(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＳＤＨ電気通信システムにおける同期不良または過剰量のワンダにより発生する主レート再タイミングバッファの過大／過小充填問題の処理方法であり、
a) 同期状態メッセージバイト（ＳＳＭＢ）により表され入力されるベアラタイミングの品質に応じて、同期転送モジュール（ＳＴＭ−Ｎ）ベアラかあるいは平均データレートのいずれかを用いた主レートタイミングから同期不良または過剰量のワンダを検出する工程と、
b)一時的に、入力ＳＳＭＢがある閾値以下になる時、主レート再タイミングバッファの過大充填状態／過小充填状態を防止するために、ＳＤＨパスの終端における非同期化装置の動作モードを変化させる工程を有することを特徴とするバッファの過大充填状態や過小充填状態を処理する方法。
【請求項２】
出力される主レートデータ信号の再タイミングモードの切替が、組み込まれたＳＳＭＢ同期品質インジケータの使用によりなされる請求項１記載の方法。
【請求項３】
通常動作に対して異なる位相固定位置を持つことが可能なＳＤＨ非同期化装置から出力される平均レート読み出しクロックを生成する可変貯蔵バイアス制御装置を備える請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
ＳＤＨ電気通信システムにおける同期不良または過剰量のワンダにより発生する主レート再タイミングバッファの過大／過小充填問題を処理する装置であり、
a) 同期状態メッセージバイト（ＳＳＭＢ）により表され入力されるベアラタイミングの品質に応じて、同期転送モジュール（ＳＴＭ−Ｎ）ベアラかあるいは平均データレートのいずれかを用いた主レートタイミングから同期不良または過剰量のワンダを検出する手段と、
b)一時的に、入力ＳＳＭＢがある閾値以下になる時、主レート再タイミングバッファの過大充填状態／過小充填状態を防止するために、ＳＤＨパスの終端における非同期化装置の動作モードを変化させる手段であることを特徴とするバッファの過大充填状態や過小充填状態を処理する装置。
【請求項５】
出力される主レートデータ信号の再タイミングモードの切替が、組み込まれたＳＳＭＢ同期品質インジケータの使用によりなされる請求項４記載の装置。
【請求項６】
通常動作に対して異なる位相固定位置を持つことが可能なＳＤＨ非同期化装置から出力される平均レート読み出しクロックを生成する可変貯蔵バイアス制御装置を備える請求項４または５記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタル電気通信データ伝送システムに関するものであり、特に、同期デジタルハイアラーキ（ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  ｄｉｇｉｔａｌ  ｈｉｅｒａｒｃｈｙ，ＳＤＨ）として知られるものを含むデータ伝送に関するものである。ＳＤＨは低レート信号を全体が名目上同期した高レート信号のハイアラーキに多重化する技術を含んでいる。
【０００２】
【従来の技術】
ＳＤＨ装置に対して主に要求される点として、現存する独立同期デジタルハイアラーキ（ｐｌｅｓｉｏｃｈｒｏｎｏｕｓ  ｄｉｇｉｔａｌ  ｈｉｅｒａｒｃｈｙ，ＰＤＨ）ネットワークにより提供される機能との互換性を持たせることがある。いくつかの応用においては、正確なネットワークタイミングが要求され、配信される信号のタイミング要素の中での位相情報が決定的に重要となる。現存のネットワークにおいて、そのようなタイミングは通常、主レートトラフィック信号（ｐｒｉｍａｒｙ  ｒａｔｅ  ｔｒａｆｆｉｃ  ｓｉｇｎａｌ）中の情報要素として伝送され配信される。この主レートトラフィック信号は通常２Ｍｂｉｔ／ｓである。この仕様を達成するためには２Ｍｂｉｔ／ｓの信号を主レート信号とすることが想定されるであろう。しかし、このことは、原則的にそのようなタイミング情報がどのような周波数で伝送し配信することも、また、どのような一定のデジタルビットレートの中から獲得することも可能であり、その後に局所的使用のための適切な周波数に再変換すればよいことから、この発明の実際の基礎部分における必須要件とならない。
