ｙ．１３０３（１２／２００１）において詳細に記述されている。ＧＦＰカプセル化モジュールから出力されたＧＦＰフレームのコードストリームに対する帯域幅リソースは、システムにおいてデフォルトな帯域幅割当てポリシーに応じて決定されるか、または、マン−マシンインターフェースモジュールを介して加入者によってカスタマイズされる。コードストリームは、一つ以上の６４ｋｂｐｓのタイムスロット、ある一定の帯域幅の１つのバーチャルコンテナ（仮想容器：Ｖｉｒｔｕａｌ  Ｃｏｎｔａｉｎｅｒ）（例えば、ＶＣ−１２）、またはいくつかのバーチャルコンテナのバーチャル接続（例えば、ＶＣ−３−２Ｖ、即ち、二つのＶＣ−３を有する仮想接続）にマッピングされる。次に、マッピングされたコードストリームは、マッピングオペレーション後のオーディオおよびデータサービス部分のコードストリームと一緒に、時分割多重化するための多重化モジュールへ流れ込み、多重化されたコードストリームは、オーバーヘッドバイトと一緒に、ＳＴＭフレーミングモジュールに入る。
【００７１】
上記のオーバーヘッドは、マッピングおよび多重化状態情報、信号情報、および制御および管理情報を含む。加入者が通信アプリケーションをした後、該通信がうまく確立される前には、オーバーヘッドインタラクションのみが存在する。マッピングおよび多重化状態情報は、ＧＦＰフレームのコードストリーム、即ち、ビデオ、音声、またはデータに対応するサービスタイプ、マッピング帯域幅、およびＳＤＨフレームストラクチャに多重化された後の位置情報を含む。ここで、位置情報は、一般に、ＳＤＨフレームストラクチャにおいてコードストリームが占める開始及び終了のタイムスロットによって表される。マッピングおよび多重化状態情報は、ＳＤＨフレームストラクチャにおいてセクションオーバーヘッド（ＳＯＨ：Ｓｅｃｔｉｏｎ  Ｏｖｅｒｈｅａｄ）バイトへ書き込まれて、ＳＴＭ−Ｎ（Ｎ＝１、４、１６．．．．．）コードストリームを生成し、ＳＴＭ−Ｎのコードストリームが、Ｅ／Ｏ（電光）モジュールを介して、上流のＳＴＭ−Ｎの光信号へ変換され、光ファイバを介して、スイッチユニットへ流れる。ＩＴＵ−Ｔ  Ｇ．７０７／Ｙ．１３２２（１０／２０００）を参照すると、上記のマッピング、バーチャルコンテナ、仮想接続および多重化について、詳細に定義され、説明されている。
【００７２】
電話セットまたはマイクロフォンなどのオーディオ端末によって送信される上流オーディオ信号は、オーディオエンコーダモジュールにおいて、圧縮および符号化を介して、ディジタル信号へ変換される。該オーディオエンコーダモジュールが異なる圧縮および符号化の規格を用いるので、上記のディジタル信号の速度が変化する。オーディオエンコーダモジュールが採用する規格としては、ＰＣＭ（パルスコード変調）、ＭＰＥＧ−１、ＭＰＥＧ−２、およびＭＰＥＧ−２  ＡＡＣが挙げられる。オーディオエンコーダモジュールから出力されるディジタルコードストリームは、ＧＦＰカプセル化モジュールに入り、ＧＦＰカプセル化とフレーミングの後にビデオ部分と同様に処理される。
【００７３】
サーバなどのデータ端末によって送信された上流データ信号はあらゆる速度およびあらゆるタイプのデータ信号、例えば、イーサネット（登録商標）、ＥＳＣＯＮ（エスコン）、ＦＩＣＯＮ（ファイコン）、ファイバチャネルなどのデータ信号を含み、データ信号は、データエンコーダモジュールに入る。イーサネット（登録商標）に関連するデータ信号を例示すると、エンコーダモジュールは、物理層（ＰＨＹ）の適応とメディアアクセスコントロール層（ＭＡＣ）の処理を実行し、マンチェスターコード、ＭＬＴ−３コード、または他のコードのデータストリームのＮＲＺへの変換を完了する。データエンコーダモジュールから出力されたディジタルコードストリームが、ＧＦＰカプセル化モジュールに入り、ＧＦＰカプセル化およびフレーミング後にビデオ部分と同様に処理される。
【００７４】
