(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二つのノード間にＳＤＨ（同期デジタルハイアラーキ）パスを備え、当該パスが所定の帯域幅のバーチャル・コンテナを持つ通信システムであって、
一方の前記ノードにおいて、前記所定の帯域幅より大きな帯域幅を持った、バイト形式データ、セル形式データ、パケット形式データのうちの少なくとも１つを含む入力データを受信する手段と、
前記入力データを他方の前記ノードへ伝送するためパケット又はセル境界にかかわらずバイト形式で複数のバーチャル・コンテナ上に逆多重化する手段とを有し、
前記他方のノードにおいて、前記データを受信し再集合する手段と、
個々のバーチャル・コンテナの異なるパス長に起因する遅延を補償する手段とを有し、
前記複数のバーチャル・コンテナがある位相関係を有しており、
さらに、前記一方のノードにおいて各バーチャル・コンテナ内に、前記位相関係を示すデータ、バーチャル・コンテナのグループのネットワーク接続の標識付け及び追跡に対する管理データ、及び前記一方のノードから前記他方のノードへの通信及び制御メッセージを搬送するためのデータを挿入する手段とを有する、
前記システム。
【請求項２】
通信システムにおいて使用されるノードであって、
前記システムは前記ノードと更なるノードとの間にＳＤＨ（同期デジタルハイアラーキ）パスを備え、前記パスは所定の帯域幅のバーチャル・コンテナを搬送するように配置されており、前記更なるノードは、個々のバーチャル・コンテナの異なるパス長に起因する遅延を補償する手段を有し、
前記ノードは、
（ｉ）前記所定の帯域幅より大きな帯域幅を持った、バイト形式データ、セル形式データ、パケット形式データのうちの少なくとも１つを含む入力データを受信する手段と、
（ｉｉ）前記入力データを前記更なるノードへ伝送するためパケット又はセル境界にかかわらずバイト形式で、位相関係を有している複数のバーチャル・コンテナ上に逆多重化し、それによる前記データを受信及び再集合する手段と、
（ｉｉｉ）各バーチャル・コンテナ内に、前記位相関係を示すデータ、バーチャル・コンテナのグループのネットワーク接続の標識付け及び追跡に対する管理データ、及び前記一方のノードから前記他方のノードへの通信及び制御メッセージを搬送するためのデータを挿入する手段と
を有することを特徴とするノード。
【請求項３】
通信システムにおける第１のノードからデータを送信する方法であって、
前記システムは前記第１のノードと更なるノードとの間にＳＤＨ（同期デジタルハイアラーキ）パスを備え、前記パスは所定の帯域幅のバーチャル・コンテナを搬送するように配置されており、前記更なるノードは、個々のバーチャル・コンテナの異なるパス長に起因する遅延を補償する手段を有し、
前記方法は、
（ｉ）前記所定の帯域幅より大きな帯域幅を持った、バイト形式データ、セル形式データ、パケット形式データのうちの少なくとも１つを含む入力データを受信し、
（ｉｉ）前記入力データを前記更なるノードへ伝送するためパケット又はセル境界にかかわらずバイト形式で、位相関係を有している複数のバーチャル・コンテナ上に逆多重化し、それによる前記データを受信及び再集合し、
（ｉｉｉ）各バーチャル・コンテナ内に、前記位相関係を示すデータ、バーチャル・コンテナのグループのネットワーク接続の標識付け及び追跡に対する管理データ、及び前記一方のノードから前記他方のノードへの通信及び制御メッセージを搬送するためのデータを挿入する
