JP2010057202A - Ｓｏｎｅｔ技術に基づく高速イーサネット - Google Patents

Abstract

【課題】光物理層およびＬＡＮ技術を集めて高速イーサネットを提供する。
【解決手段】物理層キャリアとして細いＳＯＮＥＴ技術を使用している高速のイーサネットは、ＳＯＮＥＴ設備の大きな埋め込みベースを使用して、ＷＡＮ、ＭＡＮおよびＬＡＮを統合する。ＨＳイーサネットも、また、フレーミング、スクランブリング、整合性等の現在のＳＯＮＥＴ機能の利益を有する。ＦＥＣフィールドは、ＴＯＨに供給され、高いレベルのエラー訂正を行う。ＨＳイーサネット・フレームは、ＰＣＳ副層で発生された長さタイプ・フィールドおよびＰＭＡ層で発生されたＨＥＣフィールドを含む。フレームは、ソース・アドレス、宛先アドレスおよびラベルを使用するネットワーク内でルーティングされる。
【選択図】図６

Description

本発明は、従来のイーサネット（登録商標）の機能の強化に関し、特に、ＳＯＮＥＴ技術に基づく高速（ＨＳ）イーサネットに関する。

最近の１０年の間、産業界は音声回路交換からデータ・メッセージ交換に展開し、その後データ・オリエンテッド・パケット交換に進展してきた。過去において、他の技術は、市場に、フレーム・リレー、高速イーサネット、交換イーサネットおよびＡＴＭのような古い技術を改良し、またはそれに代わる技術を紹介してきた。

しかしながら、これらの技術であっても、現在の問題を解くことはできない。フレーム・リレーは基本的にはワイド・エリア・ネットワーク（ＷＡＮ）用の技術であり、高速イーサネットおよび交換イーサネットはローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）用の技術である。

１９８４に、ＣＣＩＴＴは統合サービス・ディジタル通信網（ＩＳＤＮ）の開発の標石であった最初のＩシリーズ勧告を採用した。これらの勧告は、サービス、ネットワーク−ネットワーク・インタフェース（ＮＮＩ）、ユーザ−ネットワーク・インタフェース（ＵＮＩ）およびネットワーク全体に関係する。

ＯＳＩ（オープン・システム・インタコネックション）は、データ通信のためのプロトコルの７層フレーム・ワークを定義する基準モデルであり、それらがＯＳＩ標準に従う限り、世界中でいかなるコンピュータも他と通信できるように設計されている。階層化はトータル・コミュニケーション問題をより小さい機能に分割する。一方、これらのサービスがどのように実行されるかに係わらず、１つの層から次の層に提供されるサービスを定義することによって、次の層からの各層の独立を保証する。

最も低い層は、物理層（ＰＨＹ）であり、装置間の物理的なインタフェースをカバーし、通信チャネル上の列のビットを送信することに関係し、第２のデータ・リンク層に接続の損失を知らせる。物理層の機能は、たとえば、挿入、抽出および交通の多重化である。挿入／抽出マルチプレクサ（ＡＤＭ）は、ライン信号への／からの多くの支流の入力をマルチプレックス／デマルチプレックスでき、それは、ハブ、ＡＤＭまたはターミナルとして使用できる。ＡＤＭとして使用されるとき、そのサイトで挿入または抽出する必要がある信号にアクセスするだけであり、トラフィックの残りはまっすぐに通過する。

データ・リンク層（第２の層）の重要なタスクは、データをフレームに分解すし、その後これらのフレームをシーケンシャルに送信することである。ある場合には、受信機によって返送されたアクノレッジ（ＡＣＫ）を処理する。ネットワーク層（第３の層）は、呼をセットアップおよび終了させる機能および手続きを提供し、データをルーティングして、ネットワーク全体のデータ・フローを制御する。残りの層は、たとえば、セッション制御、ネットワーク・マネージメントおよび他のサービスのような多くのサービス機能を提供に関係する、アプリケーション・オリエンテッドな層である。

ある技術は、ある層により適切に加えられる。たとえば、ＳＯＮＥＴは物理層技術であり、ＡＴＭ、ＳＭＤＳ、フレーム・リレー、Ｔ１、Ｅ１等に対する伝送サービスとして使用される。一方、ＡＴＭは、ＳＯＮＥＴ、銅、ツイスト・ペア上で物理層としてのＦＤＤＩ、ＡＴＭ層に再分割されているデータ層およびＡＴＭ適応層上で動作する。

ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）は、パソコンに相互に接続され、マシンを共有する。ホストまたはクライアントと呼ばれる汎用コンピュータ、およびサーバと呼ばれる特定目的のコンピュータは、共通ファイル、電子メール等を提供する。

最も古くまた最もよく知られたＬＡＮは、イーサネットである。それは、多くの場合、ＦＤＤＩ（ファイバ・ディストリビューテッド・データ・インタフェース）物理層上、およびＦＤＤＩのトップに置かれた媒体アクセス制御（ＭＡＣ）階上で動作する。

ＩＥＥＥは、８０２委員会の下にＬＡＮ用の標準を設定し、ＬＡＮ標準ボディを導く役割を有するものとみなされている。データ・アプリケーション用に設計されたＩＥＥＥ８０２．３として発表されたイーサネットは、共有バスに基づいており、その中でネットワーク上の全てのステーションは媒体を共有する。

