JP2002247058A - 光波長多重ノード装置及びリング状ネットワーク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光波長多重ノード装置及びリング状ネットワ
ークネットワークの波長資源の利用効率を高める。 【解決手段】 単位情報を光信号として光波長ごとに伝
送するための光伝送路を有するリング状ネットワークに
配置され、前記光伝送路を構成する入力側光伝送路およ
び出力側光伝送路に接続されて前記光信号を処理する光
処理手段と、当該光処理手段に対し光電変換手段または
電光変換手段を介して接続され、前記単位情報を電気信
号として処理する電気処理手段とを有する光波長多重ノ
ード装置において、分岐挿入通過実行部と、中継処理部
と、経路設定手段と、経路演算部とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光波長多重リング状
ネットワークに関し、例えば、光ファイバ伝送路を介し
て接続された複数のノード装置において、任意の光波長
をアッド、ドロップすることにより複数の光パスを設定
することが可能な場合などに適用して好適なものであ
る。

【０００２】また本発明は、かかる光波長多重リング状
ネットワークの構成要素として使用される光波長多重ノ
ード装置に関するものである。

【０００３】

【従来の技術】近年、インターネットの普及などによ
り、パケットベースのデータトラヒックが急増してきて
おり、それらトラヒックを伝送する手段として、光ファ
イバ上に波長の異なる光信号を並列的に伝送することで
光ファイバの数を増やすことなく伝送容量を拡大するＷ
ＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕ
ｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）技術が注目されている。特に、
ノード装置間をリング状に接続し、任意の波長をアッ
ド、ドロップすることによりリング内に複数の光パスを
設定することが可能となるＯＡＤＭ（Ｏｐｔｉｃａｌ
Ａｄｄ−Ｄｒｏｐ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）ノード
装置に関する研究開発が活発に進められている。

【０００４】このようなＯＡＤＭについて記載した文献
としては、次の文献１があげられる。

【０００５】文献１：鹿嶋正幸，他”波長多重ＯＡＤＭ
ネットワークシステムの開発”，信学会ソサイエティ大
会，Ｂ−１０−１４６，Ｓｅｐ １９９９．このような
ＯＡＤＭノード装置の一般的な構成及び動作を図２を用
いて説明する。

【０００６】図２において、光伝送路から入力される波
長多重された光信号は、光アンプ１０１によって増幅さ
れ、光フィルタ１０２によって異なる波長毎（λ１，λ
２，．．．，λｎ）に分離される。分離された光信号は
２×２光スイッチ１０３により、このＯＡＤＭノード装
置を通過（スルー）して光信号のまま伝送路に出力され
るか、もしくはＯ／Ｅ変換器（Ｏ／Ｅ）１０５によって
光電変換されてデータリンク処理部１０６やスイッチン
グ処理部１０７の電気系の構成要素に取り込まれる（ド
ロップ）。

【０００７】２×２光スイッチ１０３が分離された光信
号をスルーするかドロップするかは、光スイッチ制御部
１０８から供給される制御信号に応じて決まるが、スル
ーするのは、自ＯＡＤＭノード装置をカットスルーする
光カットスルーパスが予め設定されていて、当該光信号
を構成するパケットが自ＯＡＤＭノード装置の配下に接
続されている通信端末装置などに宛てたパケットでない
ことが明確に判明している場合にかぎられるため、初期
状態などそのような光カットスルーパスの設定がみられ
ない状態では、ドロップするのが原則である。

【０００８】ドロップされた光信号は光／電気変換器
（Ｏ／Ｅ）１０５によって電気信号に変換され、データ
リンク処理部１０６もしくはスイッチング処理部１０７
によって、適切なフレーム、パケットとして抽出された
後、ヘッダの解析が行われ、リング外もしくは再びリン
グ内に転送されるかどうかが決定される。

【０００９】ここで、リング外に転送されるのは、前述
の配下の通信端末装置などに宛ててパケットを送信する
場合であり、再びリング内に挿入（すなわちアッド）さ
れるのは、ヘッダ解析の結果、当該パケットが配下の通
信端末装置に宛てたものでないことが判明した場合であ
る。

【００１０】また、リング内に挿入されるパケットのな
かにはドロップされてヘッダ解析の結果に応じて再びア
ッドされるパケットのほか、リング外（配下の通信端末
装置）から到着したパケットも含まれる。

【００１１】アッドされるパケットは再アッドされるも
のも、リング外から到着したものも、ヘッダの解析の結
果に応じて該当する電気／光変換器（Ｅ／Ｏ）１０４に
供給される。その後、各電気／光変換器１０４によりそ
れぞれの異なる波長の光信号に変換されたパケットは、
光スイッチ１０３によってリング内に挿入（アッド）さ
れ、光フィルタ１０２および光アンプ１０１によって光
信号が多重、増幅され隣接ＯＡＤＭノード装置ヘと送信
される。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところでＯＡＤＭノー
ド装置では、自ＯＡＤＭノード装置をカットスルーする
上述した光カットスルーパスを設定しておけば、自ＯＡ
ＤＭノード装置をスルーするパケットにつきヘッダ解析
などの電気的な処理をいっさい行う必要がないため、デ
ータリンク処理部１０６及び、スイッチング処理部１０
７で実行される電気的な処理の処理量が低減し、処理能
力にかかる負荷も軽減することが可能である。

【００１３】すなわち、光カットスルーパスの設定は、
ＯＡＤＭノード装置における電気的な処理の処理量や負
荷の抑制に有効であるため、リング内にできるだけ多く
の光カットスルーパスを設定することが望ましい。

