(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一連の媒体アクセス制御フレーム（ＭＡＣフレーム）を含みかつ１０Ｇｂ／秒というデータレートを有する高速イーサネット・データストリームを９.９５３２８０Ｇボーという回線レートを有する同期パケット交換ネットワーク・ファブリックを経由して伝送する方法であって、
送信側インタフェースにおいて、従来の同期光ネットワーク（ＳＯＮＥＴ）フレーム・フォーマットに準拠した行／列フレーム・フォーマットおよび縮小された伝送オーバーヘッド（ＴＯＨ）を含み、該縮小された伝送オーバーヘッド（ＴＯＨ）が従来のＳＯＮＥＴフレームＴＯＨのＡ１およびＡ２オクテットだけを含む、同期コンテナを提供するステップと、
前記イーサネット・データストリームを圧縮して圧縮データストリームを生成するステップと、
前記圧縮データストリームを前記同期コンテナにマップするステップと、
前記ネットワーク・ファブリックを経由して受信側インタフェースへ向けて前記同期コンテナを送出するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記同期コンテナの前記フレーム・フォーマットが、ＳＯＮＥＴ同期伝送信号レベル１９２（ＳＴＳ−１９２Ｃ）フレーム・フォーマットに準拠する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記縮小されたＴＯＨが各々あらかじめ定められた数の前記Ａ１およびＡ２オクテットを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項４】
前記あらかじめ定められた数が２４以下である、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記イーサネット・データストリームを圧縮する前記ステップが、連続したＭＡＣフレームの間のフレーム間ギャップを除去するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記イーサネット・データストリームを圧縮する前記ステップが、該イーサネット・データストリームから空のＭＡＣフレームを除去するステップを更に含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記圧縮データストリームを前記同期コンテナにマップする前記ステップが、該圧縮データストリームの連続したフレームを前記ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨフレームに直接追加するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記圧縮データストリームの連続したＭＡＣフレームが前記縮小されたＴＯＨの直後に始まる前記同期コンテナに追加される、請求項９に記載の方法。
【請求項９】
前記同期コンテナを送出する前記ステップが、
該同期コンテナを複数のデータストリームへ逆多重化するステップと、
該複数データストリームの各々を前記ネットワーク・ファブリックのそれぞれのチャンネルに送出するステップと、
を含む請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記送信側インタフェースから前記同期コンテナを受け取るステップと、
前記同期コンテナから前記圧縮データストリームを抽出するステップと、
前記圧縮データストリームを伸張して元のイーサネット・データストリームを復元するステップと、
を更に含む請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記同期コンテナが、前記ネットワーク・ファブリックの複数のチャンネルを通るように逆多重化され、
前記同期コンテナを受け取る前記ステップが、
前記複数チャンネルの各々を経由してそれぞれのデータストリームを受け取るステップと、
受け取ったデータストリームの各々を整列させるステップと、
該整列したデータストリームを多重化して前記同期コンテナを復元するステップと、
を含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
同期コンテナから圧縮データストリームを抽出する前記ステップが、
読み取りクロックを前記同期コンテナと同期させるステップと、
前記同期コンテナの前記ＴＯＨの直後から始めて前記同期コンテナから前記圧縮データ明日とリー無タストリームの連続したＭＡＣフレームを読み取るステップと、
前記同期コンテナの前記ＴＯＨの直後から始めて前記同期コンテナから前記圧縮データストリームの連続したＭＡＣフレームを読みとるステップと、
を含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
読み取りクロックを前記同期コンテナと同期させる前記ステップが前記ＴＯＨのＡ１オクテットとＡ２オクテットとの間の転移を検出するステップを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記圧縮データストリームを伸張する前記ステップが連続したＭＡＣフレームの間にフレーム間ギャップを挿入するステップを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
連続したＭＡＣフレームの間にフレーム間ギャップを挿入する前記ステップが、
第１のＭＡＣフレームのプリアンブル部を監視するステップと、
前記監視したプリアンブル部から前記第１のＭＡＣフレームのデータ部分の長さを読み取って前記第１のＭＡＣフレームの後置バイトを識別するステップと、
前記圧縮データストリームの識別した後置バイトの直後に空のＭＡＣフレームを挿入するステップと、
を含む請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
１０Ｇｂ／秒データレートを有するローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）を９.９５３２８０Ｇボーという回線レートを有する同期パケット交換物理ネットワーク・ファブリックにインタフェースする方法であって、
一連の媒体アクセス制御（ＭＡＣ）フレームを含むイーサネット・データストリームを受け取るステップと、
前記イーサネット・データストリームを圧縮するステップと、