ワイド・エリア・ネットワーク（ＷＡＮ）は、多くのパケット交換ノードおよび伝送設備を顧客の宅内機器（コンピュータ・ステーション）に接続するパケット交換公衆網である。ＷＡＮは、ＬＡＮと比べ、地理的な範囲およびデータ速度および技術の面で異なる。

首都圏ネットワーク（ＭＡＮ）技術は、ＬＡＮおよびＷＡＮと比べ、地理的な範囲およびデータ速度の面で異なる。ＭＡＮは、組織（公共の組織でもよい）によって所有され、ユーザが能率的に広く分布した資源を共有することを可能にする。ＭＡＮは、また、分布されたＬＡＮを相互接続するネットワークのバックボーンとしてサービスしてもよい。現在、データ通信の需要の増加によって、ＭＡＮはバックボーンにおいてＷＡＮ技術の方へ展開している。

ＬＡＮが共有されたバス・アーキテクチャは、より多くのバンド幅を必要とするアプリケーションの要求に応ずるためには不充分であることが明らかになってきた。また、そのＬＡＮはコンピューティング環境のボトルネックになり始めている。このために、データをセルに分離することは、ネットワーク内まで延期されるが、より高水準の情報は終端ステーションへ運ばれる。

エンド・ユーザにより多くの容量を提供するために開発された交換イーサネット技術は、共有媒体に頼らない。それはむしろユーザ・ステーションと交換機間のポイント・ツー・ポイント・バンド幅を提供する。その結果、１０Ｍｂｉｔ／ｓ媒体を共有する代わりに、ユーザは専用の１０Ｍｂｉｔ／ｓ媒体を得る。交換イーサネット・ネットワークは、フル・レートでポートを使用しているステーション、ポートを共有しているステーションまたは複数のポートをアクセスするステーションを含むという点で、よりフレキシブルである。

しかし、交換イーサネットは、限られたバンド幅だけを提供し、データ・トラフィックだけをサポートする。イーサネット・ハブおよびスイッチは使用が増加しており、それらはワークステーションにより多くのバンド幅を提供する安価な手段となる。バースト・トラヒックに対するより効率的なソリューションが必要となる。さらに、トラフィック・アクセスの保護を提供すると共に、リンク・アクセスを単純化し標準化する必要がある。

それにもかかわらず、データ通信時代のネットワーク・プロバイダに対する大きな関心は、より高速度でのＬＡＮ性能である。１０Ｇｂｉｔ／ｓ市場は、キャンパス・バックボーン・ネットワークにおいて、高速になってきている。

さらに、いくつかの既存の問題は、現在のソリューションによっては解くことができない。たとえば、ＬＡＮのバンド幅は、融通がきかない方法で現在供給されており、一方、多くのユーザは異なるアプリケーションに対してスケーラブルなバンド幅を必要としている。

ＬＡＮ技術を、同じフレーム・プロトコルおよび伝送技術を介して、ＭＡＮおよびＷＡＮに継ぎ目な橋渡しすることよって、ＬＡＮ、ＭＡＮおよびＷＡＮに対する均一なアーキテクチャを構築することは、非常に有益である。

ファイバ光ネットワークの支配的な信号フォーマットは、北アメリカにおける同期標準のＳＯＮＥＴおよび至る所で使用されているＳＤＨである。この明細書において、ＳＯＮＥＴはＳＤＨを含むものと定義される。ＳＯＮＥＴは、これらのネットワークを介して、多重化、信号の挿入・抽出および一般的な伝送を可能にする。

サービスに対しては、ＳＯＮＥＴネットワークでは、ネットワーク・プロバイダがインストールされたＳＯＮＥＴ互換設備の大きいベースを使用できるので、簡単に伝送できる。これは、ＳＯＮＥＴネットワークの価値ある特徴である。また、ＳＯＮＥＴは、調整された１つの設備を介して、異なるロケーションからのトラフィックを結合して、集中させる能力を提供して、バック・ツー・バックの多重化の量を減らす。さらにより重要なことには、ネットワーク・プロバイダは、ＳＯＮＥＴの特徴である動作、管理、メンテナンスおよび供給（ＯＡＭ＆Ｐ）を使用することによって、伝送ネットワークの動作コストを減らすことができる。

１つのレートまたはフォーマットを他にマッピングすることは、よく知られている。共通の非同期伝送フォーマット（ＤＳ０、ＤＳ１、ＤＳ２、ＤＳ３等）をＳＯＮＥＴに標準マッピングすることは、ベルコアＧＲ−２３２に、詳細に記載されている。同様のマッピングは、ＳＤＨへのＥＴＳＩハイアラーキ・マッピングに対して定義される。１つの所有者のフォーマットを他のフォーマットにマッピングするように設計された光伝送設備は、市場で利用されている。たとえば、ノーテルのＦＤ−５６５は、ＤＳ３標準のフォーマットと同様に所有者のＦＤ−１３５フォーマットを運ぶことができる。

物理的なキャリア技術として、および上にリストされた効果によって、ＳＯＮＥＴは、イーサネットを運ぶための１つの選択候補と見られている。ＳＯＮＥＴの特徴およびＳＯＮＥＴ設備がインストールされたベースを利用するＳＯＮＥＴコンテナに、イーサネットを能率的にマッピングする試みはまだ行われていない。低いタイミング・ジッタおよび安いハードウェアで信号が回復できるように、ＳＯＮＥＴにイーサネット信号をマッピングする効率的な方法が必要である。