【００１４】したがって理想的には、リング内のすべて
のＯＡＤＭノード装置間で、フルメッシュに（すなわ
ち、リング内で任意の２つのＯＡＤＭノード装置間に設
定し得るすべての組合せにつき、）カットスルーの光パ
スを設定することが求められる。リング内のすべてのＯ
ＡＤＭノード装置間でフルメッシュにカットスルーの光
パスを設定するものとすると、リング内のＯＡＤＭノー
ド装置の総数がｎの場合、必要とする光波長の数はｎ×
（ｎ−１）本となる。

【００１５】しかもこの場合、この光波長数は、リング
内のＯＡＤＭノード装置の総数が増加するにつれて指数
関数的に増加してしまう。

【００１６】光波長数が増加するということは、前記光
フィルタ１０２、光スイッチ１０３、電気／光変換器
（Ｏ／Ｅ）１０４、光／電気変換器（Ｏ／Ｅ）１０５な
どの数や規模が増大することを意味するから、ＯＡＤＭ
ノード装置自体の規模が増大し、コストが高くなるとい
う問題をもたらす。

【００１７】したがって、少ない光波長数で効率的に電
気的ルーティング処理を軽減できるような光カットスル
ーパスの設定方法が求められる。

【００１８】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
めに、第１の発明では、単位情報を光信号として光波長
ごとに伝送するための光伝送路を有するリング状ネット
ワークに配置され、前記光伝送路を構成する入力側光伝
送路および出力側光伝送路に接続されて前記光信号を処
理する光処理手段と、当該光処理手段に対し光電変換手
段または電光変換手段を介して接続され、前記単位情報
を電気信号として処理する電気処理手段とを有する光波
長多重ノード装置において、（１）前記光処理手段の内
部に配置され、前記光電変換手段を介して前記単位情報
を前記光処理手段から前記電気処理手段へ電気信号とし
て供給する分岐処理、前記電光変換手段を介して前記単
位情報を前記電気処理手段から前記光処理手段へ取り込
む挿入処理、または、前記入力側光伝送路から受け取っ
た光信号を前記光電変換手段に供給することなく光信号
のまま前記出力側光伝送路へ供給する通過処理のいずれ
かの処理を、供給される分岐挿入制御信号に従って実行
する分岐挿入通過実行部と、（２）前記電気処理手段の
内部に配置され、前記分岐処理によって供給された単位
情報に対し、当該単位情報の収容する宛先情報を検査し
その検査結果に応じて前記挿入処理を施すことで中継処
理を実行する中継処理部と、（３）供給される経路制御
信号によって指定される光波長の光信号を前記通過処理
の対象とするように、前記分岐挿入制御信号を生成、出
力する経路設定手段と、（４）前記リング状ネットワー
ク上の各光波長多重ノード装置に関し、前記中継処理の
処理量の総量が抑制されるような前記経路制御信号の組
合せを生成し、当該組合せに応じて該当する各光波長多
重ノード装置に対する経路制御信号の供給を行う経路演
算部とを備えたことを特徴とする。

【００１９】また、第２の発明では、単位情報を光信号
として光波長ごとに伝送するための光伝送路を有するリ
ング状ネットワークに配置され、前記光伝送路を構成す
る入力側光伝送路および出力側光伝送路に接続されて前
記光信号を処理する光処理手段と、当該光処理手段に対
し光電変換手段または電光変換手段を介して接続され、
前記単位情報を電気信号として処理する電気処理手段と
を有する光波長多重ノード装置において、（１）前記光
処理手段の内部に配置され、前記光電変換手段を介して
前記単位情報を前記光処理手段から前記電気処理手段へ
電気信号として供給する分岐処理、前記電光変換手段を
介して前記単位情報を前記電気処理手段から前記光処理
手段へ取り込む挿入処理、または、前記入力側光伝送路
から受け取った光信号を前記光電変換手段に供給するこ
となく光信号のまま前記出力側光伝送路へ供給する通過
処理のいずれかの処理を、供給される分岐挿入制御信号
に従って実行する分岐挿入通過実行部と、（２）前記電
気処理手段の内部に配置され、前記分岐処理によって供
給された単位情報に対し、当該単位情報の収容する宛先
情報を検査しその検査結果に応じて前記挿入処理を施す
ことで中継処理を実行する中継処理部と、（３）供給さ
れる経路制御信号によって指定される光波長の光信号を
前記通過処理の対象とするように、前記分岐挿入制御信
号を生成、出力する経路設定手段とを備えたことを特徴
とする。

【００２０】さらに、第３の発明にかかる光波長多重リ
ング状ネットワークでは、請求項１〜４のいずれかに記
載された光波長多重ノード装置と、請求項５に記載され
た光波長多重ノード装置と、これらの光波長多重ノード
装置を接続する光伝送路とを備えることを特徴とする。

【００２１】

【発明の実施の形態】（Ａ）実施形態 以下、本発明にかかる光波長多重ノード装置及びリング
状ネットワークの実施形態について説明する。

【００２２】本実施形態は、ネットワーク中で使用する
光波長数の増加を抑制しながら効率的に光カットスルー
パスを設定することで、ノード装置内に搭載されたデー
タリンク処理部やスイッチング処理部などで実行される
電気的な処理の処理量低減や、処理能力にかかる負荷の
軽減をはかることを特徴とする。

【００２３】（Ａ−１）第１の実施形態の構成 本実施形態の光波長多重ネットワーク１０の構成を図５
に示す。ネットワーク１０はリング状のトポロジを有し
ている。

【００２４】図５において、当該ネットワーク１０は、
６つのノード装置（ＯＡＤＭ）２０１〜２０６と、これ
らの６つのノード装置間をリング状に接続する光ファイ
バケーブル２０７（２０７Ａ〜２０７Ｆ）を備えてい
る。

