JP2015530767A - 通信システム、制御装置、制御方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】制御装置の経路制御機能の向上。【解決手段】通信システムは、第１の階層のネットワークに対する設定要求に応じて、前記第１の階層のネットワークに属する通信ノードの設定を変更して、前記第１の階層のネットワークを用いて構成される第２の階層のネットワークトポロジを変更する第１の制御部と、前記変更後の第２の階層ネットワークトポロジを用いて、前記第２の階層のネットワークに属する通信ノードの設定を変更する第２の制御部と、を含む。【選択図】図１

Description

（関連出願についての記載）
本発明は、日本国特許出願：特願２０１２−２１７８５３号（２０１２年９月２８日出願）の優先権主張に基づくものであり、同出願の全記載内容は引用をもって本書に組み込
本発明は、通信システム、制御装置、制御方法及びプログラムに関し、特に、通信ノードを集中制御する制御装置を有する通信システム、制御装置、制御方法及びプログラムに関する。

近年、オープンフロー（ＯｐｅｎＦｌｏｗ）という技術が提案されている（非特許文献１、２参照）。オープンフローは、通信をエンドツーエンドのフローとして捉え、フロー単位で経路制御、障害回復、負荷分散、最適化を行うものである。非特許文献２に仕様化されているオープンフロースイッチは、オープンフローコントローラとの通信用のセキュアチャネルを備え、オープンフローコントローラから適宜追加または書き換え指示されるフローテーブルに従って動作する。フローテーブルには、フロー毎に、パケットヘッダと照合するマッチ条件（Ｍａｔｃｈ Ｆｉｅｌｄｓ）と、フロー統計情報（Ｃｏｕｎｔｅｒｓ）と、処理内容を定義したインストラクション（Ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓ）と、の組が定義される（非特許文献２の「４．１ Ｆｌｏｗ Ｔａｂｌｅ」の項参照）。

例えば、オープンフロースイッチは、パケットを受信すると、フローテーブルから、受信パケットのヘッダ情報に適合するマッチ条件（非特許文献２の「４．３ Ｍａｔｃｈ Ｆｉｅｌｄｓ」参照）を持つエントリを検索する。検索の結果、受信パケットに適合するエントリが見つかった場合、オープンフロースイッチは、フロー統計情報（カウンタ）を更新するとともに、受信パケットに対して、当該エントリのインストラクションフィールドに記述された処理内容（指定ポートからのパケット送信、フラッディング、廃棄等）を実施する。一方、検索の結果、受信パケットに適合するエントリが見つからなかった場合、オープンフロースイッチは、セキュアチャネルを介して、オープンフローコントローラに対してエントリ設定の要求、即ち、受信パケットを処理するための制御情報の送信要求（Ｐａｃｋｅｔ−Ｉｎメッセージ）を送信する。オープンフロースイッチは、処理内容が定められたフローエントリを受け取ってフローテーブルを更新する。このように、オープンフロースイッチは、フローテーブルに格納されたエントリを制御情報として用いてパケット転送を行う。

特許文献１には、光パス確立手段を備え、外部ＩＰネットワークを光ネットワークに接続する複数の光エッジルータと、光エッジルータ間を光パスで接続するために光パス単位でのスイッチング手段を備える複数の光クロスコネクト装置から構成される光ネットワークシステムが開示されている。

国際公開第２００４／０７１０３３号

Ｎｉｃｋ ＭｃＫｅｏｗｎほか７名、"ＯｐｅｎＦｌｏｗ： Ｅｎａｂｌｉｎｇ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ ｉｎ Ｃａｍｐｕｓ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ"、［ｏｎｌｉｎｅ］、［平成２４（２０１２）年７月１３日検索］、インターネット〈URL:http://www.openflow.org/documents/openflow-wp-latest.pdf〉 "ＯｐｅｎＦｌｏｗ Ｓｗｉｔｃｈ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ" Ｖｅｒｓｉｏｎ １．１．０ Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ （Ｗｉｒｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ ０ｘ０２）、［ｏｎｌｉｎｅ］、［平成２４（２０１２）年７月１３日検索］、インターネット〈URL:http://www.openflow.org/documents/openflow-spec-v1.1.0.pdf〉

なお、上記特許文献及び非特許文献の各開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。以下の分析は、本発明によって与えられたものである。特許文献１の光クロスコネクト装置及び光エッジルータに、非特許文献１、２のオープンフロースイッチ相当の機能を持たせることで、きめ細かい粒度で経路制御を行いうる光ＩＰネットワークを構築することができる。

このとき、制御装置が適切に通信ノードの制御を行うためには、これら通信ノード間の論理的なネットワークトポロジを把握する必要がある。上記論理的なネットワークトポロジは、光クロスコネクト装置等の保守・点検による停止、帯域不足によるパスの新設等によっても変更しうる。

しかしながら、非特許文献１、２のオープンフローコントローラ自体は、上記論理的なネットワークトポロジの変更を検出する機能を持たないため、ネットワーク管理者等がその都度、論理的なネットワークトポロジの変化をオープンフローコントローラに与える必要があり、管理上、大きな負担となる可能性がある。

その他例えば、ＯＳＰＦ（Ｏｐｅｎ Ｓｈｏｒｔｅｓｔ Ｐａｔｈ Ｆｉｒｓｔ）やＢＧＰ（Ｂｏｒｄｅｒ Ｇａｔｅｗａｙ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）等のルーティングプロトコルを利用して、隣接する通信ノード間で情報交換を行わせて、ネットワークトポロジを把握する方法が考えられるが、余計なトラヒックを発生させてしまうという問題点がある。