前記圧縮イーサネット・データストリームを前記同期パケット交換物理ネットワーク・ファブリックの同期コンテナにマップするステップと、を含み、
前記同期コンテナは、従来の同期光ネットワーク（ＳＯＮＥＴ）フレーム・フォーマットに準拠した行／列フレーム・フォーマットおよび縮小された伝送オーバーヘッド（ＴＯＨ）を含み、該縮小された伝送オーバーヘッド（ＴＯＨ）が従来のＳＯＮＥＴフレームＴＯＨのＡ１およびＡ２オクテットだけを含む、前記方法。
【請求項１７】
前記同期コンテナの前記フレーム・フォーマットが、ＳＯＮＥＴ同期伝送信号レベル１９２（ＳＴＳ−１９２Ｃ）フレーム・フォーマットに準拠する、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記縮小されたＴＯＨが各々あらかじめ定められた数の前記Ａ１およびＡ２オクテットを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記あらかじめ定められた数が２４以下である、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記イーサネット・データストリームを圧縮する前記ステップが、連続したＭＡＣフレームの間のフレーム間ギャップを除去するステップを含む、請求項１６記載の方法。
【請求項２１】
前記イーサネット・データストリームを圧縮する前記ステップが、該イーサネット・データストリームから空のＭＡＣフレームを除去するステップを更に含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記圧縮データストリームを前記同期コンテナにマップする前記ステップが、該圧縮データストリームの連続したＭＡＣフレームを該同期コンテナに直接追加するステップを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２３】
前記圧縮データストリームの連続したＭＡＣフレームが前記縮小されたＴＯＨの直後に始まる前記同期コンテナに追加される、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
圧縮イーサネット・データストリームを収容する同期コンテナを受け取るステップと、
前記受け取った同期コンテナから前記圧縮イーサネット・データストリームを抽出するステップと、
前記圧縮イーサネット・データストリームを伸張するステップと、
を更に含む請求項１６に記載の方法。
【請求項２５】
前記受け取った同期コンテナから前記圧縮データストリームを抽出する前記ステップが、
読み取りクロックを前記受け取った同期コンテナと同期させるステップと、
前記受け取った同期コンテナの伝送オーバーヘッド（ＴＯＨ）の直後から始めて前記受け取った同期コンテナから前記圧縮イーサネット・データストリームの連続したＭＡＣフレームを読み取るステップと、
を含む請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
読み取りクロックを、前記受け取った同期コンテナと同期させる前記ステップが、前記ＴＯＨのＡ１オクテットとＡ２オクテットとの間の転移を検出するステップを含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記圧縮イーサネット・データストリームを伸張する前記ステップが連続したＭＡＣフレームの間にフレーム間ギャップ（ＩＦＧ）を挿入するステップを含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２８】
連続したＭＡＣフレームの間にフレーム間ギャップ（ＩＦＧ）を挿入する前記ステップが、
第１のＭＡＣフレームのプリアンブル部を監視するステップと、
前記監視したプリアンブル部から前記第１のＭＡＣフレームのデータ部分の長さを読み取って該第１のＭＡＣフレームの後置バイトを識別するステップと、
前記圧縮イーサネット・データストリームの前記識別した後置バイトの直後に空のＭＡＣフレームを挿入するステップと、
を含む請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
１０Ｇｂ／秒データレートを有するローカル・エリア・ネットワークを９.９５３２８０Ｇボーという回線レートを有する同期パケット交換物理ネットワーク・ファブリックに連結するインタフェースであって、
一連の媒体アクセス制御フレーム（ＭＡＣフレーム）を含むイーサネット・データストリームを受け取る手段と、
前記イーサネット・データストリームを圧縮する手段と、
前記圧縮イーサネット・データストリームを前記同期パケット交換物理ネットワーク・ファブリックの同期コンテナにマップする手段と、を備え、前記同期コンテナは、従来の同期光ネットワーク（ＳＯＮＥＴ）フレーム・フォーマットに準拠した行／列フレーム・フォーマットおよび縮小された伝送オーバーヘッド（ＴＯＨ）を含み、該縮小された伝送オーバーヘッド（ＴＯＨ）が従来のＳＯＮＥＴフレームＴＯＨのＡ１およびＡ２オクテットだけを含む、前記インタフェース。
【請求項３０】
前記同期コンテナの前記フレーム・フォーマットが、ＳＯＮＥ
Ｔ同期伝送信号レベル１９２（ＳＴＳ−１９２Ｃ）フレーム・フォーマットに準拠する、請求項２９に記載のインタフェース。
【請求項３１】
前記縮小されたＴＯＨが各々あらかじめ定められた数の前記Ａ１およびＡ２オクテットを含む、請求項２９に記載のインタフェース。
【請求項３２】
前記あらかじめ定められた数が２４以下である、請求項３１に記載のインタフェース。
【請求項３３】
前記イーサネット・データストリームを圧縮する前記手段が、連続したＭＡＣフレームの間のフレーム間ギャップを除去する手段を含む、請求項２９に記載のインタフェース。
【請求項３４】
前記イーサネット・データストリームを圧縮する前記手段が、該イーサネット・データストリームから空のＭＡＣフレームを除去する手段を更に含む、請求項３３に記載のインタフェース。
【請求項３５】
前記圧縮データストリームを前記同期コンテナにマップする前記手段が、該圧縮データストリームの連続したＭＡＣフレームを該同期コンテナに直接追加する手段を含む、請求項２９に記載のインタフェース。
【請求項３６】
前記圧縮データストリームの連続したＭＡＣフレームが前記縮小されたＴＯＨの直後に始まる前記同期コンテナに追加される、請求項３５に記載のインタフェース。