一方、下流光ファイバから送信される光信号ＳＴＭ−Ｎは、Ｏ／Ｅ（光電）モジュールによって、ディジタルＳＴＭ−Ｎ電気信号コードストリームへ変換される。コードストリームは、オーバーヘッドとペイロードへ分離するためのＳＴＭデフレーミングモジュールに入り、オーバーヘッドブロックおよびペイロードブロックとして出力される。ここで、オーバーヘッドブロックは、特定のオーバーヘッドバイトを抽出するためにオーバーヘッド抽出モジュールに入り、関連する制御および管理情報を処理および実行するための制御および管理情報処理モジュールへ出力される。一方、ペイロードブロックは、逆多重化モジュールに入り、多重化状態情報に応じて、バーチャルコンテナの特定速度を有するコードストリームへ逆多重化される。引き続いて、コードストリームは、デマッピングモジュールへ進み、マッピング状態情報に応じて、ＧＦＰフレームのコードストリームへデマッピングされる。該ＧＦＰフレームのコードストリームは、ＧＦＰ非カプセル化モジュールに入り、ここで、ＧＦＰヘッダおよびオーバーヘッドが除去され、次に、デコーディング前のディジタルコードストリームが出力され、該デコーディング前のディジタルコードストリームがデコーダモジュールに入り、ここで、復号化が実行され、サービス信号が出力される。
【００７５】
端末処理ユニットにおいて、三つのサービスが異なるＳＤＨタイムスロットのそれぞれに入り、これにより、これら三つのサービス間には干渉が存在しない。さらに、加入者が各サービスに対して帯域幅とタイムスロット位置を定義することができる。即ち、上述のように、各通信に基づいて帯域幅アプリケーションが行われる。接続に基づいた帯域幅割当てのアプローチによって、帯域幅が一旦割り当てられると、帯域幅は、現在の通信に完全に属すことになり、これによって、Ｑｏｓが保証される。信号の送信に関わるオーバーヘッドバイトに関しては、Ｄ１乃至Ｄ３、Ｄ４乃至Ｄ１２またはＥ１などのＳＤＨフレームストラクチャのセクションオーバーヘッドの一つのバイトまたはいくつかのバイトの組合せを使用することが可能である。加入者がテレビジョンセンタにコールし、通信を確立し、プログラムを要求する場合、テレビセンターサーバが、加入者へ加入者によって指定された帯域幅を介してＴＶサービスを送信する。ここで、ＴＶセンターは、この加入者と通信するリモート加入者として取り扱われることもあり得る。
【００７６】
本発明の実施の形態による端末処理ユニットの他のタイプの構造例を説明する。
【００７７】
ＦＴＴＨアプリケーションの発展のみならず、加入者の端末機器の簡単化への要求の高まりに伴って、端末処理ユニットは、テレビジョンセット、電話セットまたはコンピュータなどの複数の端末装置ではなく、ビデオ、オーディオ、およびデータサービスを統合化した一つの端末に接続されることによって、従来の端末ユニットと端末装置の複雑なケーブル接続をなくし、ある程度の空間およびエネルギを節約することができる。
【００７８】
通常、ＡＰＯＮ（ＡＴＭ受動光ネットワーク）、ＥＰＯＮ（イーサネット（登録商標）受動光ネットワーク）またはＧＰＯＮ（ギガビット受動光ネットワーク）、あるいは、イーサネット（登録商標）に基づいたＯＮＵ（光加入者線ネットワーク装置）またはＯＮＴ（光加入者線ネットワーク端末）が、本発明による発明の端末処理ユニットとして使用され得る。光加入者線ネットワーク装置または光加入者線ネットワーク端末の技術的アーキテクチャについては、ＩＴＵ−Ｔ  Ｇ．９８３（ＩＴＵ：国際通信連合）、ＩＥＥＥ  ８０２．３ａｈ（アイトリプルイー、電気電子学会）、およびＩＴＵ−Ｔ  Ｇ．９８４に詳細に定義付けられ、説明されている。
【００７９】
同様に、ＯＮＵまたはＯＮＴをビデオ、オーディオ、およびデータモジュールと組み合わせた新しいモデルの統合型端末処理ユニットも本発明の端末処理ユニットとして使用され得る
【００８０】