上記した問題点は、光ＩＰネットワーク固有のものではなく、上位階層のネットワークと、下位階層のネットワークとがそれぞれ独立して管理、制御されるネットワークに共通する問題点である。

本発明は、非特許文献１、２のオープンフローコントローラに代表される制御装置の経路制御機能の向上に貢献できる通信システム、通信装置、制御装置、通信装置の制御方法及びプログラムを提供することを目的とする。

第１の視点によれば、第１の階層のネットワークに対する設定要求に応じて、前記第１の階層のネットワークに属する通信ノードの設定を変更して、前記第１の階層のネットワークを用いて構成される第２の階層のネットワークトポロジを変更する第１の制御部と、前記変更後の第２の階層のネットワークトポロジを用いて、前記第２の階層のネットワークに属する通信ノードの設定を変更する第２の制御部と、を含む通信システムが提供される。

第２の視点によれば、第１の階層のネットワークに対する設定要求に応じて、前記第１の階層のネットワークに属する通信ノードの設定を変更して、前記第１の階層のネットワークを用いて構成される第２の階層のネットワークトポロジを変更する第１の制御部と、前記変更後の第２の階層のネットワークトポロジを用いて、前記第２の階層のネットワークに属する通信ノードの設定を変更する第２の制御部と、を含む制御装置が提供される。

第３の視点によれば、第１の階層のネットワークに対する設定要求に応じて、前記第１の階層のネットワークに属する通信ノードの設定を変更して、前記第１の階層のネットワークを用いて構成される第２の階層のネットワークトポロジを変更する第１の制御部と、前記第２の階層のネットワークに属する通信ノードの設定を変更する第２の制御部と、を含む制御装置において、前記第２の制御部又はユーザからの要求に応じて、前記第１の階層のネットワークに属する通信ノードの設定を変更して前記第２の階層のネットワークトポロジを変更するステップと、前記変更後の第２の階層のネットワークトポロジを用いて、前記第２の階層のネットワークに属する通信ノードの設定を変更するステップと、を含む通信システムの制御方法が提供される。本方法は、第１、第２の階層のネットワークに属する通信ノードを制御する制御装置という、特定の機械に結びつけられている。

第４の視点によれば、第１の階層のネットワークに対する設定要求に応じて、前記第１の階層のネットワークに属する通信ノードの設定を変更して、前記第１の階層のネットワークを用いて構成される第２の階層のネットワークトポロジを変更する第１の制御部と、前記第２の階層のネットワークに属する通信ノードの設定を変更する第２の制御部と、を含む制御装置を構成するコンピュータに、前記第２制御部又はユーザからの要求に応じて、前記第１の階層のネットワークに属する通信ノードの設定を変更して前記第２の階層のネットワークトポロジを変更する処理と、前記変更後の第２の階層のネットワークトポロジを用いて、前記第２の階層のネットワークに属する通信ノードの設定を変更する処理と、を実行させるプログラムが提供される。なお、このプログラムは、コンピュータが読み取り可能な（非トランジエントな）記憶媒体に記録することができる。即ち、本発明は、コンピュータプログラム製品として具現することも可能である。

本発明によれば、制御装置の経路制御機能の向上、とりわけ、論理的なネットワークトポロジの変化に応じた経路制御機能の向上に貢献することが可能となる。

本発明の一実施形態の構成を示す図である。 本発明の一実施形態の動作を説明するための図である。 本発明の第１の実施形態の制御装置の構成を示す図である。 本発明の第１の実施形態の制御装置に保持される下位層トポロジ（物理トポロジ）を説明するための図である。 本発明の第１の実施形態の制御装置に保持される上位層トポロジ（論理トポロジ）を説明するための図である。 本発明の第１の実施形態の制御装置が下位層の通信ノードに設定する制御情報の一例を示す図である。 本発明の第１の実施形態の制御装置に保持されるパケット処理ポリシを説明するための図である。 本発明の第１の実施形態の制御装置が上位層の通信ノードに設定する制御情報の一例を示す図である。 本発明の第１の実施形態の制御装置の動作（下位層の装置停止要求）を表したフローチャートである。 本発明の第１の実施形態の制御装置の動作（下位層の状況に基づくパス最適化）を表したフローチャートである。 図１０のステップＳ１０１、Ｓ１０２を説明するための図である。 図１０のステップＳ１０４を説明するための図である。

はじめに本発明の一実施形態の概要について図面を参照して説明する。なお、この概要に付記した図面参照符号は、理解を助けるための一例として各要素に便宜上付記したものであり、本発明を図示の態様に限定することを意図するものではない。

本発明は、その一実施形態において、図１に示すように、第１の階層のネットワーク９１に属する通信ノードを制御する第１制御部１２と、第１制御部１２によって構築されたネットワークトポロジ（図１の論理トポロジ３０Ａ）を参照して、第１の階層のネットワークを用いて構成される第２の階層のネットワーク９２に属する通信ノードを制御する第２制御部２２と、を含む通信システムにて実現できる。

より具体的には、第１制御部１２は、要求受付部１１を介して、第２制御部２２又はユーザからの要求に応じて、第１の階層のネットワーク９１に属する通信ノードの設定を変更して、前記第１の階層のネットワークを用いて構成される第２の階層のネットワークトポロジ（論理トポロジ）を変更する。第２制御部２２は、変更後の第２の階層のネットワークトポロジ（論理トポロジ）を用いて、第２の階層のネットワーク９２に属する通信ノードの設定を変更する。

例えば、図２に示したように、ユーザからの帯域追加要求を受けると、第１制御部１２は、図１の状態においてアイドル状態にあった通信ノードに制御情報を設定し、新規パスを追加する。第２制御部２２は、前記新規パスの追加後の第２の階層のネットワークトポロジを用いて、第２の階層のネットワーク９２のホスト間の経路の張替え、フローの分散等を実施する。