【００２５】ここで、それぞれに任意波長のアッド／ド
ロップ／スルーが行える各ノード装置２０１〜２０６の
配下には、ＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）など
を介して間接的に、または直接的に、各種の通信端末装
置が接続され得る。

【００２６】本実施形態においてノード装置２０１の配
下には通信端末装置ＴＡ１とＴＡ２を含むＬＡＮ網ＬＡ
が接続され、ノード装置２０２の配下には通信端末装置
ＴＢ１とＴＢ２を含むＬＡＮ網ＬＢが接続され、ノード
装置２０３の配下には通信端末装置ＴＣ１とＴＣ２を含
むＬＡＮ網ＬＣが接続され、ノード装置２０４の配下に
は通信端末装置ＴＤ１とＴＤ２を含むＬＡＮ網ＬＤが接
続され、ノード装置２０５の配下には通信端末装置ＴＥ
１とＴＥ２を含むＬＡＮ網ＬＥが接続され、ノード装置
２０６の配下には通信端末装置ＴＦ１とＴＦ２を含むＬ
ＡＮ網ＬＦが接続されているものとする。

【００２７】各通信端末装置（例えばＴＡ１）は、例え
ばネットワーク機能を備えたパーソナルコンピュータや
サーバマシンなどであってよい。

【００２８】また、異なるノード装置に接続されている
ＬＡＮ網間（例えばノード装置２０１に接続されている
ＬＡＮ網ＬＡと、ノード装置２０２に接続されているＬ
ＡＮ網ＬＢ間）は、図５に示されていない通信網などに
よって接続され得るものであってもかまわないが、少な
くとも図５に示すリング状トポロジを持つネットワーク
１０を使用する通信に関するかぎり、当該ネットワーク
１０以外の手段によって論理的に接続されることはあり
得ないものとする。

【００２９】ネットワーク１０中のノード装置２０１〜
２０６のうちノード装置２０１はマスターノード装置で
あり、ノード装置２０２〜２０６はスレーブノード装置
である。マスターノード装置とスレーブノード装置の相
違は後述する演算装置３１０（図４参照）を搭載してい
るか否かに関連する部分にかぎられるので、その他の点
で両者に相違はなく、光波長多重ノード装置としての機
能は実質的に同じである。

【００３０】当該マスターノード装置２０１の内部構成
例を図４に示す。

【００３１】（Ａ−１−１）マスターノード装置の内部
構成 図４において、マスターノード装置２０１の内部は大き
く分けて、光信号を処理するための光処理部２０１Ａ
と、電気信号を処理するための電気処理部２０１Ｂに分
類することができる。

【００３２】このうち光処理部２０１Ａは、光アンプ３
０１Ａ、３０１Ｂと、光フィルタ（光合分波器）３０２
Ａ、３０２Ｂと、Ｎ（Ｎは自然数。ただしＮは通常、２
以上。）個の２×２光スイッチ３０３Ａ〜３０３Ｎと、
Ｎ個の電気／光変換器（Ｅ／Ｏ）３０４Ａ〜３０５Ｎ
と、Ｎ個の光／電気変換器（Ｏ／Ｅ）３０５Ａ〜３０５
Ｎと、光スイッチ制御部３０８とを備えている。

【００３３】また、電気処理部２０１Ｂは、データリン
ク処理部３０６と、スイッチング処理部３０７と、トラ
ヒックモニタ３０９と、演算装置３１０とを備えてい
る。

【００３４】光処理部２０１Ａ内の前記光アンプ３０１
Ａは前記光ファイバケーブル２０７Ｆに接続されてお
り、当該光ファイバケーブル２０７を介して図５に示し
たスレーブノード装置２０６から供給される各波長の光
信号を増幅する部分である。

【００３５】光アンプ３０１Ａで増幅された光信号は光
分波器として機能する光フィルタ３０２Ａによって波長
ごとに分波されて該当する２×２光スイッチに供給され
る。

【００３６】したがって光フィルタ３０１Ａで分波され
た光信号がＮ個（Ｎ波長）あるとすると、マスターノー
ド装置２０１が搭載している２×２光スイッチ３０３の
数もＮ個になる。

【００３７】図示の例では、分波された波長λ１の光信
号は光スイッチ３０３Ａに供給され、分波された波長λ
２の光信号は光スイッチ３０３Ｂに供給され、…、分波
された波長λＮの光信号は光スイッチ３０３Ｎに供給さ
れている。

【００３８】なお、各波長（例えばλ１）に多重される
チャネル数は１とすることも可能であるが、本実施形態
では複数チャネルが多重され得るものとする。多重方式
には、時分割多重や符号分割多重など、種々の方式を用
いることができる。

【００３９】各光スイッチ３０３（３０３Ａ〜３０３
Ｎ）は実質的に同じ２×２構造を備えており、２つの入
力端子Ｉ１、Ｉ２と、２つの出力端子Ｏ１、Ｏ２と、１
つの制御入力端子ＣＴを有する。

【００４０】このうち前記光フィルタ３０２Ａから該当
する波長の光信号を受け取るための入力端子はＩ１であ
り、該当する電気／光変換器３０４から該当する波長の
光信号を受け取る入力端子がＩ２である。

【００４１】また、入力端子Ｉ１で受け取った光信号を
スルーするために光フィルタ３０２Ｂに供給する出力端
子はＯ１であり、入力端子Ｉ１で受け取った光信号をド
ロップするために該当する光／電気変換器３０５に供給
する出力端子はＯ２である。

【００４２】各光スイッチ３０３Ａ〜３０３Ｎが入力端
子Ｉ１で受け取った光信号をスルーするかドロップする
かは、各光スイッチの制御入力端子ＣＴに対し、光スイ
ッチ制御部３０８から供給されるスイッチ制御信号ＣＳ
によって制御される。