【請求項３７】
前記圧縮イーサネット・データストリームを収容する同期コンテナを受け取る手段と、
前記受け取った同期コンテナから前記圧縮イーサネット・データストリームを抽出する手段と、
前記圧縮イーサネット・データストリームを伸張する手段と、
を更に備える請求項２９に記載のインタフェース。
【請求項３８】
前記受け取った同期コンテナから前記圧縮イーサネット・データストリームを抽出する前記手段が、
読み取りクロックを前記受け取った同期コンテナと同期させる手段と、
前記受け取った同期コンテナの伝送オーバーヘッド（ＴＯＨ）の直後から始めて前記受け取った同期コンテナから前記圧縮イーサネット・データストリームの連続したＭＡＣフレームを読み取る手段と、
を含む請求項３７に記載のインタフェース。
【請求項３９】
読み取りクロックを、前記受け取った同期コンテナと同期させる前記手段が、前記ＴＯＨのＡ１オクテットとＡ２オクテットとの間の転移を検出する手段を含む、請求項３８に記載のインタフェース。
【請求項４０】
前記圧縮イーサネット・データストリームを伸張する前記手段が連続したＭＡＣフレームの間にフレーム間ギャップを挿入する手段を含む、請求項３７に記載のインタフェース。
【請求項４１】
連続したＭＡＣフレームの間にフレーム間ギャップを挿入する前記手段が、
第１のＭＡＣフレームのプリアンブル部を監視する手段と、
前記監視したプリアンブル部から前記第１のＭＡＣフレームのデータ部分の長さを読み取って該第１のＭＡＣフレームの後置バイトを識別する手段と、
前記圧縮イーサネット・データストリームの前記識別した後置バイトの直後に空のＭＡＣフレームを挿入する手段と、
を含む請求項４０に記載のインタフェース。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高速データ通信ネットワークに関するもので、特に、隣接高速データ通信ネットワークとインタフェースするための方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
カナダ特許出願第２,２７３,５２２号は、９.５６８４Ｇｂ／秒というデータレートを達成するため、９.９５３２８Ｇボーという標準ＯＣ−１９２回線レートでの同期パケット交換網ファブリック上の伝送に関して(例えばＦＤＤＩ物理レイヤを使用するＬＡＮに起源をもつ)ＨＳイーサネット・フレームを(例えば薄いＳＯＮＥＴ ＳＴＳ−１９２ＣまたはＳＤＨ ＶＣ−４−６４Ｃフレームのような)同期コンテナにマップする技術を提唱している。ここで、ＨＳは"high speed"の略称で"高速"を意味し、ＳＯＮＥＴは"synchronous optical network"の略称で"同期通信ネットワーク"を意味し、ＦＤＤＩは"fiber distributed data interface"の略称で"ファイバ分散型データ・インタフェース"を意味し、ＬＡＮは"local area network"の略称で"ローカル・エリア・ネットワーク"を意味し、ＳＤＨは"synchronous digital hierarchy"の略称で"同期デジタル・ハイアラーキ"を意味する。これら略称はそのような意味として本明細書において使用される。
【０００３】
このデータレートは、ネットワークのＬＡＮ／ＭＡＮ／ＷＡＮ構成とは無関係に得られる。ここで、ＷＡＮは"wide area network"の略称で"広域ネットワーク"を意味し、以下の説明においてそのような意味として使用される。ＭＡＮの意味については後述される。すべての構成において標準的回線レートを使用できれば、共通のＰＭＤインタフェースを使用することが可能となり、従って規模の経済の増大によってコストが低減されることを意味する。ここで、ＰＭＤは"physical medium dependent"の略称で"物理媒体依存"を意味し、以下の説明においてこのような意味として使用される。更に、すべての構成においてデータ・トラヒックを伝送するため、(ルーター、交差接続および追加−切断マルチプレクサなどの)従来のＳＯＮＥＴ／ＳＤＨルーティング・システムを使用することができる。前記カナダ特許出願第２,２７３,５２２号は、その融通性にもかかわらず、ＨＳイーサネットＬＡＮが一般に１０Ｇｂ／秒というデータレートを提供するので、ＬＡＮ構成に関しては魅力的ではない。結果として、ＬＡＮ構成においてこの手法を用いると、全般的データ処理性能を低下させる。
【０００４】
ＨＳイーサネット・フレームを同期コンテナにマッピングする代替的プロトコルが最近提案された。これは、ＬＡＮ構成に関して１０Ｇｂ／秒のデータレートを達成するように意図されている。しかしながら、このデータレートを得るため、同期コンテナは、１０.３１２５Ｇボーという加速された回線レートで伝送されなければならない。この非標準的回線レートは、ＬＡＮ構成において従来のＳＯＮＥＴ／ＳＤＨルーティング・システムを簡単に使用することができないことを意味する。更に、加速された回線レートを使用することはデータ伝送の信頼性を低下させる。この提案によれば、９.９５３２８Ｇボーという標準ＯＣ−１９２回線レートがＷＡＮ構成に関して使用される。しかしながら、ＬＡＮおよびＷＡＮ構成に関する異なる回線レートの使用は、各構成ごとにそれぞれ異なるＰＭＤインタフェース装置を使用しなければならないことを意味する。この後者の要件は規模の経済を減少させ、従ってコストを増加させる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従って、同期パケット交換ネットワーク・ファブリック上での伝送のためＨＳイーサネット信号を同期コンテナにマッピングして、９.９５３２８Ｇボーという標準ＯＣ−１９２回線レートを使用しながらネットワークのＬＡＮ構成における１０Ｇｂ／秒というイーサネット・データレートを可能にする方法および装置が強く求められている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的の一つは、ＬＡＮ構成における１０Ｇｂ／秒というイーサネット・データレートが９.９５３２８Ｇボーという標準回線レートで取得することができるようにイーサネット・フレームを同期コンテナにマップする方法および装置を提供することである。本発明の別の目的の１つは、ネットワークのＬＡＮ／ＷＡＮ構成とは無関係に共通のＰＭＤインタフェースを使用することができるようにイーサネット・フレームを同期コンテナにマップする方法および装置を提供することである。