以上により、制御装置の経路制御機能の向上、とりわけ、論理的なネットワークトポロジの変化に応じた経路制御機能の向上が実現される。

［第１の実施形態］
続いて、本発明を光ＩＰネットワークに適用した第１の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図３は、本発明の第１の実施形態の制御装置の構成を示す図である。図３を参照すると、波長処理ポリシ解析部１１１と、下位層トポロジ（物理トポロジ）データベース（以下、データベースは「ＤＢ」と記す。）１１２と、波長制御情報生成部１１３と、波長制御情報ＤＢ（光パスＤＢ）１１４と、波長制御情報設定部１１５と、下位層ネットワーク状況取得部（以下、ネットワークは、「ＮＷ」とも記す。）１１６と、下位層ＮＷ状況ＤＢ１１７と、下位層管理部１１８と、上位層トポロジ（論理トポロジ）ＤＢ３０と、パケット処理ポリシＤＢ２１１と、パケット制御情報生成部２１３と、パケット制御情報ＤＢ２１４と、パケット制御情報設定部２１５と、上位層ＮＷ状況取得部２１６と、上位層ＮＷ状況ＤＢ２１７と、上位層管理部２１８と、を備えた構成が示されている。

なお、図３の構成中、右側の、波長処理ポリシ解析部１１１、下位層トポロジＤＢ１１２、波長制御情報生成部１１３、波長制御情報ＤＢ１１４、波長制御情報設定部１１５、下位層ＮＷ状況取得部１１６、下位層ＮＷ状況ＤＢ１１７及び下位層管理部１１８が第１制御部に相当する。また図３の構成中、左側の、パケット処理ポリシＤＢ２１１、パケット制御情報生成部２１３、パケット制御情報ＤＢ２１４、パケット制御情報設定部２１５、上位層ＮＷ状況取得部２１６、上位層ＮＷ状況ＤＢ２１７及び上位層管理部２１８が第２制御部に相当する。

波長処理ポリシ解析部１１１は、ユーザ（ネットワーク管理者）から、波長処理ポリシを受け付ける手段である。ユーザから入力される波長処理ポリシとしては、例えば、光パスの端点や、帯域に関する情報、あるいは要求される遅延に関する情報等が挙げられる。その他、波長処理ポリシとしては、例えば、下位層である光ネットワークの通信ノード（光クロスコネクト装置等）の停止要求等も含まれる。波長処理ポリシ解析部１１１は、波長処理ポリシを受け付けると、波長制御情報生成部１１３に通知する。

下位層トポロジＤＢ１１２は、下位層である光ネットワークの通信ノード（光クロスコネクト装置等）間に張られた光ファイバリンクによって構成される物理トポロジを格納するデータベースである。図４は、下位層トポロジＤＢ１１２における下位層トポロジ（物理トポロジ）の格納形態を示す図である。図４の例では、各通信ノード１〜４（入力側ノード／出力側ノード）とその対向するポートの対で表わしたエントリを用いて、図４下段の通信ノード１〜４の接続関係を表現している。

波長制御情報生成部１１３は、図４に表された物理トポロジを持つ下位層のネットワークの通信ノードに設定する波長制御情報を生成し、波長制御情報ＤＢ（光パスＤＢ）１１４に登録する手段である。具体的には、波長制御情報生成部１１３は、波長処理ポリシ解析部１１１から通信ノードの停止に伴う光パスのリストを受け取ると、各光パスと始点と終点が同じ代替パスを計算し、これら代替パスを実現するための波長制御情報を生成し、波長制御情報ＤＢ（光パスＤＢ）１１４に登録する。また、波長制御情報生成部１１３は、下位層管理部１１８からの始点と終点を指定した新規光パス追加要求を受けると、当該始点と終点を持つ新規光パスを計算し、この新規光パスを実現するための波長制御情報を生成し、波長制御情報ＤＢ（光パスＤＢ）１１４に登録する。また、波長制御情報生成部１１３は、前記通信ノードの停止や代替光パス／新規光パスの設定により上位層トポロジ（論理トポロジ）に変更が生じると、上位層トポロジ（論理トポロジ）ＤＢ３０に格納された上位層トポロジ（論理トポロジ）を更新する。

上位層トポロジ（論理トポロジ）ＤＢ３０は、波長制御情報生成部１１３によって維持管理される上位層のネットワークのトポロジ（論理トポロジ）を格納するデータベースである。図５は、上位層トポロジ（論理トポロジ）ＤＢ３０における上位層トポロジ（論理トポロジ）の格納形態を示す図である。図５の例では、各通信ノード１〜４（入力側ノード／出力側ノード）、その対向するポート及び波長情報の対で表わしたエントリを用いて、図５下段の波長λｎを持つ光パスで接続された通信ノード１〜４間の論理トポロジを表現している。

波長制御情報ＤＢ（光パスＤＢ）１１４は、下位層である光ネットワークの通信ノード（光クロスコネクト装置等）間に張られた光パスに対応する制御情報を格納するデータベースである。図６は、波長制御情報ＤＢ（光パスＤＢ）１１４に保持される波長制御情報の一例を示す図である。図６の例では、波長制御情報の設定対象の通信ノードと、当該ノードにおいてフローを識別するためのマッチ条件と、当該マッチ条件に適用する処理内容（アクション）とを対応付けた波長制御情報が示されている。例えば、図６の１番上のエントリによると、ノード２は、そのポート１から波長λ１の光信号を受信すると、上位層へ処理を渡すことになる。ここで、上位層には後述するようにパケットの宛先等に応じたパケット制御情報によるパケット処理が行われる。これにより、図７の下段に示す通信ノード１から受信した宛先ＡのパケットをルータＸを介して宛先Ａへと転送する処理が実現される。