【００４３】すなわち光スイッチ３０３Ａ〜３０３Ｎ内
における光信号は、スルーされる場合に入力端子Ｉ１か
ら出力端子Ｏ１へ伝送され、ドロップされる場合に入力
端子Ｉ１から出力端子Ｏ２へ伝送され、アッドされる場
合に入力端子Ｉ２から出力端子Ｏ１へ伝送される。

【００４４】したがって各電気／光変換器３０４Ａ〜３
０４Ｎも各波長ごとに各光スイッチ３０３Ａ〜３０３Ｎ
に対応している。すなわち、電気／光変換器３０４Ａは
波長λ１の光スイッチ３０３Ａに対応し、電気／光変換
器３０４Ｂは波長λ２の光スイッチ３０３Ｂに対応し、
…、電気／光変換器３０４Ｎは波長λＮの光スイッチ３
０３Ｎに対応している。

【００４５】同様に、光／電気変換器３０５Ａ〜３０５
Ｎも各波長ごとに各光スイッチ３０３Ａ〜３０３Ｎに対
応している。すなわち、光／電気変換器３０５Ａは波長
λ１の光スイッチ３０３Ａに対応し、光／電気変換器３
０５Ｂは波長λ２の光スイッチ３０３Ｂに対応し、…、
光／電気変換器３０５Ｎは波長λＮの光スイッチ３０３
Ｎに対応している。

【００４６】前記電気処理部２０１Ｂ内のデータリンク
処理部３０６は、前記スイッチング処理部３０７に電気
的に接続されているほか、前記光／電気変換器３０５Ａ
〜３０５Ｎから電気信号ＥＩＡ〜ＥＩＮを受け取り、前
記電気／光変換器３０４Ａ〜３０４Ｎに電気信号ＥＯＡ
〜ＥＯＮを供給する部分で、電気的な処理によって、フ
レーム組立／分解などを実行する。

【００４７】当該データリンク処理部３０６はまた、必
要に応じて、各通信端末装置間（例えば、通信端末装置
ＴＦ２とＴＢ２間）の通信を収容する波長を変更する機
能を装備している。

【００４８】例えば、ノード装置２０６配下の通信端末
装置ＴＦ２からノード装置２０２配下の通信端末装置Ｔ
Ｂ２に送信するパケットを、ノード装置２０１が中継処
理する場合、当該パケットがノード装置２０６からノー
ド装置２０１まで波長λ２を用いて伝送されてきたとし
ても、必要ならばノード装置２０１は、当該パケットを
当該波長λ２以外の波長（例えばλ３）に収容して、ノ
ード装置２０２へ向けて伝送することが可能である。

【００４９】当該データリンク処理部３０６に対し電気
信号ＥＳＯとＥＳＩによって接続されているスイッチン
グ処理部３０７は、前記ＬＡＮ網ＬＡにも電気信号ＥＬ
ＩとＥＬＯによって接続される部分で、ＬＡＮ網ＬＡや
データリンク処理部３０６から電気信号ＥＳＯ、ＥＬＩ
として受け取ったパケットのヘッダを解析することによ
りアドレスを解決し、各パケットが要求する方路へ当該
パケットを送出する。これにより電気的ルーティング処
理が行われる。

【００５０】当該マスターノード装置２０１が中継処理
を行う場合、光ファイバケーブル２０７Ｆから受け取っ
たパケットは光アンプ３０２Ａ、光フィルタ３０２Ａ、
光スイッチ３０３（３０３Ａ〜３０３Ｎのいずれか）、
光／電気変換器３０５（３０５Ａ〜３０５Ｎのいずれ
か）、データリンク処理部３０６をこの順番に伝送さ
れ、電気信号ＥＳＯとしてスイッチング処理部３０７に
到着し、当該スイッチング処理部３０７のヘッダ解析の
結果、当該スイッチング処理部３０７から電気信号ＥＳ
Ｉとしてデータリンク処理部３０６に返され、光リング
（すなわち、ノード装置２０１〜２０６の光処理部（例
えば２０１Ａ）とこれらを接続する光ファイバケーブル
２０７Ａ〜２０７Ｆによって構成されている光リング）
内へ転送されることになる。

【００５１】光リング内転送のため、データリンク処理
部３０６に返された当該中継処理パケットは、データリ
ンク処理部３０６、電気／光変換器３０４（３０４Ａ〜
３０４Ｎのいずれか）、光スイッチ３０３（３０３Ａ〜
３０３Ｎのいずれか）、光フィルタ３０２Ｂ、光アンプ
３０１Ｂをこの順番に伝送され、光信号として光ファイ
バケーブル２０７Ａに送出される。

【００５２】これは中継処理のケースなので以上のよう
な順番で各部を伝送されたが、もしも当該パケットがＬ
ＡＮ網ＬＡ内のいずれかの通信端末装置（例えばＴＡ
１）に宛てたものであれば、前記電気信号ＥＳＯとして
当該パケットを受け取ったときのスイッチング処理部３
０７のヘッダ解析結果は、配下への転送（すなわち当該
パケットをＬＡＮ網ＬＡに送出すること）を要求するの
で、当該パケットは前述の電気信号ＥＳＩとしてデータ
リンク処理部３０６に返されることなく、電気信号ＥＬ
ＯとしてＬＡＮ網ＬＡに送出されることになる。