【０００７】
従って、本発明は、一形態において、一連の媒体アクセス制御フレーム（ＭＡＣフレーム）を含みかつ１０Ｇｂ／秒というデータレートを有する高速イーサネット・データストリームを９.９５３２８０Ｇボーという回線レートを有する同期パケット交換ネットワーク・ファブリックを経由して伝送する方法を提供する。該方法は、送信側インタフェースにおいて、同期コンテナを提供するステップ、イーサネット・データストリームを圧縮して圧縮データストリームを生成するステップ、圧縮データストリームを同期コンテナにマップするステップおよびネットワーク・ファブリックを経由して受信側インタフェースへ向けて同期コンテナを送出するステップを含む。受信側インタフェースにおいて、受け取った同期コンテナから圧縮データストリームが抽出され、該圧縮データストリームを伸張して元のイーサネット・データストリームが復元される。
【０００８】
本発明は、さらなる形態において、また、１０Ｇｂ／秒データレートを有するローカル・エリア・ネットワークを９.９５３２８０Ｇボーという回線レートを有する同期パケット交換物理ネットワーク・ファブリックにインタフェースする方法を提供する。該方法は、一連の媒体アクセス制御フレーム（ＭＡＣフレーム）を含むイーサネット・データストリームを受け取るステップ、受け取ったイーサネット・データストリームを圧縮するステップおよび圧縮したイーサネット・データストリームを同期コンテナにマップするステップを含む。
【０００９】
更に、本発明は、また別の形態において、１０Ｇｂ／秒データレートを有するローカル・エリア・ネットワークを９.９５３２８０Ｇボーという回線レートを有する同期パケット交換物理ネットワーク・ファブリックに連結するインタフェースを提供する。該インタフェースは、一連の媒体アクセス制御フレーム（ＭＡＣフレーム）を含むイーサネット・データストリームを受け取る手段、該イーサネット・データストリームを圧縮する手段および圧縮したイーサネット・データストリームを同期コンテナにマップする手段を備える。
【００１０】
本発明の実施形態において、同期コンテナは、従来の同期光ネットワーク（ＳＯＮＥＴ）フレーム・フォーマットに準拠した行／列フレーム・フォーマットおよび縮小された（stripped）伝送オーバーヘッド（ＴＯＨ）を含む。同期コンテナのフレーム・フォーマットは、ＳＯＮＥＴ同期伝送信号レベル１９２（ＳＴＳ−１９２Ｃ）フレーム・フォーマットに準拠する。該縮小されたＴＯＨは、従来のＳＯＮＥＴフレームＴＯＨのＡ１およびＡ２オクテットだけを含む。この場合、該縮小されたＴＯＨは各々あらかじめ定められた数（例として、多くて２４）のＡ１およびＡ２オクテットを含むことが望ましい。
【００１１】
本発明の実施形態において、イーサネット・データストリームを圧縮する前記ステップは、連続したＭＡＣフレームの間のフレーム間ギャップを除去するステップを含む。該イーサネット・データストリームから空のＭＡＣフレームもまた除去される。
【００１２】
更に、圧縮データストリームの連続したフレームをＳＯＮＥＴ／ＳＤＨフレームに直接追加することによって圧縮データストリームを同期コンテナに直接マップすることができる。そのようなケースにおいては、圧縮データストリームの連続したＭＡＣフレームは、前記縮小されたＴＯＨの直後から前記同期コンテナに追加されることが望ましい。
【００１３】
本発明の実施形態のあるものにおいては、同期コンテナを複数のデータストリームへ逆多重化することによって同期コンテナがネットワーク・ファブリックに送出され、次に、該複数データストリームの各々がネットワーク・ファブリックのそれぞれのチャンネルに送出される。送出されたそれぞれのデータストリームは複数チャンネルの各々を経由して受け取られ、受け取られたデータストリームの各々は整列された後多重化され、同期コンテナが復元される。
【００１４】
本発明の実施形態において、読み取りクロックを同期コンテナと同期させ、同期コンテナのＴＯＨの直後から始めて同期コンテナから圧縮データストリームの連続したＭＡＣフレームを読み取ることによって、同期コンテナから圧縮データストリームが抽出される。ＴＯＨのＡ１オクテットとＡ２オクテットとの間の転移を検出することによって、読み取りクロックを同期コンテナと同期させることができる。
【００１５】
連続したＭＡＣフレームの間にフレーム間ギャップを挿入することによって、圧縮データストリームを伸張することができる。連続したＭＡＣフレームの間へのフレーム間ギャップの挿入は、第１のＭＡＣフレームのプリアンブル部を監視し、監視したプリアンブル部から第１のＭＡＣフレームのデータ部分の長さを読み取って該第１のＭＡＣフレームの後置バイトを識別し、圧縮データストリームの識別した後置バイトの直後に空のＭＡＣフレームを挿入することによって達成することができる。
【００１６】
本発明の利点は、ＬＡＮ構成における信頼度の高い１０Ｇｂ／秒データレートを保証しながら、ネットワークのＬＡＮ／ＭＡＮ／ＷＡＮ構成に依存することなく共通物理媒体依存(ＰＭＤ)インタフェースを使用することができることにある。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は、ネットワーク媒体４を介するデータ通信のために接続された(例えばパーソナル・コンピュータおよびＬＡＮサーバのような)ノード・ペア２ａ、２ｂを含む通信ネットワークを示している。ノード２ａ、２ｂは、物理レイヤ("physical layer"を略して以下"ＰＨＹ"と呼称される)６およびデータリンク・レイヤ８から構成される多層アーキテクチャを利用する標準イーサネット参照モデルによって表現されている。ＰＨＹ６は、物理的符号化サブレイヤ("physical coding sub-layer"の頭文字をとって以下ＰＣＳと略称される)１０、物理媒体接続("physical medium attachment"の頭文字をとって以下ＰＭＡと略称される)サブレイヤ１２およびＰＭＤサブレイヤ１４という３つのサブレイヤに細分される。媒体依存インタフェース１６("Medium Dependent Interface"の頭文字をとって以下"ＭＤＩ"と略称される)は、ＰＨＹ６を媒体(すなわちネットワーク・ファブリック)に接続する。媒体独立インタフェース１８("Medium Independent Interface"の頭文字をとって以下"ＭＩＩ"と略称される)はＰＨＹ６をデータリンク・レイヤ８に接続する。データリンク・レイヤ８は、媒体アアクセス制御サブレイヤ２０("Media Access Control"の頭文字をとって以下"ＭＡＣ"と略称される)およびオプションとしてのＭＡＣ制御サブレイヤ２２から構成される。