本発明のゲートウェイユニットは、スイッチユニットと他のネットワークとの間に接続され、本発明のスイッチングネットワークと他のタイプのネットワークとの間でプロトコル変換を実施し、これによって、他のタイプのネットワークとのインターワーキングを実現する。例えば、本発明のスイッチングネットワークの端末処理ユニットが、ＰＳＴＮネットワークのオーディオ端末へのコールを開始した時は、送信されたオーディオおよびビデオサービスがゲートウェイユニットに入った後で、コール中のビデオサービスが分離され、放棄され、オーディオ部分だけがオーディオ端末へ流れる。一方、反対方向では、オーディオ端末から本発明のスイッチングネットワークの端末処理ユニットへのサービスストリームは、ビデオサービスの位置にヌル（零）バイトが埋め込まれ、オーディオ部分のみを含む。
【００８１】
ゲートウェイユニットの物理的エンティティは、スイッチユニットに組み込まれ得る。この場合、制御モジュールが、統合化された方法で、異なるネットワークとプロトコルの間で変換および調和（ハーモナイジング）機能を実施することができる。
【００８２】
光ファイバ伝送システムが従来のＰＳＴＮ（公衆交換電話網）またはデータネットワークに接続される場合、図８および図９に示されるように、ゲートウェイユニットが、信号処理モジュール、ゲートウェイコーデックモジュール、ゲートウェイオーバーヘッド処理モジュール、ゲートウェイフレーム処理モジュール、およびゲートウェイ電気／光信号処理モジュールを含む。
【００８３】
信号処理モジュールが、ゲートウェイコーデックモジュールによって送信されたデータおよびゲートウェイフレームオーバーヘッド処理モジュールによって送信された制御および管理情報を用いて、外部ネットワークによって必要とされる信号を生成し、該信号を外部へ送信すると同時に、外部ネットワークから信号を受信し、該信号に含まれるデータ情報をゲートウェイコーデックモジュールへ送信し、該信号に含まれる制御および管理情報をゲートウェイオーバーヘッド処理モジュールへ送信する。
【００８４】
光ファイバ伝送システムが従来のＰＳＴＮに接続される場合、上記の信号処理モジュールが、音声信号解析器と音声信号生成器を含む。
【００８５】
光ファイバ伝送システムが従来のデータネットワークに接続される場合、上記の信号処理モジュールが、データ信号解析器とデータ信号生成器を含む。
【００８６】
ゲートウェイコーデックモジュールが、上記信号処理モジュールによって送信されたオーディオ、ビデオまたはデータ情報を受信し、情報を符号化し、該情報を、ゲートウェイフレーム処理モジュールへ送信する。該ゲートウェイフレーム処理モジュールにおいて、異なる情報がオーディオエンコーダモジュール、データエンコーダモジュールなどの異なるエンコーダモジュールに対応する。同時に、ゲートウェイコーデックモジュールが、ゲートウェイフレーム処理モジュールによって送信されたデータを受信し、該データを復号化し、次に、該データを、信号処理モジュールへ送信し、該信号処理モジュールにおいて、異なるサービス情報がオーディオデコーダモジュール、データデコーダモジュールなどの異なるデコーダモジュールに対応する。
【００８７】
ゲートウェイオーバーヘッド処理モジュールが、信号処理モジュールによって送信された制御および管理情報を受信し、信号を抽出し、適切なオーバーヘッドを生成し、次に、該オーバーヘッドをゲートウェイフレーム処理モジュールへ送信するとともに、該ゲートウェイフレーム処理モジュールによって送信されたオーバーヘッドを受信し、オーバーヘッドを抽出し、適切な信号を生成し、次に、信号処理モジュールへ該信号を送信する。
【００８８】