【００５３】このあと当該パケットを、最終的な宛先の
通信端末装置（例えばＴＡ１）まで送達するのは、当該
ＬＡＮ網ＬＡ自体の機能による。

【００５４】同様に、ＬＡＮ網ＬＡ内のいずれかの通信
端末装置（例えばＴＡ１）から他のノード装置の配下の
ＬＡＮ網内の通信端末装置（例えば、ノード装置２０３
の配下のＬＡＮ網ＬＣ内の通信端末装置ＴＣ１）に宛て
たパケットが電気信号ＥＬＩとして当該スイッチング処
理部３０７に供給された場合には、当該パケットは、ス
イッチング処理部３０７、データリンク処理部３０６、
電気／光変換器３０４（３０４Ａ〜３０４Ｎのいずれ
か）、光スイッチ３０３（３０３Ａ〜３０３Ｎのいずれ
か）、光フィルタ３０２Ｂ、光アンプ３０１Ｂをこの順
番に伝送され、光信号として光ファイバケーブル２０７
Ａに送出される。

【００５５】一方、予め光カットスルーパスが設定さ
れ、当該光カットスルーパスによって当該マスターノー
ド装置２０１がカットスルーされる場合にはマスターノ
ード装置２０１内において、前記光リング外への転送が
行われず、光リング内での伝送が行われる。

【００５６】例えば、光波長λ１ついて当該光カットス
ルーパスが設定されているものとすると、前記光スイッ
チ制御部３０８は波長λ１に対応する光スイッチ３０３
Ａにカットスルーを指定するスイッチ制御信号ＣＳを供
給し、光スイッチ３０３Ａの入力端子Ｉ１に入力された
波長λ１の光信号は、当該光スイッチ３０３Ａの出力端
子Ｏ１から出力される。

【００５７】したがってこの場合、当該波長λ１の光信
号は、光／電気変換器３０３Ａ〜３０３Ｎや電気処理部
２０１Ｂに供給されることなく、光アンプ３０１Ａ、光
フィルタ３０２Ａ、光スイッチ３０３Ａ、光フィルタ３
０２Ｂ、光アンプ３０１Ｂをこの順番に伝送されて光フ
ァイバケーブル２０７Ａに送出されるから、電気信号に
変換されることなく光信号のまま当該マスターノード装
置２０１を通過し、電気処理部２０１Ｂ内のデータリン
ク処理部３０６やスイッチング処理部３０７は、カット
スルーされた当該光信号に対応するパケットを処理する
必要がなくなる。

【００５８】波長λ１以外の波長の光信号がカットスル
ーされる場合もこれと同様である。

【００５９】このようなスイッチング処理部３０７に
は、スイッチング処理部３０７の内部処理（前記ヘッダ
解析など）を受けるパケットの待ち行列（キュー）を蓄
積するために必要なバッファメモリなどの記憶手段が設
けられている。

【００６０】この点は、前記データリンク処理部３０６
も同様であってよく、必要に応じて、データリンク処理
部３０６の内部処理を受けるパケットのキューを蓄積す
るためのバッファメモリなどの記憶手段が設けられてい
る。

【００６１】現在の技術水準では、光信号を光信号のま
ま記憶し当該バッファメモリと同等な機能を発揮するこ
とのできる実用的な光デバイスは存在しないので、この
ようなバッファメモリは少なくとも電気処理部２０１Ｂ
内に設ける必要がある。

【００６２】前記光スイッチ３０３Ａ〜３０３Ｎの制御
入力端子ＣＴに対して前記スイッチ制御信号ＣＳを出力
する光スイッチ制御部３０８は、前記演算装置３１０か
ら供給を受ける演算情報ＣＰに応じて、当該スイッチ制
御信号ＣＳを変更する部分である。

【００６３】また、前記トラヒックモニタ３０９は、前
記スイッチング処理部３０７のアドレス解析によって得
られる各パケットのアドレス情報やパケット長などのト
ラヒック基礎情報ＦＴをもとにノード装置間のトラヒッ
クを示す統計情報として、トラヒック統計情報ＴＳを算
出する部分である。

【００６４】本実施形態のノード装置２０１の初期状態
において、光リング上を伝送されるすべての光波長のパ
ケットは上述した中継処理の対象となるため、自ノード
装置（ここでは２０１）内のスイッチング処理部（ここ
では３０７）で得られるトラヒック基礎情報ＦＴに基づ
いて、前記光リング上（あるいはネットワーク１０上）
の全トラヒックのうちの自ノード装置で中継処理するト
ラヒックは自ノード装置で直接把握することができ、ネ
ットワーク１０上のトラヒック分布をある程度推定する
ことが可能である。

【００６５】ただし、いったん光カットスルーパスを設
定したあとでは、当該光カットスルーパスによって自ノ
ード装置がカットスルーする波長のトラヒック変化は自
ノード装置内のスイッチング処理部ではまったく検出す
ることができないので、自ノード装置がスルーする波長
に関するトラヒック変化は、当該波長をスルーしない他
のノード装置（例えば２０２）のトラヒックモニタ３０
９Ａ（図３参照）が算出したトラヒック統計情報ＴＩ１
またはスイッチング処理部３０７が検出したトラヒック
基礎情報ＦＴ１を利用して検知することになる。

【００６６】そのために、当該他のノード装置はマスタ
ーノード装置２０１まで、当該トラヒック統計情報ＴＩ
１またはトラヒック基礎情報ＦＴ１を伝送する必要があ
る。

【００６７】トラヒック基礎情報ＦＴ１を伝送する場合
に比べ、このトラヒック基礎情報ＦＴ１に統計的な処理
を施すことによって得られるトラヒック統計情報ＴＩ１
を伝送するほうが、伝送する情報の量が少なく、当該伝
送にともなうトラヒック増加が小さくて済むのが普通で
あるので、ここでは、トラヒック統計情報ＴＩ１を伝送
するものとする。