【００１８】
例えばエンドユーザ・ソフトウェア・アプリケーション(図示されてない)を含む上位レイヤ２４が各ノード２の間の通信を実施するデータリンク・レイヤ８に接続される。この参照モデルは、上位レイヤのソフトウェア・アプリケーションにとって実質的に透過的なＰＨＹ６および媒体４を提供し、それによって媒体４に依存しない共通通信プロトコルを使用してアプリケーション間の相互通信が可能となる。このことは、図１において、上位レイヤ２４におけるアプリケーション間の直接仮想接続２６を示す点線によって図示されている。上位レイヤ・アプリケーション間のデータの実際の流れは、一方のノード２ａの上位レイヤ２４から、装置２ａのデータリンク・レイヤ８およびＰＨＹ６を下降して、媒体４を通って、もう一方のノード２ｂのＰＨＹ６およびデータリンク・レイヤ８を上昇する経路２８を進む。
【００１９】
一般に、媒体４は、ネットワークに接続されたノード２ａ、２ｂの間のデータの物理的伝送を可能にする物理リンク(図示されてない)および交換（および／または経路指定）システム(図示されてない)を含むネットワーク・ファブリックを提供する。媒体４は、ＷＡＮ(広域ネットワーク)またはＬＡＮ(ローカル・エリア・ネットワーク)として構成され、種々の(光ファイバ、銅線またはツイストペア線のような)物理伝送技術、およびＳＯＮＥＴ(同期光ネットワーク)、ＳＤＨ(同期ディジタル階層およびＦＤＤＩ(ファイバ分散型データ・インタフェース)のようなプロトコルのいずれか１つを使用する。
【００２０】
ＬＡＮは、(ホストまたはクライアントなどの)汎用コンピュータおよび(サーバなどの)専用コンピュータを接続して共同で利用できるファイル記憶／アクセスや電子メールのサービスを提供するため、一般に使用される。最も古く最もよく知られているＬＡＮ技術は、イーサネットであり、これは、多くの場合において、共通バス光ファイバ媒体４を使用するＦＤＤＩ ＰＨＹ６を活用する。
【００２１】
ＷＡＮは、典型的にはパケット交換データ・ネットワークであり、種々の(ルーター、交差接続、追加−切断マルチプレクサのような)パケット交換ノードおよび伝送機構を(コンセントレータ・アクセス・スイッチまたはサービス・プロバイダ・ルーターなどの)エンドユーザ通信装置に接続する。ＷＡＮは、地理的カバレージ、データレートおよびデータ伝送技術の点でＬＡＮと異なる。現在のネットワーク空間においては、一般的ＷＡＮ技術は、波長分割多重(ＷＤＭ)または波長分割多重(ＤＷＤＭ)データ伝送のため構成される光ファイバ媒体を使用するＳＯＮＥＴ／ＳＤＨプロトコルに基づいている。
【００２２】
メトロポリタン・エリア・ネットワーク（ＭＡＮ）は、地理的にＬＡＮより大きくＷＡＮより小さいネットワーク要件を満たすように一般的に意図されている。例えば、ＭＡＮは分散型ＬＡＮを相互接続させる広帯域バックボーンを提供するために使用されることがある。ＭＡＮの典型的用途は、複数の建物における建物間通信を実施する半自動ＬＡＮがＭＡＮによって相互接続されている場合のような構内ネットワークである。通信要件の複雑性の増加の観点から、ＭＡＮは、(ＤＷＤＭ光ファイバ媒体上のＳＯＮＥＴ／ＳＤＨのような)ＷＡＮ技術の採用の方向へ進む傾向がある。従って、本明細書においては、ＭＡＮはＷＡＮのサブセットであるとみなされ、ＷＡＮの参照はＭＡＮをも参照するものと理解されるべきである。
【００２３】
ＬＡＮおよびＷＡＮネットワーク構成のための媒体４として、(ＷＤＭまたはＤＷＤＭ光ファイバ媒体上のＳＯＮＥＴ／ＳＤＨのような)パケット交換ルーチング技術が使用されることが望ましい。しかしながら、高速データ・ネットワーク環境においては、高速イーサネットＬＡＮが一般的に(データリンク・レイヤ８および上位レイヤ２４において)１０Ｇｂ／秒データレートを達成する一方、ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨプロトコルの下で動作するパケット交換データ・ネットワークは９.９５３２８ＧボーのＯＣ−１９２回線レートを使用して９.５８４６４Ｇｂ／秒のペイロード・データレートを得るために、上記の目標の達成は複雑になる。パケット交換ネットワーク媒体を経由してイーサネット・トラヒックを搬送するため、データリンク・レイヤ８におけるイーサネット・データレートと媒体４内のペイロード・レートとの相違を解決することが必要とされる。
【００２４】
図２は、ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨパケット交換ネットワーク媒体４に高速イーサネット・トラヒックを連結するための従来の物理レイヤ・インタフェースの概要を示している。図２に示されているように、従来のＰＣＳ１０およびＰＭＡ１２は、結合されたＰＣＳ／ＰＭＡ  ＨＡＲＩ３０としてまとめられ、(従来の)データリンク・レイヤ８と修正されたＰＭＤサブレイヤ１４ａの間のデータ伝送を仲立ちする。ＨＡＲＩ３０は、３.１２５Ｇボーという回線レートで動作する(各方向に)４つの並行データ・チャネルを使用して、修正されたＰＭＤ１４ａとデータを交換する。修正されたＰＭＤ１４ａは、８Ｂ／１０Ｂおよび６４／６６符号化レイヤ３２、３４、フレーマーＦＩＦＯ３６、スクランブラ３８および従来の電気／光学変換レイヤ４０に更に分割されている。
【００２５】
このように、図２の従来技術装置においては、ＰＣＳ１０およびＰＭＡ１２において従来実行されたデータの符号化、フレーム化およびスクランブルの大部分がＰＭＤ１４ａに再割り当てされている。ＰＭＤ１４ａは、ネットワークのＬＡＮ／ＷＡＮ構成に従って２つのモードのうちの１つで動作するように設計されている(図７参照)。このようにして、例えばＬＡＮ構成においては、このインタフェースは、データリンク・レイヤ８において高速イーサネット標準に準拠した１０Ｇｂ／秒のデータレートを達成するように意図されている。このデータレートを得るため、ＰＭＤ１４ａのフレーマーＦＩＦＯ３６、スクランブラ３８およびコンバータ４０(および媒体４)は回線レート１０.３１２５Ｇボーで動作する。この回線レートは、ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨ規格によってサポートされているものより非常に高く、そのためネットワーク媒体４内の従来の(および遺産としての)ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨルーティング・システムの使用が妨げられる。