本発明の目的は、光物理層およびＬＡＮ技術を集めて高速イーサネットを提供することにある。

本発明の他の目的は、同じプロトコルおよび伝送技術を使用することによって、ＬＡＮ／キャンパス技術をＭＡＮおよびＷＡＮ技術に展開することにある。また、従来のイーサネットに対する強化策が提供される。

上記の課題を達成するため、本発明は、同期伝送コンテナ中で媒体アクセス制御ＭＡＣフレームを運ぶ方法において、所定のレートでペイロードを伝送するための同期コンテナを選択し、複数の高速ＨＳ・ＭＡＣフレームを発生し、前記ＨＳフレームを前記ペイロード中にマッピングすることを特徴とする。

また、本発明は、メッシュ・タイプ・ネットワーク内で高速ＨＳフレームをルーティングする方法において、ソース端末ステーションを識別するためのソース・アドレス、現在のパスを識別するラベルおよび宛先端末ステーションを識別するための宛先アドレスを前記ＨＳフレームに供給することを特徴とする。

好ましくは、イーサネット用の物理層キャリアとしてＳＯＮＥＴ技術を使用することによって、ネットワーク・プロバイダはＳＯＮＥＴ設備の大きな埋め込みベースを使用することを継続できる。それによって、新しい設備に対する大きな節減効果が得られる。本発明のＨＳイーサネットもまた、フレーミング、スクランブリング、整合性等のような現在のＳＯＮＥＴ機能の利益が得られる。

さらに、本発明は、ＷＡＮ、ＭＡＮおよびＬＡＮを統合することができる。このアプリケーションは、自局内（５００ｍ未満）、キャンパス（５ｋｍ未満）、地下鉄（５０ｋｍ未満）および長距離（５０ｋｍを超える）のＨＳイーサネット範囲で使用できる。

図１は本発明の一実施の形態のＯＳＩ参照モデルを示す図である。図１Ａは、ＯＳＩ参照モデルとの従来のＬＡＮ標準の関係を示し、図１Ｂは、ＯＳＩ参照モデルとのＬＡＮ関係を示す。 細いＳＯＮＥＴ ＳＴＳ−１９２ｃ信号を示す図である。 図３は本発明の一実施の形態のＭＡＣフレーム・フォーマットを示す図である。図３Ａは、ＩＥＥＥ ８０２．３によるＭＡＣフレーム・フォーマットを示し、図３Ｂは、修正ＭＡＣフレーム・フォーマットを示し、図３Ｃは、修正ＭＡＣフレームのフィールド２１の詳細を示す。 図４は、物理層中の可変長符号化を可能にするためのＭＡＣ層と物理層との関係を例示する。 ラベル切り替えの原理を示す図である。 本発明の一実施の形態のＨＳイーサネット・ネットワークの例を示す図である。 ペイロードの高いランダム化を発生するためのスクランブラを示す図である。 フレーム同期化を例示する図である。 キラーＭＡＣフレームを防止するためのスクランブラを示す図である。

図１は本発明の一実施の形態のＯＳＩ参照モデルを示す図である。図１Ａは、ＩＥＥＥ８０２．３標準に基づく、従来のＬＡＮ標準とＯＳＩ参照モデルとの関係を示す。この標準は、Ｌ１中の３つの副層を定義する。これらは、物理コーディング（ＰＣＳ）副層、物理媒体アタッチメント（ＰＭＡ）副層および物理媒体依存（ＰＭＤ）副層である。２つの互換性インタフェース、すなわち媒体依存インタフェース（ＭＤＩ）は物理層と媒体を接続し、媒体独立インタフェースは、物理層とＬ１の他の副層、すなわち物理信号副層（ＰＬＳ）とを接続する。

データ・リンク層は、また、２つの副層、すなわち、媒体アクセス制御（ＭＡＣ）副層およびＭＡＣ制御副層に分割される。

図１Ｂは、本発明の実施の形態によるＨＳイーサネットのＯＳＩ基準モデルとのＬＡＮ関係を示す。物理層は、ＷＤＭ技術２に基づく細いＳＯＮＥＴ層４であって、転送機能に関する動作を行う。ＳＯＮＥＴ層４は、フレーミング／設計、スクランブリング、パリティ・チェック、フォワード・エラー訂正（ＦＥＣ）、トラフィックの保護を実行して、ペイロード・タイプ、サービスの品質等をモニタする。ＷＤＭ層２は、ＯＴＮ（ＩＴＵ−Ｔ・ＳＧ１５の関数によって定義される光転送ネットワーク）、ＯＣＨ（光チャネル、光信号対ノイズ比（ＯＴＮ）中の３つの副層の第１の副層）に関係があり、およびトレース、ＯＳＮＲ、保護およびペイロード・タイプに関係がある。また、データ通信チャネルは、物理層で提供される。

ポイント・ツー・ポイントおよびネットワーク・アプリケーションに対して重要である機能は、データ・リンク層の異なる副層に割当てられる。すなわち、ＭＡＣ副層は、ポイント・ツー・ポイント副層６およびネットワーク副層８にさらに分割される。ポイント・ツー・ポイント副層６は、ＭＡＣフレーム設計、ヘッダ・チェック発生、ペイロード・スクランブリング、ペイロード・タイプおよびＦＥＣ、フレームのポイント・ツー・ポイント管理、動作状態報告およびエラー報告に関係する。ネットワーク副層８は、リンク・アドレス指定、フロー・ルーティング、バッファ管理、キュー・スケジューリングおよび輻輳管理に関係する。