ことを含む方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、広帯域データ信号を同期デジタル・ハイアラーキ・ネットワーク（ＳＤＨ）を通じて送信する通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
過去十年の間に新しい規格が出現するにともない、通信ネットワーク内でのデジタル送信ベアラーの選択が拡大している。プレジオクロナス・デジタル・ハイアラーキ（ＰＤＨ）は、１．５４４Ｍｂｉｔ／ｓ、２．０４８Ｍｂｉｔ／ｓ、３４，３６８Ｍｂｉｔ／ｓおよび１３９．４６８Ｍｂｉｔ／ｓのような標準インターフエィス速度を提供していたが、同期デジタル・ハイアラーキ（ＳＤＨ）に今や取って代わられている。ＳＤＨは、信号をバーチャル・コンテナに「マッピング」してＰＤＨインターフエィス速度で伝送する。事実、現在のＳＤＨ装置のインターフエィスの大部分はＰＤＨの速度である。この「マッピング」の特徴は、将来の信号のタイプも古い信号のタイプも平行してＳＤＨネットワーク上で送信できることにある。また、ＳＤＨ内では対策が、既存の装置と互換性を残しながら、信号の帯域幅を拡大するためにとられてきた。
【０００３】
ＰＤＨとＳＤＨシステムは両方とも、一定でかつ中断しないデータ・ビットのストリームで信号を伝送することで最大効率化されているので、時分割多重方式（ＴＤＭ）と呼ばれる広い範疇に入る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この最大効率化の結果、伝統的な音声トラフィックは多様な容量レベルでもって合理的な効率で送信されることができる。これに対して、ほとんどがパケット形式であるデータ・タイプの信号は、ＳＤＨおよびＰＤＨシステム上を伝送される時、送信の非効率さを被る。この非効率さの主原因は、選ばれたパケット・レートの帯域幅に対して適当なコンテナの大きさが存在しない時に生ずる。
【０００５】
逆多重化は、既存のより低いビット速度の通信チャネルまたはベアラーを介して、非標準のまたはより高速のビット速度の信号を送信する方法である。逆多重化に使用されるより低速のチャネル数と所要のパケット速度を注意深く一致させることで、ＴＤＭ装置を用いて効率的なデータ送信システムが構築できる。
【０００６】
逆多重化は、非同期伝送モード（ＡＴＭ）トラフィックの処理に特別に適している。セル対セル・ベースの広帯域ＡＴＭ信号を分割かつ再構築することで、ＡＴＭセルを低容量ＰＤＨ信号に逆多重化するための方法（ＩＭＡと呼ばれる）が開発されている。その後に、これらＰＤＨ信号がＳＤＨ伝送システム上にマッピングされることができ、ＩＭＡがＳＤＨ上で行なわれる時は何時でも不要な信号を処理する２ステージ処理を生ずる。さらに、ＩＭＡ方法を他のタイプの広帯域データ信号に適用することは、ＩＭＡにより使用される制御および通信機構はＡＴＭセルの存在に依存するために難しい。
【０００７】
本発明は、逆多重化方法をＳＤＨ伝送システムによりふさわしくより効率的でかつ既存のＳＤＨ装置と互換性のある方法で使用して、改良した通信を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、２ノード間にＳＤＨパスを有する通信システムであって、当該パスに所定の帯域幅のバーチャル・コンテナを有するものにおいて、一のノードにおいて当該所定の帯域幅より大きい帯域幅のパケット形式のデータを受信する手段と、当該データをパケット境界にかかわらずバイト形式に逆多重化して複数のバーチャル・コンテナで他のノードに送信する手段と、他のノードにおいてこのデータを受信して再集合化する手段と、個々のバーチャル・コンテナの相違するパス長により生ずる遅延を補償する手段と、を有する。