【００６８】当該トラヒック統計情報ＴＩ１を他のノー
ド装置からマスターノード装置２０１のトラヒックモニ
タ３０９まで伝送するには、専用線などの専用の通信手
段を利用することも考えられるが、ここでは、前記光リ
ングを使用して伝送される制御用パケット（トラヒック
統計情報用パケット）を用いて伝送するものとする。当
該トラヒック統計情報用パケットは、収容している情報
がトラヒック統計情報ＴＩ１である点を除き、前記光リ
ングを利用した端末間の通常の通信に使用されるパケッ
ト（例えば、前記通信端末装置ＴＡ１とＴＢ１間の通信
に使用されるパケット）と同じである。

【００６９】またこの場合、スイッチング処理部３０７
は少なくとも、当該トラヒック統計情報用パケットを通
常のパケットと区別して検出する機能を持つ必要があ
る。そして当該トラヒック統計情報用パケットを検出す
ると、スイッチング処理部３０７は当該トラヒック統計
情報用パケットが収容しているトラヒック統計情報ＴＩ
を取り出して演算装置３１０に供給する。

【００７０】当該トラヒック統計情報ＴＩ１と前記トラ
ヒック統計情報ＴＩを受け取る演算装置３１０は、トラ
ヒック統計情報ＴＩ１および／またはＴＩを使用して後
述する所定の演算処理を実行することにより、その処理
結果として前記演算情報ＣＰ（およびＣＰ１）を得る。

【００７１】なお、当該演算情報は、ネットワーク１０
中でマスターノード装置２０１でのみ得られるものであ
るため、当該演算情報も前記トラヒック統計情報ＴＩ１
と同様に、制御用パケット（演算情報用パケット）を用
いて他のスレーブノード装置（例えば２０２）に伝送す
る必要がある。

【００７２】また、当該演算情報ＣＰ、ＣＰ１は光リン
グ上の全ノード装置２０１〜２０６の光カットスルーパ
ターン（前記光リング上を伝送される各波長λ１〜λ４
について、スルーするノード装置とスルーしないノード
装置を指定するパターン）を示すものであるが、各ノー
ド装置は当該光カットスルーパターンのうち、自ノード
装置に関する部分だけを認識していれば十分なので、マ
スターノード装置２０１内の光スイッチ制御部３０８に
供給する演算情報ＣＰと、スレーブノード装置２０２〜
２０６内の光スイッチ制御部３０８に供給する演算情報
ＣＰ１が同じ内容である必要はない。

【００７３】次に、前記スレーブノード装置２０２〜２
０６の内部構成例について、図３を参照しながら説明す
る。各スレーブノード装置２０２〜２０６の内部構成は
実質的に同じであるので、図３には主としてスレーブノ
ード装置２０２を示したものとして説明を進める。

【００７４】（Ａ−１−２）スレーブノード装置の内部
構成 図３において、当該スレーブ装置２０２は、光処理部２
０２Ａと、電気処理部２０２Ｂを備え、このうち光処理
部２０２Ａは、光アンプ３０１Ａ、３０１Ｂと、光フィ
ルタ（光合分波器）３０２Ａ、３０２Ｂと、Ｎ（Ｎは自
然数。ただしＮは通常、２以上。）個の２×２光スイッ
チ３０３Ａ〜３０３Ｎと、Ｎ個の電気／光変換器（Ｅ／
Ｏ）３０４Ａ〜３０５Ｎと、Ｎ個の光／電気変換器（Ｏ
／Ｅ）３０５Ａ〜３０５Ｎと、光スイッチ制御部３０８
とを備えている。

【００７５】また、電気処理部２０２Ｂは、データリン
ク処理部３０６と、スイッチング処理部３０７Ａと、ト
ラヒックモニタ３０９Ａとを備えている。

【００７６】上述したように、前記マスターノード装置
と当該スレーブノード装置の相違は演算装置３１０を搭
載しているか否かに関連する部分にかぎられるため、図
３において図４と同一の符号を付与した各構成部分およ
び各信号の機能は、図４と同じである。

【００７７】スレーブノード装置２０２のスイッチング
処理部３０７Ａの機能は基本的にマスターノード装置２
０１内の前記スイッチング処理部３０７と同じである
が、スレーブノード装置２０２は前記トラヒック統計情
報用パケットを送信する側なので、トラヒックモニタ３
０９Ａがトラヒック基礎情報ＦＴ１をもとに算出したト
ラヒック統計情報ＴＩを、前記トラヒック統計情報用パ
ケットに収容して、前記マスターノード装置２０１の演
算装置３０９まで送達する機能を装備する必要がある。

【００７８】また、スレーブノード装置２０２は前記マ
スターノード装置２０１内の演算装置３１０が算出した
演算情報ＣＰ１を収容している演算情報用パケットを受
信する側なので、そのスイッチング処理部３０７Ａは当
該演算情報用パケットを検出した場合、当該演算情報用
パケットが収容している演算情報ＣＰ１を取り出して自
ノード装置２０２内の光スイッチ制御部３０８に供給す
る機能を装備する必要がある。

【００７９】以下、上記のような構成を有する本実施形
態の動作について、図１を参照しながら説明する。

【００８０】本実施形態のネットワーク１０において、
各ノード装置２０１〜２０６の電気処理部（２０１Ｂ、
２０２Ｂ）のスイッチング処理部（３０７、３０７Ａ）
やデータリンク処理部３０６の処理量を最少化し、処理
能力にかかる負荷をもっとも軽減することのできる最適
な前記光カットスルーパターンに対応した演算情報（Ｃ
Ｐ、ＣＰ１）を得るために、上述した演算装置３１０が
実行する演算処理を示したフローチャートが図１であ
る。