波長制御情報設定部１１５は、波長制御情報ＤＢ（光パスＤＢ）１１４に保持されているエントリの追加、変更、削除等が行われると、その内容と同期するように、通信ノードへの波長制御情報の設定、変更、削除を実行する。

下位層ＮＷ状況取得部１１６は、下位層の通信ノードや別途設置されたプローブ装置等からトラヒック情報を収集し、下位層ＮＷ状況ＤＢ１１７に登録する手段である。

下位層ＮＷ状況ＤＢ１１７は、下位層ＮＷ状況取得部１１６にて収集された下位層のネットワークの状況を把握するための情報を格納するデータベースである。本実施形態では、図５に示す光パス毎の帯域使用率等が保持されるものとして説明するが、その他の各種の統計処理を行った情報を保持するものとしてもよい。

下位層管理部１１８は、上位層管理部２１８に対する光パスの変更通知、上位層管理部２１８からのパケット制御情報の設定完了通知に基づいた波長制御情報生成部１１３に対する波長制御情報の削除指示、帯域使用率の監視結果に基づく上位層管理部２１８に対する上位層パスの振り替え候補の選定要求等を行う。

パケット処理ポリシＤＢ２１１は、予め定められたアクセスポリシや、アクセスポリシ等に基づいて計算された経路情報等を格納するデータベースである。図７は、パケット処理ポリシＤＢ２１１に保持されるパケット処理ポリシの一例を示す図である。図７の例では、パケットの宛先毎に、上位層のネットワークにおける最終的な出力先と、当該出力先からの転送先（次転送先）とを対応付けたエントリが示されている。

パケット制御情報生成部２１３は、上位層管理部２１８からの上位層トポロジの更新通知を受けると、上記したパケット処理ポリシと、上位層トポロジＤＢ３０に格納された上位層のトポロジと、前記更新通知に含まれる更新内容に基づいて、フロー単位で経路計算を行って、上位層の転送ノードに設定する制御情報（パケット制御情報）を生成する。また、パケット制御情報生成部２１３は、生成した制御情報（パケット制御情報）をパケット制御情報ＤＢ２１４に格納する。また、パケット制御情報生成部２１３は、上位層管理部２１８から、帯域使用率が所定の閾値を超えている光パスの指定を受け付けると、計算済みの経路（上位層パス）と照合して、当該光パスを通過する上位層パスのうち、始点と終点が異なるものを選択し、上位層管理部２１８に応答する。

パケット制御情報ＤＢ２１４は、上位層の通信ノード間に設定される制御情報を格納するデータベースである。図８は、パケット制御情報ＤＢ２１４に保持されるパケット制御情報の一例を示す図である。図８の例では、パケット制御情報の設定対象の通信ノードと、当該ノードにおいてフローを識別するためのマッチ条件と、当該マッチ条件に適用する処理内容（アクション）とを対応付けたパケット制御情報が示されている。例えば、図８の１番上のエントリによると、ノード１は、宛先Ａが設定されたパケットを受信すると、波長λ１の光パスが接続されたポート１から当該パケットを出力する。これにより、図８の下段に示す通信ノード１から受信した宛先ＡのパケットをルータＸを介して宛先Ａへと転送する処理が実現される。

パケット制御情報設定部２１５は、パケット制御情報ＤＢ２１４に保持されているエントリの追加、変更、削除等が行われると、その内容と同期するように、通信ノードへのパケット制御情報の設定、変更、削除を実行する。

上位層ＮＷ状況取得部２１６は、上位層の通信ノードや別途設置されたプローブ装置等からトラヒック情報を収集し、上位層ＮＷ状況ＤＢ２１７に登録する手段である。なお、上位層ＮＷ状況取得部２１６は、非特許文献１、２のオープンフローコントローラに搭載されているオープンフロースイッチのフロー統計情報を収集する機能にて実現することもできる。

上位層ＮＷ状況ＤＢ２１７は、上位層ＮＷ状況取得部２１６にて収集された上位層のネットワークの状況を把握するための情報を格納するデータベースである。

上位層管理部２１８は、下位層管理部１１８から光パスの変更通知、下位層管理部１１８に対する上位層のパケット制御情報の設定完了通知、下位層管理部１１８からの上位パスの振り替え候補の選定要求の受理及び応答等を行う。

なお、図３に示した制御装置の各部（処理手段）は、制御装置を構成するコンピュータに、そのハードウェアを用いて、上記した各処理を実行させるコンピュータプログラムにより実現することもできる。

続いて、本実施形態の動作について図面を参照して詳細に説明する。はじめに、下位層の通信ノードの停止要求を受けた場合の上位層、下位層の連携動作について説明する。図９は、波長処理ポリシ解析部１１１にて下位層の通信ノードの停止要求を受けた場合の制御装置の動作を表したフローチャートである。

図９を参照すると、波長処理ポリシ解析部１１１が、波長制御情報生成部１１３に対し、停止要求を受けた下位層の通信ノードを通知する。波長制御情報生成部１１３は、波長制御情報ＤＢ１１４を参照し、停止する通信ノードを経由する光パスをリストアップする（ステップＳ００１）。なお、停止する通信ノードを経由する光パスは、波長制御情報ＤＢ１１４から停止対象の通信ノードに設定されている波長制御情報を検索し、次に、上位層トポロジＤＢ３０から該当する光パスを検索することで特定できる。