【０００９】
この通信システムは、広い範囲の広帯域幅のデータ・タイプに適しており、ＳＤＨ伝送システムにより導入される特別のタイミング欠陥を補償することができる。
【００１０】
周知の通り、バーチャル・コンテナは論理的な存在であり、同期伝送モジュール（ＳＴＭ）にのみ存在し、そしてオーバーヘッド情報とペイロードのデータの両方を含む。異なるタイプのバーチャル・コンテナが、国際規格機関により定義され、各コンテナの大きさと構造、ペイロードのデータの形式とデータのタイミングを符号化する方法、管理及び維持目的のためのオーバーヘッド・バイトの使用が決められる。現在のバーチャル・コンテナ（ＶＣ−ｎ）は、ＶＣ−１２、ＶＣ−２、ＶＣ−３およびＶＣ−４を含む。
【００１１】
本発明は、ＶＣ−ＩＭ−ｎと表示された新しい逆多重化マッピングを伝送するため、既存のバーチャル・コンテナを使用する方法を提案する。
【００１２】
バイト・マッピングの使用は、元の信号のデジタル内容とその位相／周波数特性を、ＡＴＭセル方式システムにより必要とされるであろう帯域幅を過剰に使用をしなくても、正確に保存することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１を参照して、逆多重化の原理を説明する。図１において、相対的に広帯域のデータ信号がそれぞれより狭い帯域幅のベアラーのチャネルを持つネットワーク上を伝送される。これらベアラーのチャネルの数は、広帯域データを一緒に収容できるものが割り当てられている。
【００１４】
すなわち、ｘＭｂｉｔ／ｓの帯域幅を有する入力データ信号１は、信号分断器２に入力されて、いくつかの狭帯域の信号、それぞれ典型的には２Ｍｂｉｔ／ｓ、に分断されて、ｎチャネル３を経てユニット４に送信され、そこで信号が再集合される。一般的に全てのチャネル３の伝送時間は同じでないので、ユニット４は入力信号の時間を調整し、各チャネル３の様様な相対的遅延を補償する。これにより、元の信号は再構成されて、出力信号５として出力される。このような、逆多重化技術は、相対的に狭帯域幅容量を持つ既存の通信回路を経て個々のデータ信号を送信する必要がある時に用いられる。
【００１５】
図２は、本発明の実施例を図式的に示すものである。図２では、信号が装置２１から装置２２へ、データを典型的に標準の２Ｍｂｉｔ／ｓ帯域幅を各々持つバーチャル・コンテナ（ＶＣ）２３内に入れて伝送するように構成されたＳＤＨ通信システムを経て送られる。
【００１６】
装置２１は、三つのタイプの入力信号を有するように示されているが、実際には他のデータ速度および他の入力信号のタイプもまた入力される。ＬＡＮ信号２４は８Ｍｂｉｔ／ｓの帯域幅を有しイーサネット・インターフエィス２５により受信される。デジタル化ビデオ信号２６は５Ｍｂｉｔ／ｓの帯域幅を有しビデオＣＯＤＥＣインターフエィス２７により受信される。そしてＡＴＭ信号２８は２０Ｍｂｉｔ／ｓの帯域幅を有しＡＴＭアダプタ２９により受信される。すなわち、データはバイト、セラーパケット形式で受信可能である。
【００１７】
この三つのタイプの信号は、図３を参照してその機能が詳細に説明されるＶＣ−ＩＭ（仮想コンテナ−逆多重化）ユニット３０により、バイト形式でマッピングされる。
【００１８】
要するに、ユニット３０は広帯域入力信号を２Ｍｂｉｔ／ｓのストリームに変換し、各ストリームをバーチャル・コンテナで通信システム２３を経て装置２２へ伝送し、装置２２内のユニット３１はバーチャル・コンテナを非マップ化しそしてそれぞれバーチャル・コンテナが経由した様様の通信パスにより生じた相対的な遅延を補償する。
【００１９】