ゲートウェイフレーム処理モジュールが、ゲートウェイコーデックモジュールによって送信されたオーディオ、ビデオ、およびデータ情報とゲートウェイオーバーヘッド処理モジュールによって送信されたオーバーヘッドを受信し、ゲートウェイ電気／光信号処理モジュールへ該情報と該オーバーヘッドから生成された適切なフレームを送信し、具体的には、該ゲートウェイ電気／光信号処理モジュールが、該フレームをＥ／Ｏ（電光）モジュールへ送信する前に、オーバーヘッドと一緒に、オーディオ、ビデオまたはデータ情報のＧＦＰカプセル化、マッピング、多重化、およびＳＴＭフレーミングを連続的に実行すると同時に、ゲートウェイ電気／光信号処理モジュールによって送信されたフレームを受信し、該フレームの情報を適切なオーディオ、ビデオ、およびデータ情報とオーバーヘッドへ分割し、該分割された情報とオーバーヘッドを対応するゲートウェイコーデックモジュールとゲートウェイオーバーヘッド処理モジュールのそれぞれへ送信し、これは、具体的には、最初に、ＳＴＮデフレーミングを含み、即ち、該フレームを適切なオーバーヘッドコードブロックとオーディオ、ビデオ、およびデータ情報コードブロックへ分解し、ここでオーバーヘッドがオーバーヘッドコードブロックから抽出され、適切な信号が生成され、該信号が信号処理モジュールへ送信されるとともに、オーディオ、ビデオ、およびデータ情報コードブロックが、逆多重化、デマッピング、およびＧＦＰ非カプセル化の後に、ゲートウェイコーデックモジュールへ送信される。
【００８９】
ゲートウェイ端末電気／光信号処理モジュールが、Ｅ／ＯモジュールおよびＯ／Ｅモジュールを含み、Ｅ／Ｏモジュールが、ゲートウェイフレーム処理モジュールから受信したフレームを光信号へ変換し、該光信号を光伝送ユニットへ送信する一方、Ｏ／Ｅモジュールが光伝送ユニットによって送信された光信号を受信し、該光信号を電気信号へ変換し、次に、該電気信号をゲートウェイフレーム処理モジュールへ送信する。
【００９０】
本発明におけるゲートウェイユニットはスイッチユニットに埋め込まれてもよい。
【００９１】
図８に示されているように、本発明の実施の形態によるゲートウェイユニットの動作原理は以下の通りである。
【００９２】
音声信号解析器の処理の後、ＰＳＴＮから出力される音声信号内のペイロードと信号は分割され、信号抽出モジュールが、信号をオーバーヘッドバイトに変換する一方、ペイロードが、符号化のためにオーディオエンコーダモジュールに入り、次に、ＧＦＰカプセル化、マッピング、および多重化を実行する。多重化されたコードストリームおよびオーバーヘッドバイトは一緒にＳＴＭフレームコードストリームを構成し、該ＳＴＭフレームコードストリームは、Ｅ／Ｏモジュールにおける電光変換後、ゲートウェイユニット（即ち、オーディオゲートウェイ）から流れ出て、本発明に記載の光ファイバ伝送システムへ流れ込む。一方、下流インバウンドゲートウェイ信号は、Ｏ／Ｅ（光電）変換、ＳＴＭデフレーミング、オーバーヘッド抽出、逆多重化、デマッピング、ＧＦＰ非カプセル化、およびオーディオ復号化によって適切に処理され、信号生成モジュールが、オーバーヘッド抽出モジュールから出力されたオーバーヘッドバイトを従来の音声信号の信号へ変換する。次に、該信号は、オーディオデコーダモジュールから出力されたオーディオ信号と共に、音声信号生成器へ流れ込み、音声信号生成器の出力がゲートウェイユニットから出て、従来のＰＳＴＮへ入る。
【００９３】
図９に示されるように、本発明の実施の形態によるゲートウェイユニットの動作原理が以下の通りである。
【００９４】
データ信号解析器によって処理された後、データネットワークから出力されたデータ信号内のペイロード（メッセージのテキスト）とヘッダは、分割される。ヘッダ抽出モジュールは該ヘッダをオーバーヘッドバイトへ変換すると共に、ペイロードは符号化のためのデータエンコーダモジュールに入り、次に、ＧＦＰカプセル化、マッピング、および多重化を実行する。多重化されたコードストリームは、オーバーヘッドバイトと一緒に、ＳＴＭフレームコードストリームを構成する。次に、該ＳＴＭフレームコードストリームは、電光変換後、データゲートウェイユニットを流れ出て、本発明の光ファイバ伝送システムへ流れ込む。一方、下流インバウンドゲートウェイ信号が、Ｏ／Ｅ（光電）、ＳＴＭデフレーミング、オーバーヘッド抽出、逆多重化、デマッピング、ＧＦＰ非カプセル化、およびデータ復号化によって適切に処理された後、ヘッダ生成モジュールが、オーバーヘッド抽出モジュールから出力されたオーバーヘッドバイトを従来のデータ信号のヘッダへ変換する。次に、該ヘッダは、データデコーダモジュールから出力された信号と共に、データ信号生成器へ流れ込む。次に、出力されたデータ信号がゲートウェイユニットから出力され、従来のデータネットワークへ入力される。