図２は、本発明の実施の形態のＨＳイーサネット用の細いＳＯＮＥＴ・ＳＴＳ−Ｎｃコンテナを示す。ＳＯＮＥＴ標準ＡＮＳＩ・Ｔ１．１０５およびベルコアＧＲ−２５３−ＣＯＲＥは、物理インタフェース、光キャリア（ＯＣ）信号として知られる光ライン・レート、フレーム・フォーマットおよびＯＡＭ＆Ｐプロトコルを定義する。光／電気変換は、ＳＯＮＥＴネットワークの周辺で行われ、そこでは、光信号は同期伝送信号（ＳＴＳ）と呼ばれる標準電気フォーマットに変換される。これは光信号と等価である。すなわち、ＳＴＳ信号はそれぞれの光キャリアによって運ばれ、この光キャリアは、それが運ぶＳＴＳに従って定義される。したがって、ＳＴＳ−１９２信号は、ＯＣ−１９２光信号によって運ばれる。

ＳＴＳ−１フレームは、９０列×９行のバイトから成り、フレーム長は、１２５マイクロ秒である。フレームは、３列×９行のバイトを占め伝送オーバヘッド（ＴＯＨ：Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｏｖｅｒｈｅａｄ）および８７列×９行のバイトを占める同期ペイロード・エンベロープ（ＳＰＥ）を有する。ＳＰＥの最初の行は、パス・オーバヘッド・バイトで占められる。このように、ＳＴＳ−１は、５１．８４０Ｍｂ／ｓのビットレートを有する。

より高速のＳＴＳ−Ｎは、ＳＯＮＥＴ挿入／抽出マルチプレクサを使用して、低速の多重化された支流によって、構成される。ここで、Ｎ＝１、３、６、・・・１９２またはそれ以上である。ＳＴＳ−Ｎ信号は、インタリーブされたＮ個のＳＴＳ−１信号によって得られ、それはエンベロープ内に分離して整列される。ＳＴＳ−Ｎは、各支流の全てのＮ個のＴＯＨで作られたＴＯＨと、各々がそれ自身のＰＯＨを有する支流の全てのＮ個のＳＰＥで作られた１つのＳＰＥを有する。各支流は、各々が異なる宛先を有する異なるペイロードを運ぶことができる。

いくらかのサービスは、それらがより高速で伝送されるとき、ＳＴＳ−１より多くを要求する。これらのサービスは、ＳＴＳ−Ｎｃ信号（ｃは連結を示す）中で送信される。

図２は、ＴＯＨ１０、エンベロープＳＴＳ−Ｎｃ・ＰＥ１２およびＰＯＨ１４を示す。ＳＴＳ−Ｎｃ信号へのＳＴＳ−１は、インタリーブされるのでなく、一緒に保持される。ＳＴＳ−Ｎｃ信号の全エンベロープは、ルーティングされ、多重化され、Ｎ個の各エンティティとしてよりむしろ単一のエンティティとして伝送される。Ｎ要素に対するＴＯＨおよびＳＰＥの開始は全て整列される。その理由は、同じクロックによって、全ての要素は同じソースによって発生されるからである。連結された信号中の最初のＳＴＳ−１は、ＰＯＨ１４の１つの組を運び、その全てはＳＴＳ−Ｎに対して必要とされる。ＴＯＨフィールドは、３列×９行×Ｎバイトを有する、ＰＯＨは、たとえば、９列バイトを占め、ペイロードは、８７個の（Ｎ／３−１）列×９行×（Ｎ−１）バイトを占める。たとえば、ＳＴＳ−１９２ｃペイロード容量は、９，５８４，６４０Ｇｂ／ｓである。

最近、ＳＯＮＥＴでは、ＴＯＨはより単純な構造へ展開した。それは「細いＳＯＮＥＴ」として知られている。細いＳＯＮＥＴのＴＯＨは、付随するペイロード中のデータにとって必須であるＯＡＭ＆Ｐ情報だけを運ぶ。

図２は、本発明の実施の形態の細いＳＴＳ−１９２ｃのためのＴＯＨおよびＰＯＨのバイト割当てを示す図である。バイトＡ１とＡ２によって運ばれるフレーミング情報は、ペイロード（バイトＨ１−Ｈ３）の始めに関する情報を有する。ＢＩＰ−８（バイトＢ１−Ｂ３）によって提供されるエラー情報もまた保存され、フォワード・エラー訂正（ＦＥＣ）バイトも図に示すように供給される。最初のＦＥＣ情報が一例として示されが、他のＴＯＨバイト・ロケーションも可能である。

また、ＨＳイーサネットがＳＯＮＥＴの保護切り替え能力を利用できるように、自動保護切り替え（ＡＰＳ）バイトＫ１およびＫ２を有する。

未定義のオーバヘッド・バイトは×印の長方形として示される。一方、定義されているが必ずしも使用されないバイトは３本の縦線を有する長方形で示される。

本発明の実施の形態によれば、イーサネット・フレーム１６は、細いＳＯＮＥＴ ＳＴＳ−Ｎｃ・ＳＰＥ１２にマッピングされる。図２は、可変長フレーム１６−１から１６−７を示し、また、後に図８と関連して後述するように、同期シーケンス１７も示している。