波長制御情報生成部１１３は、リストアップした光パスの中から代替パスの計算が完了していない光パスを１つ選択し、始点と終点が同じ代替パスを計算する（ステップＳ００２）。具体的には、波長制御情報生成部１１３は、下位層トポロジＤＢ１１２中に格納されている物理トポロジから、停止予定の通信ノードを除外して、パス計算を行うことで代替パスを求めることができる。

次に、波長制御情報生成部１１３は、前記計算した代替パスを、上位層トポロジＤＢ３０に格納する（ステップＳ００３）。

次に、波長制御情報生成部１１３は、代替パスを構成するための波長制御情報（図６参照）を生成し、波長制御情報ＤＢ１１４に登録する。波長制御情報設定部１１５は、波長制御情報ＤＢ１１４に加えられた波長処理規則を、該当する通信ノードに設定する（ステップＳ００４）。

ステップＳ００１でリストアップしたすべての光パスの代替パスの計算が完了していない場合（ステップＳ００５のＮｏ）、ステップＳ００２に戻って、代替パスの計算を繰り返す。一方、ステップＳ００１でリストアップしたすべての光パスの代替パスの計算が完了した場合（ステップＳ００５のＹｅｓ）、波長制御情報生成部１１３は、下位層管理部１１８を介して、上位層管理部２１８に対し、ステップＳ００１でリストアップしたすべての光パスを通知し、上位層におけるパスの張り替えを開始させる（ステップＳ００６）。

上位層管理部２１８は、前記通知を受けると、パケット制御情報生成部２１３に対し、下位層管理部１１８から通知された停止予定の光パスを通知し、上位層におけるパスの張替えを指示する。パケット制御情報生成部２１３は、上位層トポロジＤＢ３０に格納されている論理トポロジから、下位層管理部１１８から通知された光パスを除外したトポロジを用いて、既存パスの再計算を行う（ステップＳ００７）。

次に、パケット制御情報生成部２１３は、上位層の通信ノードに、前記再計算したパスに沿ったパケット転送を行わせるためのパケット制御情報を生成し、パケット制御情報ＤＢ２１４に格納する（ステップＳ００８）。

次に、パケット制御情報設定部２１５は、パケット制御情報ＤＢ２１４を参照し、該当パス上の上位層の通信ノードに、新たに加えられたパケット制御情報を設定する（ステップＳ００９）。

上記処理が完了すると、上位層管理部２１８は、下位層管理部１１８に対し、上位層におけるパス張り替え処理が完了したことを通知する（ステップＳ０１０）。

下位層管理部１１８は、上位層管理部２１８から、上位層におけるパス張り替え処理が完了したとの通知を受けると、波長制御情報生成部１１３に対して、ステップＳ００１でリストアップした光パスを構成する波長制御情報を、波長制御情報ＤＢ１１４から削除するよう指示する。波長制御情報生成部１１３により波長制御情報の削除が行われると、波長制御情報設定部１１５は、波長制御情報ＤＢ１１４から削除された波長処理規則を、該当する通信ノードから削除する（ステップＳ０１１）。

以上により、停止予定の光パスを使用する上位層のトラヒックを速やかに迂回させることが可能となる。

続いて、トラヒック状況や処理負荷増に応じて上位層と下位層とが連携動作する例について説明する。図１０は、下位層の状況に基づきパス最適化を行う際の制御装置の動作を表したフローチャートである。

図１０を参照すると、まず、下位層管理部１１８は、下位層ＮＷ状況ＤＢ１１７の監視の結果、帯域使用率が所定のしきい値を超える光パスが見つかった場合、上位層管理部２１８に対し、当該光パスを指定して、上位層パスの振り替え候補を選定するよう通知する（ステップＳ１０１）。

上位層管理部２１８は、下位層管理部１１８からの通知をパケット制御情報生成部２１３に転送する。パケット制御情報生成部２１３は、パケット制御情報ＤＢ２１４を参照して、通知された光パスを通過する上位層パスのうち、始点又は終点の少なくとも一方が異なるものを振り替え対象として選択する（ステップＳ１０２）。

図１１は、図１０のステップＳ１０１、Ｓ１０２を説明するための図である。例えば、図１１の光パスのうち、通信ノード＃１と通信ノード＃２との間の光パスの帯域使用率が高い場合、ステップＳ１０１にて、通信ノード＃１と通信ノード＃２との間の光パスが選択される。この場合、下位層管理部１１８は、上位層管理部２１８に対し、通信ノード＃１と通信ノード＃２との間の光パスを指定して、上位層パスの振り替え候補を選定するよう通知する（ステップＳ１０１）。上位層管理部２１８を介して前記通知を受けたパケット制御情報生成部２１３は、図１１において破線で表わされた上位層パスのうち、通信ノード＃１−通信ノード＃２−通信ノード＃３を経由する上位層パスを振り替え対象として選択する（ステップＳ１０２）。

パケット制御情報生成部２１３は、上位層管理部２１８を介して、下位層管理部１１８に対し、ステップＳ１０２で決定した上位層パスの始点と終点を通知する（ステップＳ１０３）。

下位層管理部１１８は、上位層管理部２１８からの通知を波長制御情報生成部１１３に転送する。波長制御情報生成部１１３は、下位層トポロジＤＢ１１２に格納されている物理トポロジを用いて、通知された始点と終点間のパス計算を行い、新規に追加する光パスを決定する（ステップＳ１０４）。