【００９５】
図７では、本発明の実施の形態によるゲートウェイユニットの構造が示される。
【００９６】
従来のテレビジョンサービスは一般的に単方向の放送サービスであるので、ビデオゲートウェイを介して流れるのは単方向サービスだけである。復号化モジュールからの各出力コードストリームは、信号と制御および管理メッセージと一緒にＳＤＴＶ信号生成器に入り、従来のテレビジョンジ信号を形成する。次に、この従来のＴＶ信号は、従来のテレビジョンネットワークに入る。信号処理モジュールは、ＳＤＴＶ信号生成器である。
【００９７】
本発明の光ファイバ伝送システムに基づいて、光ファイバ伝送方法が提供される。該方法は、伝送処理と受信処理を含む。具体的に、伝送処理は、
【００９８】
ステップ１００において、ＵＥによって伝送すべきデータのタイプを決定し、該データは通常は、オーディオ、ビデオまたはデータ情報を含み、例えば、ユーザが受話器をとってコールを開始する場合、ユーザがオーディオ信号を外部へ送信したがっていることを意味し、それがビデオ電話である場合、ビデオ信号が外部に一緒に送信される。
【００９９】
ステップ１０１において、マン−マシンインターフェースを介してモジュール間で必要とされる帯域幅リソースを決定し、または、システムにおいてデフォルトな帯域幅リソースを呼び出す。光ファイバが本発明の通信全体における伝送に使用されるので、帯域幅リソースの豊かな供給によって、各ＵＥに対して必要に応じた適切な帯域幅リソースを割り当てることが可能となる。
【０１００】
一方で、適切な帯域幅リソースを得るために、ＵＥが、端末処理ユニットによって提供されるマン−マシンインターフェースモジュールを介して、必要な帯域幅を画定することができ、これによって、該ＵＥは、そのニーズに応じて適切な帯域幅リソースを選択することができる。該ＵＥがビデオ信号を送信または受信する必要がある場合、より大きな帯域幅を選択する必要があり、そうでない場合は、より小さな帯域幅が選択され得る。
【０１０１】
また、ＵＥは、システムにおけるデフォルトな帯域幅リソースを呼出すことも可能である。該デフォルトの帯域幅リソースの量は、異なるアプリケーションケースに応じて設定され得る。該ＵＥがビデオサービスを提供する時は、より大きなデフォルトな帯域幅が設定され得る。データサービスの場合はより少量の帯域幅リソースが設定され得る。
【０１０２】
ステップ１０２において、信号コーデックモジュールがＵＥによって送信されたオーディオ、ビデオ、およびデータ信号を符号化し、該符号化された信号を端末フレーム処理モジュールへ送信する。
【０１０３】
ステップ１０３において、符号化されたオーディオ、ビデオ、およびデータ信号を受信した後、端末フレーム処理モジュールが、これらの信号の統合化されたカプセル化、マッピング、多重化、およびフレーミングを実施し、次に、該信号を端末電気／光信号処理モジュールへ送信する。即ち、信号を一つのパケットにまとめて、このパケットを端末電気／光信号処理モジュールへ送信する。
【０１０４】
ステップ１０４において、端末電気／光信号処理モジュールが、端末フレーム処理モジュールによって送信されたフレームを光信号へ変換し、次に、該光信号を光伝送ユニットへ送信する。
【０１０５】
ステップ１０５において、光伝送ユニットを介して、オーディオ、ビデオ、およびデータ信号を搬送する光信号をスイッチユニットへ送信する。即ち、