細いＳＯＮＥＴ組合せの上のＨＳイーサネットは、多くの理由から有利である。ＯＣ−１９２ＳＯＮＥＴのラインレートは９．９５３２８０Ｇｂｓであり、それはほとんど１０Ｇｂｓである。それにもかかわらず、ＯＣ−１９２の例は、光ネットワークの現在の生成に適切である。本発明はＳＴＳ−１９２ラインレートに限られていないので、このマッピングは他のＳＯＮＥＴレートにも適用できる。将来の世代は、ＳＯＮＥＴ（４×）ステップに拡大されるであろう。

他の利益は、オーバヘッド（ＯＨ）サイズが他の利用できる技術と比較して小さいということである。細いＳＯＮＥＴ全体のＯＨ使用は、約３．７％である。他のラインエンコーディング計画は、典型的には、より多くのオーバヘッドを有する。たとえば、１ＧＢイーサネットで使用される８Ｂ／１０Ｂは、２５％のＯＨを有する。細いＳＯＮＥＴの使用がこの点から有利であることは明らかである。

さらに、多数の利益は、ＳＯＮＥＴフォーマットを使用することによって生じる。第１に、これは既存の長距離ＷＡＮネットワークとの互換性を維持でき、それは結果として単純なＷＡＮ−ＬＡＮ統合になる。たとえば、長距離３Ｒリピータの大きなインストールされたベースがある。それはＳＯＮＥＴフレームの周波数とフォーマットに敏感である。３Ｒリピータは、そこを通過する信号を再形成、再生成、再タイミングする電子的なリピータである。もしＳＯＮＥＴフォーマットが使用される場合には、これらの３ＲリピータはＨＳイーサネット中で使用できる。

細いＳＯＮＥＴを使用することによって、長い距離および短い距離のいずれに対しても、シリアライザ／デ・シリアライザ、発振器、光送受信機のような市販の部品を利用できる。

また、ＳＯＮＥＴライン周波数、フレーム・フォーマットおよびセクション・オーバヘッドを保持することによって、既存の伝送ネットワークとのＨＳイーサネット互換性が可能になる。ＳＯＮＥＴ ＬＯＨおよびＰＯＨを有することによって、将来は、ＨＳイーサネットがより高速ＳＯＮＥＴ信号（たとえばＯＣ−７６８）上の支流として動作できるようになる。さらに、ＳＯＮＥＴ伝送周波数およびフレーム・オーバヘッドを保持することによって、中間にスイッチがない単一のＷＤＭ周波数の上でＨＳイーサネットを運ぶことが可能となる。

図１Ｂに戻って、物理媒体アタッチメント副層ＰＭＡは、本発明のＰＯＨ、ＬＯＨ、ＳＯＨを加えて、１次多項式のＰ１を使用してフレームのスクランブルを実行する。物理コーディング副層ＰＣＳは、ＰＭＡスクランブラをエンコードする「キラーＭＡＣフレーム」を防ぐために、第２の多項式Ｐ２を使用してフレームのスクランブルを実行する。ＰＣＳは、その後、ヘッダ・エラー・チェック（ＨＥＣ）生成および埋め込みを実行する。

スクランブルされた符号化は、ＮＲＺと等価なライン・エンコード効率を提供する。スクランブルされたライン符号化を使用する他の利益は、ＯＨが非常に低いパーセント（ほぼ０％）である。したがって、グループ・コード（たとえばギガビット・イーサネット８Ｂ／１０Ｂに対して２５％のＯＨ）の距離と比較して非常に大きな光距離を有する。スクランブルされたライン符号化の不利な点は、ＤＣバランスが数ビットの期間にわたって非ゼロであるかもしれないということである。ＤＣバランスは、多項式Ｐ１を選ぶことによって維持される：
Ｐ１＝ｘ⁷＋ｘ⁶＋１
Ｐ１ビットシーケンスをコード化するキラーＭＡＣフレームは、多項式Ｐ２を使用してＰＣＳ中の全てのＭＡＣフレームをスクランブルすることによって防ぐことができる：
Ｐ２＝ｘ⁴³＋１
図３は本発明の一実施の形態のＭＡＣフレーム・フォーマットを示す図である。図３Ａは、ＩＥＥＥ ８０２．３標準に従ったＭＡＣフレーム・フォーマットを示す。ＭＡＣフレームは、プリアンブル・フィールド１、スタート・フレーム・デリミタ（ＳＤＦ）３、宛先アドレスフィールド（ＤＡ）５、ソース・アドレス・フィールド（ＳＡ）７、長さタイプ・フィールド９、データおよびパッド・フィールド１１、１３およびフレーム・チェック・シーケンス・フィールド（ＦＣＳ）１５からなる。周期的な冗長検査は、送受信アルゴリズムによって使用され、ＦＣＳフィールド１５に対する値を発生する。これは、プリアンブルを除いて、他のフィールドの内容の関数として計算される。

図３Ｂは、本発明の実施の形態の修正ＭＡＣフレーム・フォーマットを示す。図３Ａとの違いは、２１および２３に示すように、ＭＡＣフレームに対するＳＦＤプリアンブルの代わりに８バイトの長さ／タイプのプリアンブルを定義することにある。一方、フィールド２１はフレーム長を与え、それは次のフレームの始めを決定するために用いられる。タイプ・フィールド２３は、フレームがデータを含むか否かを示し、アイドルであるかまたは管理／制御データを含む。制御フレームは、データとアイドル・フレーム間に置くことができ、管理のための特別な文字コードの代わりに使うことができる。