【０００３】
正確なネットワークタイミングが失われると、その結果、ネットワーク中のいくつかのポイントにおいて性能限界の低下を生じて通常のパラーメータが変化するなどのデジタルエラーの危険性が増加したり、また、通常低い発生頻度であるが、臨界的応用において許容不可能な直接的なエラーが入り込むこととなる。
【０００４】
少なくともタイミング情報がＰＤＨネットワーク内を、ネットワーク中を行き来する２Ｍｂｉｔ／ｓ信号の要素として伝送される場合には、いくつかの応用において、正確なネットワークタイミングの配信がＳＤＨにおいては不可能であることが広く認識されるに至っている。
【０００５】
ＳＤＨにおいては、２Ｍｂｉｔ／ｓ信号は仮想コンテナ（ｖｉｒｔｕａｌ  ｃｏｎｔａｉｎｅｒ，ＶＣ）の形で伝送され、フレームタイミングリファレンスとの関係における仮想コンテナの時間的位置変化は、ポインタにより定義される。ＳＤＨにおけるポインタの修正は、配信される２Ｍｂｉｔ／ｓ信号のタイミング要素における位相の擾乱を招き、例えば交換同期配置（ｅｘｃｈａｎｇｅ  ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｓａｔｉｏｎ  ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）などにおいて、ネットワークの同期性確立上の問題を生じさせる。主にポイント−ポイント間を連結するだけであれば、ポインタの変更が要求されないため、良質なタイミング情報の伝達が可能であるが、実際のネットワークにおいては、混雑した接続状態（ａｄｄ−ｄｒｏｐ  ｍｕｘｅｓ）、放射状接続（ｈｕｂｓ）、十字接続（ｃｒｏｓｓ−ｃｏｎｎｅｃｔｓ）などの部分を経由する伝送を許容する必要があり、そのいずれもが各ＶＣに付加されたポインタの値を変化させてしまうのである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この問題点を克服するためにＳＤＨを修正する方法に関する許容可能な標準方式を確立するために現在様々な議論が進められているが、現時点までに提案されている技術は一般に、一つのＳＤＨ経路に沿ったすべてのノード（接点）に適応装置（ｃｏｎｆｏｒｍｉｎｇ  ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）を設けることを必要としており、事実上そのような技術を標準として是認するものとなっている。しかしそのような解決方法は初期標準装備において膨大な数の装置が必要であるために実用的ではない。
【０００７】
このような新しい技術を用いない場合には、ＳＤＨネットワークを通じてのネットワークタイミング情報の配信は、伝送ビットレートからの再スケール化後の受信ベアラタイミングから始まる領域において適切な２０４８または１５４４ｋｂｉｔ／ｓの主レートで駆動される専用のクロック信号出力を設けたＳＤＨベアラ（通常は光学的）を介して行われるものと想定される。通常は１個の装置に対してそのような出力が１個もしくは２個のみ設けられるものであり、これらの出力は、データポートとは独立のポートを介してタイミング情報を受信するように予め設計された装置によってのみ利用されうるものである。
【０００８】
これらの出力は、最も起こりやすい状況のうちの一つである、顧客が例えば銅線対や光ファイバまたは無線ベアラなどを通る従来の２Ｍｂｉｔ／ｓリンクを介してネットワーク中の一つのＳＤＨ要素に接続されているような状況において、全く実用に耐えないものとなる。このようなケースにおいては、タイミング用のみに用いるもう一つの２Ｍｂｉｔ／ｓ接続を設けることが不経済となり、実際には、ネットワーク同期操作を必要とするそれらの顧客サービスは、甚大なコスト的不利益を蒙ることとなる。
【０００９】
以前の英国特許２，２５７，６０３号出願には、短期間の位相の擾乱を平滑化するために、抽出された２Ｍｂｉｔ／ｓ信号またはプライマリーデートデータ信号の経路中のＳＤＨパスの終端にバッファを設けた配置が記載されている。しかし、特定の状況下ではそのようなバッファは機能の限界を超えてオーバーフローしてしまい、この場合はデータが変形してしまう結果となる。この特許はそのようなバッファがオーバーフローすることを防止するためのオーバーフロー検出器を備えた配置も開示している。