【００８１】図１のフローチャートは、Ｓ５０１〜Ｓ５
１０の各ステップから構成されている。

【００８２】（Ａ−２）第１の実施形態の動作 図１に示したように、本実施形態のネットワーク１０の
初期状態において、ノード装置２０１など、前記光リン
グ上の各ノード装置２０１〜２０６も前記初期状態にあ
る。

【００８３】この初期状態では、すべての波長λ１〜λ
４は全ノード装置２０１〜２０６によってアッド、ドロ
ップされ、光パスのすべては各隣接ノード装置間（例え
ばノード装置２０１と２０２間）で一対一に終端されて
いる。この場合、光リング内を転送される光信号は、一
旦すべて光／電気変換器（Ｏ／Ｅ）３０５によって電気
信号に変換され、すべてのパケットはデータリンク処理
部３０６とスイッチング処理部３０７（３０７Ａ）によ
って電気的に処理される。

【００８４】ここで、光リング内のトラヒック量の増加
や、特定のノード装置間でのトラヒックの偏りなどの原
因により、ノード装置における電気的処理に過大な負荷
がかかり、パケットの遅延やロスが頻繁に発生したもの
とする。

【００８５】例えば、図５に示すノード装置２０２の配
下の通信端末装置（例えばＴＢ１）宛てに他のノード装
置配下の通信端末装置（例えば、ノード装置２０５配下
の通信端末装置ＴＥ１）から送信されたパケットのトラ
ヒック量がかなり多い状態において、ノード装置２０１
配下の通信端末装置（例えばＴＡ１）からノード装置２
０３配下の通信端末装置（例えばＴＣ１）に宛てて送信
されたパケットのトラヒック量も多いと、これらのパケ
ットを中継処理したりドロップしたりするノード装置２
０２のスイッチング処理部３０７Ａなどの前記バッファ
メモリで、パケットのキューが長くなりすぎたり、パケ
ットのオーバーフローが発生したりすることがある。

【００８６】キューが長くなりすぎると、遅延が発生し
て、当該通信が会話などのリアルタイム性の要求水準の
高い通信である場合、通信端末装置ＴＥ１とＴＢ１間の
通信品質を劣化させる。また、パケットのオーバーフロ
ーが発生するとパケットが失われるため、リアルタイム
性の要求水準の高低にかかわらず通信品質を劣化させ
る。

【００８７】この場合、ノード装置２０２は、自身の配
下の通信端末装置がかかわっている通信（例えば、この
通信端末装置ＴＥ１とＴＢ１間の通信）については処理
（例えば、前記ドロップ）を行わないわけにはいかない
が、前記中継処理（例えば、この通信端末装置ＴＡ１か
らＴＣ１に宛てて送信されたパケットの中継処理）につ
いては、スルーすることによって当該中継処理に対応す
る電気的な処理の分だけ処理量を低減することが可能で
ある。

【００８８】トラヒック量の多い、通信端末装置ＴＡ１
からＴＣ１に宛てて送信されたパケットの中継処理を行
わずに済めば、ノード装置２０２内のデータリンク処理
部３０６やスイッチング処理部３０７Ａにおける電気的
処理の処理能力に余裕が生まれて前記遅延やパケット損
失が起こりにくくなるため、通信端末装置ＴＥ１とＴＢ
１間の通信の品質も向上する可能性が高い。

【００８９】しかしながら、光リング上の各ノード装置
２０１〜２０６は、ネットワーク１０内の異なるノード
装置の配下にある各通信端末装置間の通信に対し同時に
関与し得るため、ネットワーク１０全体として、電気的
処理の処理量を最も低下させることのできる最適な光カ
ットスルーパターンを決定することは必ずしも容易では
ない。

【００９０】すなわち、どのノード装置でどの波長をカ
ットスルーさせるかによって光パスによって形成される
論理的な網トポロジーが異なり、ネットワーク１０内で
中継されるトラヒック量も変化するためである。

【００９１】そこで本実施形態では、図１のフローチャ
ートを用いて、ノード装置２０１〜２０６における光ス
イッチ３０３をマスターノード装置２０１によって制御
し、いくつかの光パスをカットスルーすることで各ノー
ド装置で中継処理の対象となる中継処理パケットのデー
タ量（中継トラヒック量）をもっとも大幅に減少させる
ことのできる最適な光カットスルーパターンを決定し、
ネットワーク１０上に実現する。

【００９２】図１のフローチャートの開始条件は、ノー
ド装置２０１〜２０６のいずれかで、上述した遅延やパ
ケット損失の発生が頻繁に検出されたことである。

【００９３】なお、必要に応じて、遅延やパケット損失
が一度だけ検出されたことを開始条件としたり、実際に
遅延やパケット損失が発生する前に、それらの発生の予
測結果を開始条件として用いてもよい。この予測は、前
記バッファメモリ内のキューの長さやキューの伸長速度
を計測すること等によって実行可能である。

【００９４】ただし、パケットの遅延や損失は、バース
ト的なパケットの受信などによって一時的に発生するこ
とも有り得るので、そのような場合には過敏に反応しす
ぎないことが重要である。

【００９５】例えば、パケットの一時的な遅延や損失に
反応して図１の演算処理を繰り返すのでは、当該演算処
理自体のための負荷が大きくなりすぎるし、また一時的
なパケットの遅延や損失は放置しておいても解消される
ものなので、演算処理の結果として新たな光カットスル
ーパターンが得られたときにはすでに当該遅延や損失を
もたらしたバースト的なトラヒックが解消していて、得
られた光カットスルーパターンを実現する必要性がない
ことも起こり得るからである。

【００９６】したがって本実施形態では、遅延やパケッ
ト損失の発生頻度が所定値以上に達したことを、図１の
演算処理を開始する条件とする。

【００９７】当該開始条件が満たされると、図１におい
て、まずマスターノード装置２０１は、全ノード装置２
０１〜２０６のトラヒックモニタ３０９、３０９Ａを通
じて各ノード装置間のトラヒックの統計情報ＴＩ、ＴＩ
１を収集する（Ｓ５０１）。