図３Ｃは、修正ＭＡＣフレームのフィールド２１の詳細を示す。長さサブフィールド２１２は、フレームの長さを示す。生存時間（ＴＴＬ）として定義されるサブフィールド２１３は、フレームのネットワーク・ルーピングを制限するために用いられる。ラベルと呼ばれるサブフィールド２１４は、サービスおよびサービスへのパスを示す。パー・ホップ・ビヘイビア（ＰＨＢ）と呼ばれるサブフィールド２１５は、サービスの品質がバッファ管理のために使用されることを示す。輻輳通知（ＣＮ）と呼ばれるサブフィールド２１６は、バッファ・オーバロード通知のために使用される。

８０２．３ＭＡＣフレームの他の違いは、図３Ｂの２５に示すように、物理層でのフレーム中のヘッダ・エラー・チェック（ＨＥＣ）フィールドが追加されていることである。

スクランブル・ライン符号化では利用されないフレーム・デリミッタが、フィールド２５中のＨＥＣチェック・アルゴリズムを使用して提供される。それは、予測可能なサイズを有する最低のライン・オーバヘッド・アルゴリズムであり、フレーム不整合の可能性が低い。ＨＥＣシーケンスの多くのマッチングを作ることは、フレーム不整合の可能性を低下させる。

ＭＡＣ層は、物理層に置かれ、物理層中での可変長符号化を可能にする。これは、図４に概略的に示される。物理層での送信が可能なときに、ＴＸ＿ＲＤＹ信号がＭＡＣ層に通知される。

図３Ｂおよび３Ｃに示すように、各ＨＳイーサネット・フレームは、３倍アドレス、すなわち、４８のビット・ソース・アドレス７、４８ビット宛先アドレス５、および２４ビット・ラベル・フィールド２１４を含む。ラベル・フィールド２１４は、マルチポイント・ツー・ポイント、ポイント・ツー・ポイントおよびポイント・ツー・マルチポイントのパス・タイプを識別することが可能である。図５および図６は、ラベル切り替えの原理を例示する。

ＨＳイーサネット・ネットワークは、ラベル交換ルータ５２および５３を含み、このラベル交換ルータは、ネットワーク中のソースと宛先間の自由パスを識別して、宛先ＩＰアドレスをラベル値に翻訳する。ラベル・スイッチ５１は、ラベルを調べて、それをラベル／ポートのリスト、一般的には、新しいラベル値と比較して、フレームを対応するポートへ送出する。ラベル値の割り当ては、設備を介して、または制御平面プロトコルを介して自動的に行われる。

図６は、本発明の実施の形態のＨＳイーサネット・ネットワークの例を示す。ネットワークは、端末ステーション３１および３２、スイッチ５１、５４、５５、５６、５７、５８およびラベル切り替えルータ５２、５３、３５、３６、３７から構成される。ネットワーク中のリンクタイプには、実線で示される端末ステーションと端末ステーション間のリンク４１および４２、不均等２重線で示されるＬＳＲとラベル・スイッチ間のリンク４３、４４、２重線で示されるラベル・スイッチとラベル・スイッチ間のリンク４５がある。

図６は、また、ほぼ４００Ｋｍより長いスパン上で供給される３Ｒ再生器５９を示す。ＬＲＳまたはＬＳステーションは、送信方向に対して、Ｐ２を用いたＭＡＣフレームのスクランブル、ＨＥＣ生成および埋め込み、スクランブルされたＭＡＣフレームの細いＳＯＮＥＴエンベロープへのマッピング、Ｐ１を用いたスクランブル、およびネットワークを介した伝送を実行する。逆の動作は、受信方向に対して実行される。

スクランブルは上述のＰ１およびＰ２を使用して実行される。Ｐ２は全ＭＡＣフレームに加えられる。一方、Ｐ１はＳＯＮＥＴ標準毎にセクション信号に加えられる。多項式Ｐ１は、スクランブルされない同期シーケンスを送ることによって、規則的な間隔で同期される。Ｐ１は、各同期フレームの初めに再開される。Ｐ２スクランブラは、自己同期である。それは、４３個のスクランブルされたデータ・ビットだけが同期を行うために必要である。

図７は、多項式Ｐ１を生成するスクランブラ６０を示す。クロックは７つのフリップフロップ１８−１から１８−７でラッチされる。その結果、フリップフロップ１８−７の入力信号はｘ⁶であり、１８−７の出力信号はｘ⁷である。第１のＸＯＲ１９はフリップフロップ１８−１にフィードバックを供給する。このフリップフロップ１８−１は、Ｄ入力上にｘ⁶とｘ⁷の排他論理和を受信する。第２のＸＯＲ２０は、入力データおよびＰ１を受信して、スクランブルされた出力データを供給する。

スクランブル同期は、図２に示すように、ＳＯＨ中のＡ１，Ａ２バイトによって、アン・スクランブルされた同期ストリングを周期的に送ることによって、送信機から受信機に送られる。各同期ストリングは、前のストリング「同期」からの送信機バイト中の固定距離である。受信機は、「同期」シーケンスの終わりで１１１１１１１に再設定することによって、Ｐ１スクランブラ６０を同期させる。受信機は、ＰＣＳまでのデータを通過させる前に、データストリームから「同期」ストリングを除去する。