次に、波長制御情報生成部１１３は、計算した新規の光パスを、上位層トポロジＤＢ３０に登録する（ステップＳ１０５）。また、波長制御情報生成部１１３は、計算した新規の光パスを構成するための波長制御情報（図６参照）を生成し、波長制御情報ＤＢ１１４に登録する。また、波長制御情報設定部１１５は、波長制御情報ＤＢ１１４に加えられた波長処理規則を、該当する通信ノードに設定する（ステップＳ１０６）。

次に、波長制御情報生成部１１３は、下位層管理部１１８を介して、上位層管理部２１８に対し、ステップＳ１０５で上位層トポロジＤＢ３０に追加した光パスを通知し、上位層におけるパスの張り替えを開始させる（ステップＳ１０７）。

上位層管理部２１８は、前記通知を受けると、パケット制御情報生成部２１３に対し、下位層管理部１１８から通知された新規の光パスを通知し、上位層におけるパスの張替えを指示する。パケット制御情報生成部２１３は、上位層トポロジＤＢ３０に格納されている論理トポロジを用いて、既存パスの再計算を行う（ステップＳ１０８）。

次に、パケット制御情報生成部２１３は、上位層の通信ノードに、前記再計算したパスに沿ったパケット転送を行わせるためのパケット制御情報を生成し、パケット制御情報ＤＢ２１４に格納する（ステップＳ１０９）。

次に、パケット制御情報設定部２１５は、パケット制御情報ＤＢ２１４を参照し、該当パス上の上位層の通信ノードに、新たに加えられたパケット制御情報を設定する（ステップＳ１１０）。

図１２は、図１０のステップＳ１０４以降の処理を説明するための図である。図１２の例では、通知された始点と終点である通信ノード＃１と通信ノード＃３との間に新規光パスを追加することが決定されている。そして、パケット制御情報生成部２１３は、追加された光パスを含む論理トポロジを参照して、上位層の既存パスの再計算を行う。図１２の例では、通信ノード＃１と通信ノード＃３間の上位層パスが、通信ノード＃２を経由することなく、通信ノード＃１と通信ノード＃３間の光パスを利用するものとして張り替えられている。

以上のようにして、下位層のトラヒックを考慮した新規パスの追加と、これに応じた上層パスの張替えが行われる。また、本実施形態によれば、上位層のトポロジ変更を把握するために、隣接する通信ノード間で情報交換を行わせる必要もない。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の基本的技術的思想を逸脱しない範囲で、更なる変形・置換・調整を加えることができる。例えば、各図面に示したネットワーク構成や要素の構成は、本発明の理解を助けるための一例であり、これらの図面に示した構成に限定されるものではない。

例えば、図１２の示した例では、下位層管理部１１８は、下位層ＮＷ状況ＤＢ１１７を参照して帯域使用率の高い光パスを選択するものとして説明したが、上位層管理部２１８が、上位層ＮＷ状況ＤＢ２１７を参照して輻輳等の生じている上位層パスを特定し、下位層管理部２１８に、光パスの追加を要求する構成も採用可能である。また、帯域使用率に代えて、その他の情報、例えば、各スイッチの負荷情報等を用いることもできる。また、統計情報等に基づいて、ある特定日時に、特定の区間のトラヒックが増大することが判明しているのであれば、下位層管理部１１８が自発的に光パスを追加するようにしてもよい。

最後に、本発明の好ましい形態を要約する。
［第１の形態］
（上記第１の視点による通信システム参照）
［第２の形態］
第１の形態の通信システムにおいて、
前記第１の制御部は、前記第２の制御部又はユーザからの要求に応じて、前記第１の階層のネットワークに属する通信ノードの設定を変更して前記第２の階層のネットワークトポロジを変更する通信システム。
［第３の形態］
第１又は第２の形態の通信システムにおいて、
前記第１の制御部が、さらに、前記第２の制御部に対し、前記第２の階層のネットワークトポロジの変更を通知する第１管理部を備え、
前記第２の制御部が、さらに、前記第１の制御部に対し、前記第１の階層のネットワークへのパスの追加を要求する第２管理部を備える通信システム。
［第４の形態］
第１〜第３いずれか一の形態の通信システムにおいて、
前記第１の制御部は、前記第２の制御部から通知された始点と終点間に、新規パスを追加する通信システム。
［第５の形態］
第４の形態の通信システムにおいて、
前記第２の制御部は、前記第１の制御部から指定された下位層パスを利用する上位層パスの中から、振り替え対象パスを選択し、前記第１の制御部に対し、前記振り替え対象パスの始点と終点を通知する通信システム。
［第６の形態］
第５の形態の通信システムにおいて、
前記第１の制御部は、さらに、
前記第１の階層のネットワークの状況を取得する第１状況取得部を備え、
前記第１の階層のネットワークの状況に基づいて前記第２の制御部に対し、振り替え対象パスを求める対象の下位層パスの指定を行なう通信システム。
［第７の形態］
第４〜第６いずれか一の形態の通信システムにおいて、
前記第２の制御部は、さらに、
前記第２の階層のネットワークの状況を取得する第２状況取得部を備え
前記第２の階層のネットワークの状況に基づいて、前記第１の制御部に指定する始点と終点とを決定する通信システム。
［第８の形態］
第１〜第７いずれか一の形態の通信システムにおいて、
前記第１の制御部は、前記ユーザからの前記第１の階層のネットワークに属する通信ノードの停止要求に応じて、前記第２の階層のネットワークに代替パスを設定する通信システム。
［第９の形態］
第８の形態の通信システムにおいて、
前記第２の制御部による前記第２の階層のネットワークに属する通信ノードの設定の変更が完了してから、前記第１の制御部は、前記停止要求を受けた通信ノードを経由するパスを削除する通信システム。
［第１０の形態］
第１〜第９いずれか一の形態の通信システムにおいて、
前記第１の階層のネットワークに属する通信ノードは、光ルータ又は光クロスコネクト装置であり、
前記第２の階層のネットワークは、前記光ルータ又は光クロスコネクト装置間に設定された光パスを用いて、パケット転送を行う通信システム。
［第１１の形態］
第１０の形態の通信システムにおいて、
前記第１の制御部は、
前記光ルータ又は光クロスコネクト装置に設定する制御情報を生成するとともに、前記光ルータ又は光クロスコネクト装置によって構成される第２の階層のネットワークトポロジを更新する第１制御情報生成部と、
前記光ルータに前記制御情報を設定する第１制御情報設定部と、を備え、
前記第２制御部は、
前記第２の階層のネットワークトポロジと、所定のパケット処理ポリシとに基づいて、前記第２の階層のネットワークに属する通信ノードに設定する制御情報を生成する第２制御情報生成部と、
前記第２の階層のネットワークに属する通信ノードに前記制御情報を設定する第２制御情報設定部と、を備える通信システム。
［第１２の形態］
（上記第２の視点による制御装置参照）
［第１３の形態］
（上記第３の視点による通信システムの制御方法参照）
［第１４の形態］
（上記第４の視点によるプログラム参照）
なお、上記第１２〜第１４の形態は、第１の形態と同様に、第２〜第１１の形態に展開することが可能である。