非マップ化されると、元の信号が再形成され、それぞれのインターフエィス・ユニット３２、３３、３４を経由して場合に応じてＬＡＮ信号、デジタル化ビデオ信号、ＡＴＭ信号として出力するために送られる。入力信号を逆多重化技術を用いてバイト形式にマッピングしてバーチャル・コンテナに入れることにより、利用できるＳＤＨの帯域幅を効率的に使用できる結果となり、ＳＤＨネットワークの中間ノードを修正する必要がない。
【００２０】
以下に説明するように、元の信号を逐次バイトに分断し、そしてその後に元のデータ・ストリームに再集合するに用いられる方法は、ＳＤＨシステム内でデータ信号を送信するために最大効率化されており、広帯域信号のタイミング特性を保存する共に各ＶＣ（バーチャル・コンテナ）により経験される差分的パス遅延の補償も含む。
【００２１】
送信装置２１により代表されるＶＣ−ＩＭ送信機能が、特定の入力信号タイプ、この場合はパケットまたはセル形式と仮定する、に関して図３に示されている。データ・アダプタ機能４０が広帯域信号４１中のデータ・パケットまたはセルを受け取り、パケットまたはセルのアドレスに関連するいかなるルーテイング機能も実行する。不規則な時間間隔でデータ・アダプタ４０に到着することができるパケットまたはセルは、データ線形化器４２内で連続データ・ストリームに変換される。定常なストリームのデータを作成するに用いられる手法は、十分に標準化されており、定義されている。たとえば、ＡＴＭ信号については、実際のデータを運ぶセルの間に空のセルを導入するという手法が存在する。
【００２２】
データ線形化器からの定常なストリームのデータは、その後にデータ分断器４３によりパケットまたはセル境界に関係無く、８ビット・バイトに分断される。データの引き続く各バイトは、順に、すなわち、ラウンド・ロビン方式で、ｍ個のＶＣ−ｎリンクの各々に挿入される。バイト順序の情報を見失はないようにするため、三レベル順序番号付け方法が使用される。この方法は、図５を参照してＶＣ−ＩＭ−１２マッピングの場合を考える時により詳細に検討される。
【００２３】
データ分断器４３は、Ｖ５、Ｊ２、Ｎ２およびＫ４バイトからなるＶＣ−１２パスオーバーヘッド（ＰＯＨ）を持つ標準のＳＤＨ  ＶＣ−１２コンテナの５００マイクロセカンドのマルチフレーム・フォーマットを構築する。この構造は、既存のＳＤＨネットワーク内で各ＶＣＭ−ＩＭ−１２リンクが運ばれる時、互換性を保証する。オーバーヘッド・バイト挿入機能４５は、予備のＳＤＨオーバーヘッド・スロットを利用して、ＶＣ−ＩＭマッピングに特有の新バイトを挿入する。すなわち、以下に詳細に説明されるフレーム番号指示子（ＦＮＵＭ）、新しい通信メッセージが受け取られたことを示すメッセージ・チエック（ＭＣＨＫ）バイトおよびメッセージ番号（ＭＳＮ）、図５において詳細に示される６マルチフレーム・オーバーヘッド・バイト（ＯＨＢ０−ＯＨＢ５）である。
【００２４】
第一レベルの順序番号付けは、ＶＣ−１２の標準的マッピング方法の一部をなすＴＵ−１２ポインタを利用する。ＴＵ−１２ポインタは、マルチフレーム内の他の全てのバイトが一定の相対的位置を維持するＶＣ−ＩＭ−１２マルチフレーム６２内のＶ５バイト６１の位置を定義する。この結果、データがマッピングされる１２８ペイロード・バイトの順序が各ＶＣ−ＩＭ−１２内で明確に定義される。
【００２５】