【００２６】
対照的に、ＷＡＮ構成においては、ＰＭＤ１４ａのフレーマーＦＩＦＯ３６、スクランブラ３８およびコンバータ４０(および媒体４)は、９.９５３２８Ｇボーという標準的ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨ回線レートで動作し、これは、従来および遺産としてのＳＯＮＥＴ／ＳＤＨルーティング・システムが媒体４において使用されることができることを意味する。しかしながら、この構成においては、(データリンク・レイヤ８における)データレートは、９.２９４１９Ｇ／秒に低下し、このレートは、従来のＳＯＮＥＴ／ＳＤＨ信号のペイロード・レートに基づいて通常期待されるものより若干低い。その上、ＬＡＮおよびＷＡＮ構成に関して異なる回線レートを使用することは、各構成においてＰＭＤレイヤ１４ａに関して異なる装置が使用されなければならないことを意味し、コストの増加をもたらす。
【００２７】
本発明は、ＬＡＮ構成における(データリンク・レイヤ８の)１０Ｇｂ／秒の標準イーサネット・データレートおよびＷＡＮ構成におけるＳＯＮＥＴ／ＳＤＨ標準の９.５８４６４Ｇｂ／秒を提供しながら９.９５３２８Ｇボーという標準ＯＣ‐１９２回線レートでＰＭＤ１４および媒体４が動作することを可能にする統合されたＰＨＹ６ｂを提供する。本発明の典型的な実施形態の機能および動作が図３ないし図７を参照して以下に説明される。その後、本発明の代替的実施形態が図８を参照して説明される。
【００２８】
図３は、本発明の第１の実施形態に従った統合ＰＨＹ６ｂを示している。統合ＰＨＹ６ｂは、図１に示されるイーサネット参照モデルと同様のレイヤ・モデルを使用して構築される。従って、ＰＨＹ６ｂは、物理符号化サブレイヤ(ＰＣＳ)４２、物理媒体接続サブレイヤ(ＰＭＡ)４４および物理媒体従属サブレイヤ(ＰＭＤ)４６から構成される。ＰＣＳサブレイヤ４２は、１つまたは複数のＨＡＲＩインタフェース装置１８ａを含む従来の媒体独立インタフェース１８を経由して、データリンク・レイヤ８に接続される。媒体独立インタフェース１８を経由するデータ伝送は、ＭＡＣフレームを含み、ＷＡＮ構成では９.５８４６４Ｇｂ／秒、ＬＡＮ構成では１０Ｇｂ／秒というデータレートを搬送するイーサネット・データストリームを伝送するため、レーンあたり３.１２５Ｇボーで動作する４レーン・データバスおよび１５６.２５ＭＨｚで動作する３２レーン・データバスのいずれかまたは両方を使用して達成される。データリンク・レイヤ８とＭＩＩ８の動作は当業界において周知であるので、詳細な説明は省略される。同様に、ネットワークのデータ伝送媒体４に連結されるＰＭＤサブレイヤ４６は、従来の方法で９.９５３２８ＧボーのＯＣ−１９２回線レートで電気／光学信号変換を実行するので、詳細な説明は省略される。
【００２９】
ＰＣＳ４２およびＰＭＡサブレイヤ４４は、ＭＡＣパケット区分け（delineation）および同期コンテナとの間のＭＡＣパケットの挿入／抽出をそれぞれ実行して、パケット交換データ・ネットワーク媒体４経由の伝送を可能にする。これらのレイヤも、システム性能を向上させるため、当業界において周知の方法でデータストリームの二重スクランブリングを実行するように機能する。ＰＭＤサブレイヤ４６と同様に、ＰＣＳ４２およびＰＭＡサブレイヤ４４は、９.９５３２８Ｇボーの回線レートで動作する。
【００３０】
本発明に従って、イーサネット・データストリームはＰＣＳ４２によって処理され、ＰＭＡサブレイヤ４４はネットワークのＬＡＮまたはＷＡＮ構成に基づいて制御される。具体的には、ネットワークのＷＡＮ構成においては、ＰＣＳ４２は、従来の方法で信号スクランブリングを実行してＰＣＳデータストリームを生成する。次に、ＰＭＡサブレイヤ４４がＰＣＳデータストリームを従来のＳＯＮＥＴ同期ペイロード・エンベロープ(すなわちＳＰＥ)にマップするように動作する。次に、ＳＰＥが、従来の方法でネットワーク媒体４を通る伝送のため従来の同期コンテナ(すなわちＳＴＳ−１９２フレーム)に挿入される。対照的に、ネットワークのＬＡＮ構成においては、ＰＣＳ４２は、従来のスクランブル・ステップに加えて、イーサネット・データストリームを圧縮することによってＰＣＳデータストリームを生成するように動作する。次に、ＰＭＡサブレイヤ４４は、ネットワーク媒体４を通る伝送のためこの圧縮ＰＣＳデータストリームを縮小された同期コンテナにマップする。(ＬＡＮまたはＷＡＮネットワーク構成に応じた)動作モードの選択は、ＰＨＹ６ｂの導入の時点の設定によって行われることも、あるいはまた、ＰＨＹ６ｂの電力投入に続く自動検出アルゴリズムによって実行されることもできる。これらモードの各々におけるＰＣＳ４２およびＰＭＡサブレイヤ４４の動作が図４ないし図７を参照して以下に説明される。
【００３１】
図４は、ネットワークのＷＡＮ構成における統合ＰＨＹ６ａの動作を示している。この動作モードにおいては、空フレーム５２によって隔てられる一連のＭＡＣパケット５０から構成されるＰＣＳデータストリーム４８を生成するため、従来のＰＣＳ４２(例えばX43+1スクランブリング)によって送出イーサネット・データストリームが処理される。次に、ＰＣＳデータストリーム４８がＰＭＡサブレイヤ４４に転送され、そこで、従来の２回目のスクランブリング(例えばX7+X6+1)を実行され、その後、スクランブルされたデータストリームは同期ペイロード・エンベロープ(ＳＰＥ)５４にマップされる。次に、ネットワーク媒体４を通る伝送のため、ＳＰＥ５４は同期コンテナ５６(すなわちＳＴＳ−１９２フレーム)に挿入される。図４から理解されるように、同期コンテナ５６およびＳＰＥ５４の構成はＳＯＮＥＴ／ＳＤＨ標準に準拠しているので、同期コンテナ５６は、従来の(および遺産としての)ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨ技術および伝送機構を使用してネットワーク媒体４経由で伝送されることができる。
【００３２】