なお、上記の特許文献および非特許文献の各開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示（請求の範囲を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の請求の範囲の枠内において種々の開示要素（各請求項の各要素、各実施形態ないし実施例の各要素、各図面の各要素等を含む）の多様な組み合わせ、ないし選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。特に、本書に記載した数値範囲については、当該範囲内に含まれる任意の数値ないし小範囲が、別段の記載のない場合でも具体的に記載されているものと解釈されるべきである。

１１ 要求受付部
１２ 第１制御部
２２ 第２制御部
３０ 上位層トポロジＤＢ（論理トポロジＤＢ）
３０Ａ 論理トポロジ
９１ 第１の階層のネットワーク
９２ 第２の階層のネットワーク
１１１ 波長処理ポリシ解析部
１１２ 下位層トポロジ（物理トポロジ）ＤＢ
１１３ 波長制御情報生成部
１１４ 波長制御情報ＤＢ（光パスＤＢ）
１１５ 波長制御情報設定部
１１６ 下位層ＮＷ状況取得部
１１７ 下位層ＮＷ状況ＤＢ
１１８ 下位層管理部
２１１ パケット処理ポリシＤＢ
２１３ パケット制御情報生成部
２１４ パケット制御情報ＤＢ
２１５ パケット制御情報設定部
２１６ 上位層ＮＷ状況取得部
２１７ 上位層ＮＷ状況ＤＢ
２１８ 上位層管理部

Claims (24)