第二レベルの順序番号付け構成は、オーバーヘッド・スーパーフレーム（図６）内のリンク順序識別子（ＬＳＩ）の使用を含む。オーバーヘッド・スーパーフレームは、各８ＶＣ−ＩＭ−１２マルチフレーム（図５）ごとに繰り返される構造を持ち、ＶＣ−ＩＭグループのネットワーク接続を標識付けおよび追跡するために管理システムにより使用されるグループＩＤ（ＧＩＤ）およびリンクＩＤ（ＬＩＤ）値と、ＶＣ−ＩＭ−１２接続の両端間に通信および制御メッセージを運ぶために使用される３２メッセージ・バイト（ＭＳＧＢ０−ＭＳＧＢ３１）と、一つのＬＳＩバイトとを含む。送信側において、ＶＣ−ＩＭ−１２グループを構成するｍ個のＶＣ−１２リンクの各々に独特のＬＳＩ番号が与えられ、バイトを連続したＶＣ−１２内に挿入するために用いられるラウンド・ロビン順序を識別する。
【００２６】
図７は、ＶＣ−ＩＭ−１２送信機の出力において、第一および第二レベルのバイト順序番号付けの組合せ効果の例を示す。図７では、グループは４リンクからなり、データ・パケット・サイズは１３バイトである。第一リンクの第一ペイロード・バイト７１は、データストリームのバイト１を含む。第一リンクの第二ペイロード・バイト７３にデータストリームのバイト５が挿入されるまで第二リンクの第一ペイロード・バイト７２は、データストリームのバイト２を含む。これは、バイト１３まで続けられ、その後に、次のデータパケットのバイト１（もし新パケットがなければ詰物バイト）が第二リンクの第４番目のペイロード・バイト７４にマッピングされる。オーバーヘッド・スーパーフレーム内で運ばれるＬＳＩ値は、図７の各リンク対して表示される。
【００２７】
ＶＣ−ＩＭ−４マッピングの場合、同様のオーバーヘッド構造（図８）が存在し、ＶＣ−４に関連したＡＵ−４ポインタ内に第二レベルの順序番号付けが含まれると共に、ＬＳＩバイトを含んでいる。他のＳＤＨコンテナ・レート（たとえばＶＣ−２およびＶＣ−３）に対応して、さらにＶＣ−ＩＭ−ｎマッピング・フォーマットは、ＶＣ−ＩＭ−１２またはＶＣ−ＩＭ−４フォーマットのいずれかに類似している。
【００２８】
第三レベルの順序番号付け構成は、図５、７および８に示されるＦＮＵＭ値を使用する。オーバーヘッド・バイト挿入機能４５は、ＦＮＵＭ位置に循環的番号付けバイトを、連続するマルチフレーム（ＶＣ−ＩＭ−１２）またはフレーム（ＶＣ−ＩＭ−４）で十進数値で増加が０から２５５となるように、付け加える。ＦＮＵＭ値が２５５に到達すると、次のマルチフレーム／フレームは０のＦＮＵＭ値を含み、そして以前と同様に増加する。
【００２９】
同じグループに属する全てのリンク内において送信されるＦＮＵＭ値は、図７中の各リンクにおける例示の値１５１のように、一致する。しかし、受信側に到達した時は、各ＶＣ−ＩＭ−１２リンクのパス遅延の違いにより異なることがある。
【００３０】
図４に示すＶＣ−ＩＭ−ｎ接続の受信側においては、元のデータ信号が入力するＶＣ−ｎリンクから復元される。復元工程は、主として、三レベル順序番号付け構成を用いて符号化した際の元のデータ順序を識別すること、そして個別のリンク上に発生した相違する遅延を補償することである。
【００３１】
通常のＳＤＨ  ＶＣ−ｎ信号の非多重化のためのメカニズムは、個別のＶＣの各々に対して、ＶＣ受信機能５５内で実行される。たとえば、ＶＣ−１２信号に対しては、ＴＵ−１２ポインタを解釈してＶ５バイトの位置を決定し、オーバーヘッド・バイトＶ５、Ｊ２、Ｎ２およびＫ４を回復し、これらオーバーヘッド・バイトの値に基づいて管理機能を実行する。
【００３２】
一旦、ＴＵまたはＡＵポインタがＶＣ−ＩＭ−ｎフレーム（たとえば図５及び図８）の開始を見つけると、第二レベルの順序復号化を実行することができる。これは、ＦＮＵＭ値とＬＳＩバイト値を抽出するために、オーバーヘッド・バイト抽出ユニット５０でＶＣ−ＩＭ−ｎのオーバーヘッド・バイトにアクセスすることを含む。オーバーヘッド・バイト抽出ユニット５０はまた、ＭＳＧＢｎバイトに含まれる３２バイト・メッセージをリンク／グループ管理ユニット５１へ送る。リンク／グループ管理機能は、グループの状態に関して送信側と通信の送受を行い、そして、ＶＣ−ＩＭデータ伝送機構を制御する。