【００１０】
ＳＤＨにおいては、同期フレーム構造において１．５４４Ｍｂ／ｓまたは２．０４８Ｍｂ／ｓの主レート信号を伝送する方法が存在する。その方法のための技術的詳細は、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ（ＩＴＵ  ＴＳＳ  Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎｓ  Ｇ．７０７，Ｇ．７０８，およびＧ．７０９）に示されている。しかし、これらの信号では、通常の状況下において数秒の間に８μｓにも上る位相段差が発生することがある。そして外部接続された交換装置が位相の突然の変化を許容できないものである場合には、その信号は欠陥のあるものとして拒絶されることとなる。この問題を解決するためには、短期間の位相擾乱を平滑化するための主レート再タイミングバッファをＳＤＨトラフィックパスの終端に設けることが可能である。これらのバッファにポインタ打ち消し技術（９５０９２１６．９号特許出願を参照）を用いると、オペレーターは一つの周波数（ｆ１）に同期しているネットワークから別の周波数（ｆ２）に同期しているＳＤＨネットワークを経由して主レートタイミングを送出することが可能となる。もしｆ１がｆ２と等しければ、主レートタイミングはＳＤＨベアラを介して伝送することが可能である（英国特許出願２，２５７，６０３号を参照）。
【００１１】
しかし、ＳＤＨ伝送システムにおいて長期間で重度の同期不良が発生する場合には、これらの技術は不適切なものとなる。そのような状況の下では各々の再タイミングバッファは満杯か空のどちらかの状態となる傾向があるため、オーバーフローやアンダーフローを避ける要求から通信量の減少を招くこととなる。同期不良がオーバーフローやアンダーフローの恐れが生じるほど継続しない場合でも、バッファは許容収容量の上限または下限に近い状態となることにより理想状態より低性能の状態に置かれることとなる可能性がある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
従って、本発明によるバッファの過大／過小充填問題の解決方法は、同期不良の検出を行い、その結果一時的にＳＤＨパスの終端における非同期化装置（ｄｅ−ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｓｅｒ）の動作モードを変化させてバッファの過大充填状態や過小充填状態を防止することによりなるものである。
【００１３】
この一時的変化はバッファが元来除去するように意図されていた程度の位相擾乱を生み出すが、この擾乱は同期不良に対する限りは許容範囲のものとなると考えられる。
【００１４】
本発明の一部による同期不良の検出のための手段においては、主レート信号中に特別なオーバヘッドタイムスロットを設ける。
【００１５】
より詳細には、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓによれば、ＳＴＭ−Ｎフレーム構造におけるオーバヘッド情報バイトは、同期状態メッセージバイト（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｓａｔｉｏｎ  Ｓｔａｔｕｓ  Ｍｅｓｓａｇｅ  Ｂｙｔｅ，ＳＳＭＢ）の伝送に対して保存される。このメッセージバイトはＳＴＭ−Ｎベアラ上で伝送される同期状態の質を表すために使用されるものである。ＳＤＨ多重化装置は、すべての入力ＳＴＭ−Ｎポートにおいてこれらの各バイトを監視することにより、最も同期品質の高い信号を装置のタイミング源として選択する。もし重度の同期不良がＳＤＨネットワーク中に発生した場合は低品質のＳＳＭコードとして表されることとなる。
【００１６】
Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓへの最近の追加事項として、上記の同期品質信号化を主レートトラフィック信号にまで拡張することがある。ＳＤＨネットワーク内の重度の同期不良により主信号レートではもはや高品質のタイミングを伝送することができないことを示す同期メッセージバイト（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｓａｔｉｏｎ  Ｍｅｓｓａｇｅ  Ｂｙｔｅ）を伝送するために、オーバヘッドタイムスロットが配置されている。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施方法を例示のみの目的で各添付図面を参照しながら説明する。
【００１８】
まず図１を参照すると、ＳＤＨネットワークは、例えば２ＭＨｚの信号を交換機２に供給するネットワークタイミング源１を備えている。交換機２は２Ｍｂｉｔ／ｓ信号をＮ本（図示は２本）の信号結線３を通してＳＤＨ多重化装置４に供給し、多重化されたＳＴＭ−Ｎ信号がＳＤＨベアラ５を通してＳＤＨ多重分離装置（ＳＤＨ  ｄｅｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）６に供給される。交換機２はさらにＳＤＨベアラ５を２ＭＨｚのクロックレートに同期するための制御線７によりＳＤＨ多重化装置４に接続されている。ＳＤＨ多重分離装置６において信号は２Ｍｂｉｔ／ｓの主レートフォーマットに再変換され、線８を通して交換機９に供給される。制御線７に対応する線１０はＳＤＨベアラ５からタイミングを取り出すために設けられている。
【００１９】
これに加えて再タイミング装置を用いることにより、第三者がプライベートネットワーク１１から、タイミング情報および他のデータの搬送のためにこのＳＤＨネットワークを利用することができる。ネットワークタイミング源１と同期していないプライベートタイミング源１０は、タイミング信号すなわち１．５４４Ｍｂｉｔ／ｓまたは２．０４８Ｍｂｉｔ／ｓの主レート信号をリンク１２を通してＳＤＨ多重化装置４に伝送する。そして多重分離された後、タイミング信号は線１３に沿ってプライベートネットワーク１４に伝送される。
【００２０】
図２に、この発明による多重分離、非同期化、およびバッファの各装置をさらに詳細に示す。
【００２１】
ＳＤＨベアラ５上の多重化されたＳＴＭ−Ｎ信号は、クロック信号を線２３に取り込むクロック修復回路２０に入力され、それから除算器２５においてＮで除算され、得られたＳＴＭ−Ｎベアラクロックがモードセレクタ２６に供給される。
【００２２】
クロックの受信出力はセクションオーバヘッド（ＳＯＨ）端末２１に渡され、そこから多重分離装置・逆ジャスティファイヤ２２（ｄｅｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ  ａｎｄ  ｄｅ−ｊｕｓｔｉｆｉｅｒ）に渡される。多重分離装置・逆ジャスティファイヤ２２からの出力は伸縮可能（ｅｌａｓｔｉｃ）貯蔵部またはバッファ２４に供給され、ここから線８および１３に今度は１．５４４Ｍｂｉｔ／ｓまたは２．０４８Ｍｂｉｔ／ｓの信号が出力される。
【００２３】
位相ロックループ（ＰＬＬ）２７は、入力としてクロック修復回路２０から得られたベアラリファレンスクロック信号を取り込み、伸縮可能貯蔵部またはバッファ２４における再タイミングデータ出力に用いるための修正された読み出しクロック信号を線２９を通して出力するように機能する。線２９の位相ロックループ信号は、二位置モードセレクタ２６により決定される複数の方法により取り出すことができる。二位置モードセレクタ２６は入力ＡおよびＢを備えている。また、貯蔵コントローラまたはモニタ２８により貯蔵部またはバッファ２４の充填状態が監視される。
【００２４】
ＳＤＨネットワークにおける一時的な同期の喪失または通常量のワンダは伸縮可能貯蔵部２４により許容される。しかし、ＳＤＨネットワークの同期が長期に失われれば、その結果、伸縮可能貯蔵部２４のアンダーフローまたはオーバーフローが生じることとなる。
【００２５】
本発明は、上記のような状況において重要な働きをするものである。
【００２６】