ＰＣＳは、前のバイトを用いて、１６ビットＣＲＣ（ＨＥＣ）を繰り返しマッチングさせることによって、ＭＡＣフレーム同期を行う。この状態マシーンは、図８に示される。ＨＥＣマッチングを検索している間に、システムはハント状態にある。ＨＥＣマッチングのときに、状態は予備同期状態へ遷移する。もし次のＨＥＣマッチングが起こらない場合、状態はハント状態に戻る。もし次のマッチングが起こる場合、状態は同期へ遷移する。そこでは、いくらかのＨＥＣビット・エラーが許容される。

図９は、Ｐ２を使用して、キラーＭＡＣフレームを防ぐためのスクランブラ７０を示す。このスクランブラは、第２の多項式のＰ２を供給する４３ビット・シフトレジスタ６１および入力データとシフトレジスタ６１の出力との排他論理和を取って出力データを得るＸＯＲ６２から構成される。上記のように、これは、Ｐ１を符号化するキラーＭＡＣフレームを防ぐために使用される。これは、自己同期多項式であり、フレーム同期化の後適用される。

本発明は特定の実施の形態に関して記載されているが、本発明の範囲を逸脱することなく、当業者による更なる変更および改良が添付の請求項の範囲内で行うことができる。

以上の実施例を含む実施形態に関し、更に、以下の項目を開示する。

（１）同期伝送コンテナ中で媒体アクセス制御ＭＡＣフレームを運ぶ方法において、
所定のレートでペイロードを伝送するための同期コンテナを選択し、
複数の高速ＨＳ・ＭＡＣフレームを発生し、
前記ＨＳフレームを前記ペイロード中にマッピングすることを特徴とする媒体アクセス制御ＭＡＣフレームを運ぶ方法。

（２）（１）に記載の方法において、
前記同期コンテナは、減少サイズの伝送オーバヘッド（ＴＯＨ）を含むＳＯＮＥＴ／ＳＤＨキャリアであることを特徴とする媒体アクセス制御ＭＡＣフレームを運ぶ方法。

（３）（２）に記載の方法において、
前記ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨキャリアは、細いＳＴＳ−１９２ｃ／ＳＴＭ６４ｃであることを特徴とする媒体アクセス制御ＭＡＣフレームを運ぶ方法。

（４）（２）に記載の方法において、
前記減少サイズのＴＯＨは、前記ペイロードに対して保護切り替えが可能なＡＰＳバイトを含むことを特徴とする媒体アクセス制御ＭＡＣフレームを運ぶ方法。

（５）（２）に記載の方法において、
前記減少サイズのＴＯＨは、伝送セクションをモニタするためのセクションおよびラインＢＩＰ−８バイト、およびエラー用の伝送線を含むことを特徴とする媒体アクセス制御ＭＡＣフレームを運ぶ方法。

（６）（２）に記載の方法において、
前記減少サイズのＴＯＨは、前記同期コンテナの始めを示すフレーミング・バイトおよび前記ペイロードの始めを示すためのポインタ・バイトを含むことを特徴とする媒体アクセス制御ＭＡＣフレームを運ぶ方法。

（７）（２）に記載の方法において、
前記減少サイズのＴＯＨは、フォワード・エラー訂正ＦＥＣバイトを含むことを特徴とする媒体アクセス制御ＭＡＣフレームを運ぶ方法。

（８）（３）に記載の方法において、
ＨＳフレームを発生する前記ステップは：
リンク層ＨＳフレームを発生し、そこでイーサネット（登録商標）フレームのプリアンブルおよびスタート・フレーム・デリミタ・フィールドは、長さおよびタイプのフィールドに対して使用され、
ヘッダ・エラー・チェックＨＥＣフィールドを前記リンク層ＨＳフレームに追加することによって、物理層ＨＳフレームを供給することを特徴とする媒体アクセス制御ＭＡＣフレームを運ぶ方法。

（９）（８）に記載の方法において、
前記タイプ・フィールドは、データ・フレーム、アイドル・フレームおよび管理／制御フレームとして前記ＨＳフレームに資格を与えることを特徴とする媒体アクセス制御ＭＡＣフレームを運ぶ方法。

（１０）（８）に記載の方法において、
前記長さフィールドは：
前記ＨＳフレームの長さを示す長さサブフィールドと、
誤りの場合に前記ＨＳフレームのルーピングを制限するための生存時間サブフィールドと、
サービスと前記サービスへのパスを示すためのラベル・サブフィールドと、
前記データに対するサービスの品質を示すパー・ホップ・ビヘイビア・フィールドと、
輻輳通知サブフィールドと
を有することを特徴とする媒体アクセス制御ＭＡＣフレームを運ぶ方法。

（１１）（１）に記載の方法において、
前記ペイロードと第１の多項式とをスクランブルしてスクランブル・ペイロードを供給し、
そこで、ゼロおよび１ビットは、ＤＣバランスのために一様に分布されることを特徴とする媒体アクセス制御ＭＡＣフレームを運ぶ方法。

（１２）（８）に記載の方法において、
マッピングのための前記ステップは、前記第１の多項式を符号化する全てのシーケンスを殺すために、第２の多項式を使用して前記ＨＳフレームをスクランブルすることを特徴とする媒体アクセス制御ＭＡＣフレームを運ぶ方法。