【０１０６】
先ず、各光ネットワークユニットへ特定のタイムスロットを割当て、割り当てられたタイムスロットで送信されるデータを多重化し、該データを光割当てユニット、即ち、受動光スプリッタへ送信する。該受動光スプリッタによって各光ネットワークユニットから送信されたデータを集約し、最終的には、光ファイバインターフェースを提供する光伝送路端末を介して、該集約された信号をスイッチユニットへ送信する。
【０１０７】
ステップ１０６において、スイッチユニットが光伝送ユニットによって送信されたオーディオ、ビデオ、およびデータ信号を受信した後、適応モジュールが、これらの信号に光電変換、オーバーヘッド抽出、および逆多重化を実行し、次に、該処理された信号をスイッチングモジュールおよび制御モジュールへ送信する。
【０１０８】
ここで、適応モジュールによって送信されたコードストリームを受信した後、スイッチングモジュールが、制御モジュールから受信した制御および管理情報に応じて、オーディオ、ビデオ、およびデータ信号の送信先を決定する。即ち、制御モジュールが、適応モジュールから受信した制御および管理情報を対応する制御信号へ変換し、該信号をスイッチングモジュールへ送信し、これによって、該オーディオ、ビデオ、およびデータ信号の送信先だけでなく、関連する制御信号に応じたスイッチング粒度の大きさを決定し、決定された情報を、スイッチユニット中の下流適応モジュールへ送信する。
【０１０９】
スイッチユニットの制御モジュールは、加入者のコマンドに応じて、スイッチングのために６４Ｋｂｐｓ、ＶＣ１２、ＶＣ３、およびＶＣ４などの対応するスイッチング粒度を選択するようにスイッチングモジュールを制御する。
【０１１０】
ステップ１０７において、下流適応モジュールがスイッチングモジュールによって送信されたコードストリームを受信する。これは、上流適応モジュールによって開始される。次に、該コードストリームを多重化する。次に、フレーム処理モジュールが、制御モジュールによって送信された上流の適応モジュールのオーバーヘッドに応じて対応するフレームを生成し、該フレームを電光信号処理モジュールへ送信し、該フレームを受信した後で、電光信号処理モジュールが電光変換を実行し、次に、変換された光信号を、光伝送ユニットへ送信する。
【０１１１】
オーディオ、ビデオ、およびデータ信号が適切な受信端末に達するまで、スイッチユニットおよび光伝送ユニットの間で送信され続け、そのとき、伝送処理が終了する。
【０１１２】
本発明による方法における受信処理は以下のステップを含む。
【０１１３】
ステップ２００において、スイッチユニットが、送信されるオーディオ、ビデオ、およびデータ信号を多重化し、該多重化された信号を光信号へ変換し、次に、該光信号を、光ファイバを介して、送信先光伝送ユニットへ送信する。
【０１１４】
ステップ２０１において、光伝送ユニットが対応するＵＥへ送信すべきオーディオ、ビデオ、およびデータ情報を受信し、該情報を逆多重化し、該逆多重化された情報を端末処理ユニットへ送信する。
【０１１５】
具体的に、該ステップが、
光伝送路端末の光ファイバインターフェースを介して、光割当てユニット、すなわち受動光スプリッタへオーディオ、ビデオ、およびデータ情報を送信し、
受動光スプリッタが光伝送路端末によって送信された信号を複数の同一の信号へ複写し、該信号を光ネットワークユニットへ送信し、
各光ネットワークユニットが該オーディオ、ビデオ、およびデータ情報を受信し、次に、それ自体に属する信号を端末処理ユニットへ送信することを更に含む。
【０１１６】
ステップ２０２において、端末処理ユニットが、光電変換の処理を実行し、該信号のタイプに応じて非カプセル化を実行し、次に、該信号をＵＥへ送信する。
【０１１７】
具体的に、該処理は、
光伝送ユニットによって送信された信号を受信した後、端末処理ユニットの端末電気／光信号処理モジュールが、光電変換を実行し、次に、該信号を端末フレーム処理モジュールへ送信し、