1. 第１の階層のネットワークに対する設定要求に応じて、前記第１の階層のネットワークに属する通信ノードの設定を変更して、前記第１の階層のネットワークを用いて構成される第２の階層のネットワークトポロジを変更する第１の制御部と、
   前記変更後の第２の階層のネットワークトポロジを用いて、前記第２の階層のネットワークに属する通信ノードの設定を変更する第２の制御部と、
   を含むことを特徴とする通信システム。
2. 前記第１の制御部は、前記第２の制御部又はユーザからの要求に応じて、前記第１の階層のネットワークに属する通信ノードの設定を変更して前記第２の階層のネットワークトポロジを変更する請求項１の通信システム。
3. 前記第１の制御部が、さらに、前記第２の制御部に対し、前記第２の階層のネットワークトポロジの変更を通知する第１管理部を備え、
   前記第２の制御部が、さらに、前記第１の制御部に対し、前記第１の階層のネットワークへのパスの追加を要求する第２管理部を備える請求項１又は２の通信システム。
4. 前記第１の制御部は、前記第２の制御部から通知された始点と終点間に、新規パスを追加する請求項１から３いずれか一の通信システム。
5. 前記第２の制御部は、前記第１の制御部から指定された下位層パスを利用する上位層パスの中から、振り替え対象パスを選択し、前記第１の制御部に対し、前記振り替え対象パスの始点と終点を通知する請求項４の通信システム。
6. 前記第１の制御部は、さらに、
   前記第１の階層のネットワークの状況を取得する第１状況取得部を備え、
   前記第１の階層のネットワークの状況に基づいて前記第２の制御部に対し、振り替え対象パスを求める対象の下位層パスの指定を行なう請求項５の通信システム。
7. 前記第２の制御部は、さらに、
   前記第２の階層のネットワークの状況を取得する第２状況取得部を備え
   前記第２の階層のネットワークの状況に基づいて、前記第１の制御部に指定する始点と終点とを決定する請求項４から６いずれか一の通信システム。
8. 前記第１の制御部は、前記ユーザからの前記第１の階層のネットワークに属する通信ノードの停止要求に応じて、前記第２の階層のネットワークに代替パスを設定する請求項２から７いずれか一の通信システム。
9. 前記第２の制御部による前記第２の階層のネットワークに属する通信ノードの設定の変更が完了してから、前記第１の制御部は、前記停止要求を受けた通信ノードを経由するパスを削除する請求項８の通信システム。
10. 前記第１の階層のネットワークに属する通信ノードは、光ルータ又は光クロスコネクト装置であり、
    前記第２の階層のネットワークは、前記光ルータ又は光クロスコネクト装置間に設定された光パスを用いて、パケット転送を行う請求項１から９いずれか一の通信システム。
11. 前記第１の制御部は、
    前記光ルータ又は光クロスコネクト装置に設定する制御情報を生成するとともに、前記光ルータ又は光クロスコネクト装置によって構成される第２の階層のネットワークトポロジを更新する第１制御情報生成部と、
    前記光ルータ又は光クロスコネクト装置に前記制御情報を設定する第１制御情報設定部と、を備え、
    前記第２制御部は、
    前記第２の階層のネットワークトポロジと、所定のパケット処理ポリシとに基づいて、前記第２の階層のネットワークに属する通信ノードに設定する制御情報を生成する第２制御情報生成部と、
    前記第２の階層のネットワークに属する通信ノードに前記制御情報を設定する第２制御情報設定部と、を備える請求項１０の通信システム。
12. 第１の階層のネットワークに対する設定要求に応じて、前記第１の階層のネットワークに属する通信ノードの設定を変更して、前記第１の階層のネットワークを用いて構成される第２の階層のネットワークトポロジを変更する第１の制御部と、
    前記変更後の第２の階層のネットワークトポロジを用いて、前記第２の階層のネットワークに属する通信ノードの設定を変更する第２の制御部と、
    を含むことを特徴とする制御装置。
13. 前記第１の制御部は、前記第２の制御部又はユーザからの要求に応じて、前記第１の階層のネットワークに属する通信ノードの設定を変更して前記第２の階層のネットワークトポロジを変更する請求項１２の制御装置。
14. 前記第１の制御部が、さらに、前記第２の制御部に対し、前記第２の階層のネットワークトポロジの変更を通知する第１管理部を備え、
    前記第２の制御部が、さらに、前記第１の制御部に対し、前記第１の階層のネットワークへのパスの追加を要求する第２管理部を備える請求項１２又は１３の制御装置。
15. 前記第１の制御部は、前記第２の制御部から通知された始点と終点間に、新規パスを追加する請求項１２から１４いずれか一の制御装置。
16. 前記第２の制御部は、前記第１の制御部から指定された下位層パスを利用する上位層パスの中から、振り替え対象パスを選択し、前記第１の制御部に対し、前記振り替え対象パスの始点と終点を通知する請求項１５の制御装置。
17. 前記第１の制御部は、さらに、
    前記第１の階層のネットワークの状況を取得する第１状況取得部を備え、
    前記第１の階層のネットワークの状況に基づいて前記第２の制御部に対し、振り替え対象パスを求める対象の下位層パスの指定を行なう請求項１６の制御装置。
18. 前記第２の制御部は、さらに、
    前記第２の階層のネットワークの状況を取得する第２状況取得部を備え、
    前記第２の階層のネットワークの状況に基づいて、前記第１の制御部に指定する始点と終点とを決定する請求項１５から１７いずれか一の制御装置。
19. 前記第１の制御部は、前記ユーザからの前記第１の階層のネットワークに属する通信ノードの停止要求に応じて、前記論理ネットワークに代替パスを設定する請求項１３から１８いずれか一の制御装置。
20. 前記第２の制御部による前記第２の階層のネットワークに属する通信ノードの設定の変更が完了してから、前記第１の制御部は、前記停止要求を受けた通信ノードを経由するパスを削除する請求項１９の制御装置。
21. 前記第１の階層のネットワークに属する通信ノードは、光ルータ又は光クロスコネクト装置であり、
    前記第２の階層のネットワークは、前記光ルータ又は光クロスコネクト装置間に設定された光パスを用いて、パケット転送を行う請求項１２から２０いずれか一の制御装置。
22. 前記第１の制御部は、
    前記光ルータ又は光クロスコネクト装置に設定する制御情報を生成するとともに、前記光ルータ又は光クロスコネクト装置によって構成される第２の階層のネットワークトポロジを更新する第１制御情報生成部と、
    前記光ルータに前記制御情報を設定する第１制御情報設定部と、を備え、
    前記第２制御部は、
    前記第２の階層のネットワークトポロジと、所定のパケット処理ポリシとに基づいて、前記第２の階層のネットワークに属する通信ノードに設定する制御情報を生成する第２制御情報生成部と、
    前記第２の階層のネットワークに属する通信ノードに前記制御情報を設定する第２制御情報設定部と、を備える請求項２１の制御装置。
23. 第１の階層のネットワークに対する設定要求に応じて、前記第１の階層のネットワークに属する通信ノードの設定を変更して、前記第１の階層のネットワークを用いて構成される第２の階層のネットワークトポロジを変更する第１の制御部と、前記第２の階層のネットワークに属する通信ノードの設定を変更する第２の制御部と、を含む制御装置において、
    前記第２の制御部又はユーザからの要求に応じて、前記第１の階層のネットワークに属する通信ノードの設定を変更して前記第２の階層のネットワークトポロジを変更するステップと、
    前記変更後の第２の階層のネットワークトポロジを用いて、前記第２の階層のネットワークに属する通信ノードの設定を変更するステップと、を含む通信システムの制御方法。
24. 第１の階層のネットワークに対する設定要求に応じて、前記第１の階層のネットワークに属する通信ノードの設定を変更して、前記第１の階層のネットワークを用いて構成される第２の階層のネットワークトポロジを変更する第１の制御部と、前記第２の階層のネットワークに属する通信ノードの設定を変更する第２の制御部と、を含む制御装置を構成するコンピュータに、
    前記第２制御部又はユーザからの要求に応じて、前記第１の階層のネットワークに属する通信ノードの設定を変更して前記第２の階層のネットワークトポロジを変更する処理と、
    前記変更後の第２の階層のネットワークトポロジを用いて、前記第２の階層のネットワークに属する通信ノードの設定を変更する処理と、を実行させるプログラム。

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