（１３）（１１）に記載の方法において、
さらに同期シーケンスを使用して、規則的な間隔で前記第１の多項式を同期化させることを特徴とする媒体アクセス制御ＭＡＣフレームを運ぶ方法。

（１４）（１３）に記載の方法において、
前記第２の多項式は、自動同期することを特徴とする媒体アクセス制御ＭＡＣフレームを運ぶ方法。

（１５）メッシュ・タイプ・ネットワーク内で高速ＨＳフレームをルーティングする方法において、
ソース端末ステーションを識別するためのソース・アドレス、現在のパスを識別するラベルおよび宛先端末ステーションを識別するための宛先アドレスを前記ＨＳフレームに供給することを特徴とする高速ＨＳフレーム・ルーティング方法。

（１６）（１４）に記載の方法において、
前記ラベルは、マルチポイント・ツー・マルチポイント、ポイント・ツー・ポイントおよびポイント・ツー・マルチポイントのパス・タイプの１つを識別することを特徴とする高速ＨＳフレーム・ルーティング方法。

（１７）端末ステーションのメッシュ・タイプ・ネットワーク内で高速ＨＳフレームをルーティングするためのメッシュ・タイプ・ネットワーク用ノードにおいて、
２つの端末ステーション間で識別されたフリー・パスに従って、宛先ＩＰアドレスをソース・ラベル値に翻訳するためのソース・ラベル交換ルータと、
前記識別されたフリー・パスに従って、ソースＩＰアドレスを宛先ラベル値に翻訳するための宛先ラベル交換ルータと、
前記ソース・ラベル値とラベル・ポートのリストとを比較して、対応するポートに前記ＨＳフレームを送るためのラベル・スイッチとを備えたことを特徴とするメッシュ・タイプ・ネットワーク用ノード。

（１８）メッシュ・タイプ用の送信端末ステーションにおいて、
ソース・アドレス、宛先アドレスおよびラベル・フィールドを含むＨＳフレームを発生する手段と、
前記ＨＳフレームと第２の多項式とをスクランブルしてスクランブルＨＳフレームを発生する手段と、
ヘッダ・エラーチェック・シーケンスＨＥＣを発生し、それを前記スクランブルＨＳフレームに埋め込む手段と、
伝送オーバヘッド・フィールドＴＯＨおよびペイロード・フィールドを含む同期コンテナを選択する手段と、
前記のスクランブルＨＳフレームを前記ペイロード・フィールドにマッピングする手段と、
前記ペイロード・フィールドの内容とＤＣバランスに対する第１の多項式とをスクランブルする手段と、
前記ソース・アドレス、宛先アドレスおよびラベル・フィールドに従って、前記同期コンテナをネットワーク上で送信する手段と
を備えたことを特徴とするメッシュ・タイプ用送信端末ステーション。

Claims (4)

1. メッシュ・タイプ・ネットワーク内で高速ＨＳフレームをルーティングする方法において、
   ソース端末ステーションを識別するためのソース・アドレス、現在のパスを識別するラベルおよび宛先端末ステーションを識別するための宛先アドレスを前記ＨＳフレームに供給することを特徴とする高速ＨＳフレーム・ルーティング方法。
2. 請求項１に記載の方法において、
   前記ラベルは、マルチポイント・ツー・マルチポイント、ポイント・ツー・ポイントおよびポイント・ツー・マルチポイントのパス・タイプの１つを識別することを特徴とする高速ＨＳフレーム・ルーティング方法。
3. 端末ステーションのメッシュ・タイプ・ネットワーク内で高速ＨＳフレームをルーティングするためのメッシュ・タイプ・ネットワーク用ノードにおいて、
   ２つの端末ステーション間で識別されたフリー・パスに従って、宛先ＩＰアドレスをソース・ラベル値に翻訳するためのソース・ラベル交換ルータと、
   前記識別されたフリー・パスに従って、ソースＩＰアドレスを宛先ラベル値に翻訳するための宛先ラベル交換ルータと、
   前記ソース・ラベル値とラベル・ポートのリストとを比較して、対応するポートに前記ＨＳフレームを送るためのラベル・スイッチとを備えたことを特徴とするメッシュ・タイプ・ネットワーク用ノード。
4. メッシュ・タイプ用の送信端末ステーションにおいて、
   ソース・アドレス、宛先アドレスおよびラベル・フィールドを含むＨＳフレームを発生する手段と、
   前記ＨＳフレームと第２の多項式とをスクランブルしてスクランブルＨＳフレームを発生する手段と、
   ヘッダ・エラーチェック・シーケンスＨＥＣを発生し、それを前記スクランブルＨＳフレームに埋め込む手段と、
   伝送オーバヘッド・フィールドＴＯＨおよびペイロード・フィールドを含む同期コンテナを選択する手段と、
   前記のスクランブルＨＳフレームを前記ペイロード・フィールドにマッピングする手段と、
   前記ペイロード・フィールドの内容とＤＣバランスに対する第１の多項式とをスクランブルする手段と、
   前記ソース・アドレス、宛先アドレスおよびラベル・フィールドに従って、前記同期コンテナをネットワーク上で送信する手段と
   を備えたことを特徴とするメッシュ・タイプ用送信端末ステーション。

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