端末電気／光信号処理モジュールによって送信されたフレームを受信した後、端末フレーム処理モジュールが、該フレームのデフレーミング、逆多重化、デマッピング、および非カプセル化を順次実行し、次に、信号コーデックモジュールへ処理された信号を送信し、
端末フレーム処理モジュールによって送信された信号を受信した後、信号コーデックモジュールが復号化し、次に、該信号を対応するＵＥへ送信し、該ＵＥが復号化された信号を受信し、これにより、受信処理が終了する。
【０１１８】
具体的な実施の形態を参照することによって、本発明は、以下により詳細に説明される。例として、スイッチ内の加入者間の回線スイッチ通信を取り上げ、以下に、信号送信、処理メカニズム、および本発明による方法の実施について説明する。
【０１１９】
受話器を取り上げる、ビデオ端末の電源をオンにする、ＩＥ（ブラウザ）をクリックする、などの動作によって、ＵＥが通信リクエストを送る時、ＵＥにおける伝送レーザ（即ち、端末処理ユニット）がオンにされ、リクエストが光伝送ユニットとスイッチユニットの適応モジュールとを介してスイッチユニットの制御モジュールへ送られる。
【０１２０】
ＵＥからのリクエストを検出した後、制御モジュールはＵＥのポートナンバーＰ１を記録し、制御モジュールに記憶された「アドレスポートのマッピングリスト」を検索する。この際、該マッピングリストの維持管理は、通常、ネットワーク管理のパーソネルによって実行される。即ち、新しい端末がネットワークに接続された時、ネットワーク管理のパーソネルがマッピングリストに端末のポートおよびアドレス情報を追加する。電話番号、ＩＰアドレス、などの対応するアドレス番号Ａ１を得た後、制御モジュールは特定のバイト（例えば、ＳＤＨのオーバーヘッドバイト）を介して、準備ができたか否かをシステムに伝える。通常は、ビジー（回線使用中）、レディ（準備完了）のそれぞれを示すために、異なるメッセージが使用され得る。
【０１２１】
システム準備が完了したことを示すメッセージ（例えば、ダイアルトーン）を受け取った後、ＵＥは、通常のダイアル、コールを受ける側のＩＰアドレスの入力、またはコールを受ける側の名前の音声呼出しを直接送信するなどの特定の手段によって、制御モジュールに、コールの送信先アドレスＡ２を通知する。
【０１２２】
送信先アドレスに応じて、制御モジュールは、アドレスに対応するポートナンバーＰ２を得るために、アドレスポートのマッピングリストを検索して、一方で、そのポートが空いているかを検出し、空いていれば、通信プロセスを続行し、そうでない場合、コールを発した側に「送信先ポート使用中」メッセージを送信する。
【０１２３】
ポートが空いていることが検出された場合、制御モジュールは、プロンプトメッセージを送信して、加入者に、上記のオーディオ、ビデオ、およびデータ情報を伝送するために必要な帯域幅とスイッチング粒度の大きさを選択するように指示する。これによって、オーディオ、ビデオ、およびデータ情報の伝送に割り当てるべき帯域幅が決定され、スイッチユニットにおいてスイッチングモジュールが適切なスイッチングを実行することができる。
【０１２４】
制御モジュールは、加入者の要求に基づいて、Ｐ１とＰ２の間に双方向接続を確立する。
【０１２５】
いずれかの側が特定の手段（例えば、電話を切る）によって通信の停止を要求した場合、制御モジュールは、通信の停止を再確認するためにプロンプトを送信し、それが再確認あれた場合、接続が削除され、通信が終了する。
【０１２６】
本発明による方法は、外部ネットワークからの信号を受信するための処理ステップを更に含む。外部ネットワークとは、従来のＣＡＴＶネットワーク、従来の電話回線網等の本発明によって提供される光ファイバ伝送システムに基づいて設定される光ファイバ伝送ネットワーク以外のネットワークをいう。処理ステップは、具体的には、信号処理モジュールと、ゲートウェイコーデックモジュール、ゲートウェイフレーム処理モジュール、およびゲートウェイ電気／光信号処理モジュールを含む。