ＰＨＹ６ｂによって受け取られた同期コンテナ５６の処理は実質的に上記処理の逆である。すなわち、ＰＭＡサブレイヤ４４は、受け取られた同期コンテナ５６の各々を処理して、そのペイロード・データをデータストリームとして抽出する。次に、このデータストリームが、(例えばX7+X6+1を使用して)逆スクランブルされ、元のＰＣＳデータストリーム４８が復元され、次にそれがＰＣＳ４２へ渡される。ＰＣＳ４２は、第２の逆スクランブリング・ステップ(例えばX43+1)およびＭＡＣパケット区分けの実行によってＰＣＳデータストリーム４８を処理して、ＭＩＩ１８を経由してデータリンク・レイヤ８に送られる復元されたイーサネット・データストリームを生成する。
【００３３】
上述から理解されるように、ネットワークのＷＡＮ構成に関しては、データの処理能力は、パケット交換データ・ネットワークのペイロード・レートと互換性を持つ。９.９５３２８ＧボーというＯＣ−１９２回線レートで動作するＳＯＮＥＴ／ＳＤＨネットワークの場合では、同期コンテナ５６は、都合のよいことにＳＴＳ−１９２フレームであることが可能で、関連するＳＴＳ‐１９２ＳＰＥ５４のペイロード・レートは９.５８４６４Ｇｂ／秒のデータレートになる。このデータレートは、図７に示されているように、ＷＡＮ構成において図２に示されている従来のインタフェースによって得られる９.２９４１９Ｇｂ／秒より高い。
【００３４】
図５および図６は、ネットワークのＬＡＮ構成におけるＰＨＹ６ｂの動作を示している。図５は、この動作モードにおいてネットワーク媒体４経由のペイロード・データの伝送のために使用可能な同期コンテナ６０を示している。同期コンテナ６０は、従来のＳＴＳフレームの行および列フォーマットを保持しているという意味において縮小されたＳＴＳフレームとして形成される。しかしながら、従来の伝送オーバーヘッド(ＴＯＨ)の大部分のオクテット(８ビット・バイト)が除去されている。例示されている実施形態においては、従来のフレーム伝送オーバーヘッドのＡ１およびＡ２オクテットだけが同期コンテナ６０において提供される。受け取られたコンテナの同期化およびオクテット区分けと共に、ネットワーク媒体４を経由する同期コンテナ６０のルーティングを可能にするためには、Ａ１およびＡ２オクテット６２だけで十分である。ＬＡＮ構成におけるネットワーク媒体４を経由するルーティングのすべてがポイント・ツー・ポイントであるので、同期コンテナ６０に挿入されるペイロード・データのすべての宛先はネットワーク上の単一ノードである。宛先ノードに内在するＭＡＣアドレスへの個々のＭＡＣパケットのルーティングは、宛先ノードにおいて処理するデータリンク・レイヤ８によって取り扱われる。従って、ＳＴＳフレーム内に通常取り入れられる経路オーバーヘッドなどのような埋め込みは必要とされない。その結果、同期ペイロード・エンベロープの使用もこの動作モードでは必要とされない。
【００３５】
同期コンテナ６０の利用度を最大にするため、物理符号化サブレイヤ４２から受け取られる圧縮データストリームは、同期ペイロード・エンベロープ(ＳＰＥ)へ先ず挿入されることなく、Ａ１およびＡ２オクテット６２の後の最初のオクテットから同期コンテナ６０に直接マップされる。その結果、従来のＳＴＳ−１９２ｃフレーム内のＴＯＨおよび経路オーバーヘッド(すなわちＰＯＨ)のために通常使用される空間が圧縮データストリームを搬送するため開放される。
【００３６】
(従来のスクランブリング・ステップに加えて)ＰＣＳ４２においてイーサネット・データストリームを圧縮して圧縮ＰＣＳデータストリームを生成することによって更なるデータレートの増加が得られる。これは、一般的に、連続するＭＡＣパケット６６の間に挿入されるフレーム間ギャップ６４を除去するようにイーサネット・データストリームを処理することによって達成される。その結果、ＭＡＣパケットが同期コンテナ６０に(スクランブルの後)連続して挿入されるが、１つのパケット６６ａの最後のビットと後続のパケット６６ｂの最初のビットとの間に無効な空間は存在しない。同期コンテナ６０に挿入される各ＭＡＣパケット６６が全てペイロード・データを含むように、データストリームを処理して空のＭＡＣパケット(すなわちデータ・フィールドが空であるＭＡＣパケット)を除去することによって更なるＰＣＳデータストリームの圧縮が達成される。同期コンテナ６０への圧縮ＰＣＳデータストリームの挿入の後、同期コンテナ６０は、９.９５３２８Ｇボーという従来のＯＣ−１９２回線レートでネットワーク媒体４を経由して伝送されることができる。しかし、イーサネット・データストリームの圧縮と連係して同期コンテナ６ａの利用度を最大にすることによって、(データリンク・レイヤ８における)１０Ｇｂ／秒というデータレートが達成される。図７に見られるように、このデータ・パフォーマンスは、ＬＡＮ構成において１０Ｇｂ／秒のデータレートを取得するため１０.３１２５Ｇボーの回線レートを必要とした図２の従来のインタフェースと比較してすぐれている。
【００３７】
受信した同期コンテナからイーサネット・データストリームを復元する処理過程は、実質的に、上記の処理過程の逆である。すなわち、同期コンテナ６０の受信とともに、ＰＭＡレイヤ４４は、コンテナ６０のＡ１およびＡ２オクテット６２の直後から始まる連続したデータストリームとしてペイロード・データを同期コンテナ６０から抽出する。連続したデータストリームは、次に、(例えばX7+X6+1を使用して)逆スクランブルされ、復元された圧縮ＰＣＳデータストリームとしてＰＣＳ４２へ渡される。ＰＣＳ４２の内部において、圧縮ＰＣＳデータストリームは、連続したＭＡＣフレームの間に(例えば１１オクテットの)フレーム間ギャップを挿入することによって伸張され、再生されたＰＣＳデータストリームが作成される。次に、この再生ＰＣＳデータストリームに対して、(例えばX43+1を使用して)２回目の逆スクランブが処理される。
【００３８】