【００３３】
抽出されたＬＳＩおよびＦＮＵＭは、同時的に使用されて、遅延補償及びデータ再集合ユニット５２に入るＳＤＨフレーム同期バイトを再配列し、ユニット５２から出て行くデータストリームを作成する。このデータストリームにおいては、より低いＦＮＵＭ値を持つバイトが先に出て、同じＦＮＵＭ値ではより低いＬＳＩ数のバイトが先に出る。ユニット５２には、データ記憶装置が組み込まれていて、グループ内の最速リンクと最遅リンク間の最大遅延に関係するバイト数を記憶する。この単純な最配列機構は、遅延が＋／−（ＦＮＵＭＭＡＸ／２）ＶＣ−ＩＭ−ｎフレームより大きくない限り、バイトの順序の完全性を維持する。ＶＣ−１２では、これは最小（１２８ｘＦＮＵＭ／２ｘＮ）バイト、ここでＮはグループ内のリンク数、を記憶できるデータ記憶に対応する。復元された広帯域信号は、そしてアダプタ５３で、ＶＣ−ＩＭ接続上で伝送されている信号のタイプに応じて適当なインターフエィス・フオーマットに変換される。タイミング発生器５４により提供される再タイミング機能はＳＤＨシステム・クロックを使用して出力される広帯域信号の位相／周波数特性を生成する。
【００３４】
ＶＣ−ＩＭ−ｎグループは、図１に示すように、ネットワークを横断する適当なＶＣ−ｎチャネル３接続を必要とする。これは既存のＳＤＨネットワーク管理機能を使用することで、ＶＣ−ＩＭ機能の管理とは独立して行うことができる。オーバーヘッド・スーパーフレーム（図６）は、追加的な２局間ＶＣ−ＩＭ−ｎ構成情報を通信するため３２バイト・メッセージ信号を含む。このメッセージ信号は、変化するトラフィツクに対応して臨時のリンクの追加または既存のリンクの取り外しのような、ＶＣ−ＩＭグループのサイズの動的変化を再調整する際に、システムの端末間で通信するために用いられる。もし中間のＳＤＨ装置がＶＣ−ＩＭ−ｎオーバーヘッドを認識できない場合は、ＳＤＨタイプのオーバーヘッドをこのようにＶＣＭ−ＩＭグループを管理するために用いることにより、柔軟な管理システムを、現在のＳＤＨネットワーク管理機能内に組み込むことかあるいはＶＣ−ＩＭ−ｎ経路の各端末の装置にアクセスする別個のコントローラにより管理することで、達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】逆多重化を説明する概略図。
【図２】本発明の一実施例を説明するブロック図。
【図３】本発明の送信側の構成を詳細に説明するブロック図。
【図４】本発明の受信側の構成を詳細に説明するブロック図。
【図５】本発明のマルチフレーム構成を説明する図。
【図６】本発明のオーバーヘッド・スーパーフレーム構成を説明する図。
【図７】本発明の送信側のマッピング順序を示す図。
【図８】本発明のインターフエィス信号フォーマットを示す図。
【符号の説明】
２１  送信装置
２２  受信装置
４０  データ・アダプタ
４２  データ線形化器
４３  データ分断器
４４  リンク／グループ管理
４５  オーバーヘッド・バイト挿入
５０  ＶＣ−ＩＭ−ｎオーバーヘッド・バイト抽出
５１  リンク／グループ管理
５２  遅延補償及びデータ再集合
【図１】
0004215355.tif 000002
【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】
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