【０１２７】
信号処理モジュールが、外部ネットワークによって送信された信号を受信し、該信号の解析処理を実行し、これによって該信号がサービス情報だけでなく制御および管理情報に分割され、ゲートウェイコーデックモジュールおよびゲートウェイオーバーヘッド処理モジュールへそれぞれ送信される。
【０１２８】
ゲートウェイコーデックモジュールが、サービス情報を符号化した後、該符号化されたサービス情報をゲートウェイフレーム処理モジュールへ送信する一方、ゲートウェイオーバーヘッド処理モジュールが、信号処理モジュールによって送信された制御および管理情報に応じて、対応するオーバーヘッドを決定、生成し、次に、ゲートウェイフレーム処理モジュールへ該オーバーヘッドを送信する。
【０１２９】
ゲートウェイフレーム処理モジュールが、符号化されたサービス情報と対応するオーバーヘッドをそれぞれ受信した後、カプセル化、マッピング、多重化、およびフレーミングを順次実行し、次に、得られたフレームを、ゲートウェイ電気／光信号処理モジュールへ送信する。
【０１３０】
ゲートウェイ電気／光信号処理モジュールが、フレームの電光変換の後、処理されたフレームを光伝送ユニットへ送信し、これによって、光ファイバ伝送システムが外部ネットワークによって送信されたオーディオ、ビデオ、およびデータ情報を受信し、外部ネットワークと通信することができる。
【０１３１】
外部ネットワークと適切に通信するために、本発明は、外部ネットワークへ信号を送信するための処理ステップを更に含む。
【０１３２】
即ち、該処理ステップは、対応するデータを有する光伝送ユニットによって送信されたフレームを受信した後、ゲートウェイ電気／光信号処理モジュールが、光電変換を実行し、次に変換された信号をゲートウェイフレーム処理モジュールへ送信する。
【０１３３】
デフレーミング、逆多重化、デマッピング、および非カプセル化を順次実行した後、ゲートウェイフレーム処理モジュールが、ゲートウェイコーデックモジュールおよび信号処理モジュールへ結果を送信する。
【０１３４】
ゲートウェイフレーム処理モジュールから受信したサービス情報を復号化した後、ゲートウェイコーデックモジュールが該復号化された情報を信号処理モジュールへ送信し、信号処理モジュールが、ゲートウェイフレーム処理モジュールによって送信された制御および管理情報に応じて外部ネットワークへ該復号化されたサービス情報を送信する。
【図面の簡単な説明】
【０１３５】
【図１】従来の技術の伝送ネットワークのアーキテクチャを概略的に示す図である。
【図２】本発明による光ファイバ伝送システムのアーキテクチャを概略的に示す図である。
【図３】本発明によるスイッチユニットのアーキテクチャを概略的に示す図である。
【図４】本発明による光伝送ユニットのアーキテクチャを概略的に示す図である。
【図５】本発明による端末処理ユニットのアーキテクチャを概略的に示す略図１である。
【図６】本発明による端末処理ユニットのアーキテクチャを概略的に示す略図２である。
【図７】本発明によるゲートウェイユニットのアーキテクチャを概略的に示す略図１である。
【図８】本発明によるゲートウェイユニットのアーキテクチャを概略的に示す略図２である。
【図９】本発明によるゲートウェイユニットのアーキテクチャを概略的に示す略図３である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2007500459.tif 000010
【図９】
2007500459.tif 000011
【国際調査報告】
2007500459.tif 000012
2007500459.tif 000013
2007500459.tif 000014
2007500459.tif 000015