図６に示されているように、ＰＣＳデータストリームの圧縮および伸張は、各ＭＡＣパケット６６のプリアンブルの長さフィールド６８を調べることによって実施することができる。プリアンブル部は、それぞれのＭＡＣパケット６６のデータ・フィールド７０の長さを指定するため従来から使用されている。従って、長さフィールド６８におけるゼロ値によって空のパケットおよびフレーム間ギャップを識別することができるので、そのような空のパケットおよびフレーム間ギャップをＰＣＳデータストリームから除外することが可能になる。この動作が実行されると、圧縮ＰＣＳデータストリームは、隙間なく連続的につながったデータ搬送ＭＡＣパケット６６の直列シーケンスを含む。このストリームは、後段において、ＭＡＣパケット・プリアンブルの長さフィールド６８を再び調べることによって伸張される。プリアンブルは既知のあらかじめ定められた長さであるので、次の後続ＭＡＣパケット６６の最初のビットへのポインタとして長さフィールド６８に含まれる値を使用することができる。このように、再生された圧縮ＰＣＳデータストリームがＰＣＳ４２によって受け取られると、各連続ＭＡＣパケット６６の長さフィールド６８を調べて次のパケット６６の最初のビットを特定することによってＭＡＣパケット区分けが実行される。データストリームは更に処理されて、連続したパケット６６の間にあらかじめ定められた長さのフレーム間ギャップが挿入される。挿入されるフレーム間ギャップの長さは、１１オクテット以下であることが望ましい。
【００３９】
図８は、本発明のインタフェースの代替実施形態の一例を示す。この実施形態の場合、物理的符号化サブレイヤ(ＰＣＳ)４２および物理媒体接続サブレイヤ(ＰＭＡ)４４は一つの装置内に提供される。物理媒体従属サブレイヤ(ＰＭＤ)４６は第２の装置として提供され、通信バス７０がこれらの２つの装置を相互接続するため備えられる。実施形態の一例においては、通信バス７０は、標準的低速ＳＯＮＥＴ回線レートで動作する多重レーン・パラレルバスより成る。例示されている実施形態において、通信バス７０は、２.４８８３２Ｇボーという標準ＳＯＮＥＴ ＳＴＳ−４８回線レートで動作する４レーン・パラレルバスとして提供される。このバス７０は、データ伝送信頼性を大幅に低下させることなく、最高長さ２０インチまでの銅線接続を使用して提供することができる。
【００４０】
使用に際しては、同期コンテナ６０は、ＰＭＡサブレイヤ４４によって、通信バス７０のレーンの各々に(例えば従来のビット・スライス手法を使用して逆多重化されることによって)配分され、ネットワーク媒体４を経由する伝送のためＰＭＡレイヤ４６に伝送される。必要であれば、(例えば図８の４レーン通信バス７０の場合ＯＣ−４８のような)適切な在来の回線レートで動作する(波長またはファイバのような)それぞれ別々のチャネルを使用して、各レーンのデータストリームをネットワーク媒体４を通して伝送することによって、複数レーン・データ伝送バス７０をネットワーク媒体４を通して伝播することができる。この場合、各チャンネルを通して宛先ノードで受け取られるそれぞれのデータストリームを再整列するため、同期コンテナのＡ１およびＡ２オクテットを使用することができる。具体的には、多重レーンに対して同期コンテナをビット・スライスすることによって、各チャンネルを通して送受信されるそれぞれのデータストリームの各々が、各データストリーム内で全く同じ位置にあるＡ１／Ａ２オクテット転移を含むようになる。
【００４１】
このようにして、それぞれの伸縮記憶域(図示されてない)に各データストリームをバッファリングし、それぞれのデータストリーム内のＡ1／Ａ２転移の検出された位置に基づいて読み取りポインタを合わせる手法など、当業界において周知の手法を使用して、受け取りＰＭＤレイヤ４６は受け取ったデータストリームを相互にビット単位で整列させるためＡ１／Ａ２転移を使用する。このようにビット単位で整列されたデータストリームが、(例えば従来のビット・インタリーブ手法を使用して)多重化され、元の同期コンテナが復元される。
【００４２】
代替的実施形態の一例においては、ＰＭＤレイヤ４６とＰＭＡレイヤ４４の間に従来の１６ビット低圧差動信号(ＬＶＤＳ)チップ・インタフェースを使用することができる。
【００４３】
以上の説明から理解されるように、本発明は、パケット交換物理ネットワーク媒体４を経由して高速イーサネット・データストリームを伝送する手法を提供する。本発明は、ネットワークのＬＡＮ／ＷＡＮ構成に依存することなく使用することができる共通物理媒体依存インタフェース４６を利用する。その上、１０Ｇｂ／秒というデータレートがＬＡＮ構成で取得される一方で従来のＳＯＮＥＴペイロード・レートと互換的なデータレートがＷＡＮ構成において取得される。
【００４４】
以上で説明された本発明の実施形態は全て典型例として示された。したがって、本発明の技術範囲は請求項の範囲によってのみ定められるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】ネットワーク媒体によって接続されたネットワークのノード・ペアを含む通信ネットワークのブロック図。
【図２】従来の物理レイヤ・インタフェースのブロック図。
【図３】本発明の実施形態に従った物理レイヤ・インタフェースのブロック図。
【図４】本発明の１つの実施形態に従ったＷＡＮ構成物理ネットワーク・ファブリック経由の伝送のためのイーサネット・データストリームの同期コンテナへの収容を示すブロック図。
【図５】本発明の１つの実施形態に従ったＬＡＮ構成物理ネットワーク・ファブリック経由の伝送のためのイーサネット・データストリームの同期コンテナへの収容を示すブロック図。
【図６】図５の実施形態に関連して使用できるイーサネット・データストリームの圧縮および伸張を示すブロック図。
【図７】得られるデータ回線レートについて図２の従来のインタフェース使用と本発明使用との間の比較を示す表を示す図。
【図８】本発明の一代替実施形態に従った物理レイヤ・インタフェースのブロック図。
【符号の説明】
２      ノード
４      媒体
６      物理レイヤ(ＰＨＹ)
８      データリンク・レイヤ
１０    物理的符号化サブレイヤ(ＰＣＳ)
１２    物理媒体接続サブレイヤ(ＰＭＡ)
１４    物理媒体依存サブレイヤ(ＰＭＤ)
１６    媒体依存インタフェース(ＭＤＩ)
１８    媒体独立インタフェース(ＭＩＩ)
２０    媒体アクセス制御サブレイヤ(ＭＡＣ)
２２    媒体アクセス制御レイヤ
２４    上位レイヤ
【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】
0004741090.tif 000007
【図７】
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【図８】
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