伸縮可能貯蔵部２４は多重分離装置２２から「間隙の開いた」（’ｇａｐｐｅｄ’）データを受け取る。多重分離装置２２は適正な平均データレートを有するが、除去されたオーバヘッドタイムスロットや逆ジャスティフィケーション（ｄｅ−ｊｕｓｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）処理により生じる空白期間がデータ中に生じる。このため、貯蔵部またはバッファ２４はオーバヘッドやジャスティフィケーションバイトの除去により生じる一時的な位相変化分を吸収する。
【００２７】
再タイミングバッファ２４がエラーのない同期ネットワークを操作しているときは、最終データ出力用の読み出しクロック２９は、図２に示したモードセレクタを位置Ａとすることにより、ＳＴＭ−Ｎベアラ２３より取り込まれる。主レート再タイミング関数を与えるために使用される場合は、伸縮可能貯蔵部２４はネットワークワンダの約４０マイクロ秒を処理するために割増分の貯蔵容量を組み入れる。
【００２８】
しかし、重度の同期不良がＳＤＨネットワーク内で生じた場合、ＳＳＭの変化がセクションオーバヘッド（ＳＯＨ）プロセッサ２１に受信される。入力されるＳＭＢコードが閾値以下に低下すると、同期不良信号がセクションオーバヘッド（ＳＯＨ）プロセッサ２１により生成されて線３０を介してモードセレクタ２６に供給され、これによりモードセレクタ２６が位置Ｂに切り替わる。この位置では、非同期化ＰＬＬ２７は、線２９における「読み込み」クロック信号を継続的に調整してバッファ充填のレベルを不良発生時の貯蔵モニタコントローラ２８の指示値に維持するために、３１における間隙の開いた「書き込み」クロック信号を参照信号として用いる。このレベルは伸縮可能貯蔵部２４からの貯蔵センターバイアス信号３２により設定され、ＰＬＬ２７に維持すべき名目上の動作点を知らせる。ＳＳＭの変化はまた、出力される主レート信号８，１３中に伝送されるＳＭＢ中にも信号化され、信号のタイミング品質の低下状況の外部装置による認識を可能とする。
【００２９】
モードＢの選択は同期不良以外でも、ＳＤＨネットワーク内に過剰な量のワンダが存在する場合にも生じる。このワンダは伸縮可能貯蔵部２４の満杯／空の状態を生み、モードＢへの一時的切り替えにより貯蔵センターバイアス３２が貯蔵限界から離れた位置にずらされ、いかなるオーバーフロー／アンダーフローも回避することができる。
【００３０】
ここに記した技術を用いれば、主要再タイミングバッファ２４は出力データポートに過渡的位相擾乱を生じることなくネットワークのワンダを調節することができる。ＳＤＨネットワーク中に重度の同期不良が発生した場合も、バッファ充填位置が維持される。この条件下で短期間の位相擾乱が起こることもあるが、不良の発生がＳＭＢに信号化される。ネットワークの同期回復の際に、再度位相の擾乱なくワンダが調節される。
【００３１】
図４はネットワークの同期擾乱の前後の平均バッファ充填度を示しており、さらに、モードＢの一時的選択でずらされた貯蔵センターバイアスにより同期ネットワークにおけるバッファのオーバーフローが回避された経過を示している。図３は図２に示した各点における出力を示している。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＳＤＨネットワークの略図である。
【図２】本発明の一実施態様を示すブロック図である。
【図３】図２に示した各部分におけるデータの流れおよびクロックパルスを示すタイムチャートである。
【図４】図１の実施態様におけるバッファの充填／放出特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１  ネットワークタイミング源
２  交換機
３  信号結線
４  ＳＤＨ多重化装置
５  ＳＤＨベアラ
６  ＳＤＨ多重分離装置
７  制御線
９  交換機
１０  プライベートタイミング源
１１、１４  プライベートネットワーク
１２  リンク
２０  クロック修復回路
２１  セクションオーバヘッド端末
２２  多重分離装置・逆ジャスティファイヤ
２４  バッファ
２５  除算器
２６  モードセレクタ
２７  位相ロックループ
２８  モニタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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