【００９８】なお本実施形態では、各ノード装置２０１
〜２０６に専用のトラヒックモニタ３０９、３０９Ａを
設置して、ネットワーク１０内のノード装置間トラヒッ
クを観測するようにしているが、現在、インターネット
で広く用いられているＳＮＭＰ（Ｓｉｍｐｌｅ Ｎｅｔ
ｗｏｒｋ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）
を介して、各ノード装置のＭＩＢ（Ｍａｎａｇｅｍｅｎ
ｔ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｂａｓｅ）データベース
に統計情報の問い合わせを行うことによるトラヒック情
報の収集方法も、必要に応じて使用可能である。

【００９９】次に、収集した当該トラヒック統計情報Ｔ
Ｉ、ＴＩ１に基づき、各ノード装置間のトラヒック分布
を示すトラヒックテーブルを作成する（Ｓ５０２）。

【０１００】当該トラヒックテーブルは、例えば、図７
に示すようなテーブルになる。

【０１０１】図７のテーブルでは、便宜上、簡単な整数
値でノード装置間のトラヒック分布を示している。各整
数値が大きいほどトラヒック量が多いことを示す。

【０１０２】図７において、例えばノード装置２０２か
らノード装置２０３への送信トラヒック量は５０、ノー
ド装置２０３からノード装置２０２への送信トラヒック
量は１０である。

【０１０３】次に各ノード装置２０１〜２０６がどの波
長をアッド／ドロップもしくはスルーするかを示すカッ
トスルーテーブルを作成する（Ｓ５０３）。

【０１０４】このテーブルは（ノード装置数×波長数）
の大きさで構成され、各エレメントはそれぞれ、０だと
そのノード装置でその波長をアッド／ドロップしている
ことを、１だとその波長をスルーしていることを示して
いる。

【０１０５】初期カットスルーテーブルでは、図８
（Ａ）に示すように、全ノード装置２０１〜２０６がす
べての波長をアッド／ドロップしているため、エレメン
トはすべて０となっている。

【０１０６】次にこのカットスルーテーブルのエレメン
トをインクリメントし、テーブルの内容を更新させる
（Ｓ５０４）。

【０１０７】更新されたカットスルーテーブルの内容
は、例えば、図８（Ｂ）に示すようなものになる。

【０１０８】この更新操作により各ノード装置２０１〜
２０６である波長をカットスルーしている状態を、演算
装置３１０が仮想的に作成することができる。具体的な
テーブル更新の方法としては、テーブルのエレメントを
一次元的に並べ替え、（ノード装置数×波長数）のけた
数を持つ二進数として扱い、その値を１ずつインクリメ
ントしていく方法が考えられる。この方法によりすべて
のカットスルーパターンを漏れなく生成することができ
る。

【０１０９】ただし、ある波長（例えばλ２）のすべて
のエレメントを１としてしまうと、その波長はすべての
ノード装置２０１〜２０６でスルーされ、ネットワーク
１０内で通信に使用されないことを意味するため、各波
長の行には最低２つ以上の０エレメントは必要となる。

【０１１０】また、ここでは、すべてのカットスルーパ
ターンを探索するものとしたが、ネットワーク１０の運
用状態において、例えば前記通信端末装置ＴＡ１とＴＣ
１が通信を継続している場合、当該通信端末装置ＴＡ１
を配下に持つノード装置２０１をすべての波長がスルー
するカットスルーパターンや、当該通信端末装置ＴＣ１
を配下に持つノード装置２０３をすべての波長がスルー
するカットスルーパターンを選択すると、カットスルー
パターンを切替えたあと、当該通信の継続が不可能にな
ってしまうので、そのようなカットスルーパターンは除
外する必要がある。

【０１１１】ステップＳ５０４につづくステップＳ５０
５では、更新されたカットスルーテーブルによって形成
される論理トポロジーを作成し、そのトポロジーを用い
てＲＩＰ（Routing Information Protocol）やＯＳＰ
Ｆ（Open Shortest PathFirst）などのルーティング
プロトコルに実装されているダイクストラ法（グラフ理
論におけるグラフ上の最短経路を求める手法）を各ノー
ド装置をべースノード装置として仮想的に実行する（Ｓ
５０５）。

【０１１２】これにより各ノード装置２０１〜２０６に
おけるＩＰ（Internet Protocol）層での経路を見積も
ることができる。この結果、このＩＰ層での経路情報
と、前記ステップＳ５０２で得たトラヒックテーブルを
用いて各ノード装置での中継トラヒック量の算出が可能
となる（Ｓ５０６）。

【０１１３】次にすべてのノード装置毎に算出された中
継トラヒック量の総和をとり、前回に計算した（初めは
カットスルーなしの場合）中継トラヒック量の総和との
比較を行う（Ｓ５０７）。

【０１１４】もしこの中継トラヒック量が減少していた
ならば、当該ステップＳ５０７はＹｅｓ側に分岐して、
そのカットスルーテーブルを保持する（Ｓ５０８）。ス
テップＳ５０７がＹｅｓ側に分岐する場合、この中継ト
ラヒック量が得られたカットスルーパターンはこれまで
に得られたなかで最良のカットスルーパターンであるこ
とを示す。

【０１１５】次にこのカットスルーテーブルが最後の更
新パターンかどうかの判定を行い（Ｓ５０９）、そうで
ない場合は再びカットスルーテーブルを更新する前記ス
テップＳ５０４に戻り、以降は、必要な回数だけ、ステ
ップＳ５０４〜Ｓ５０９で構成されるループを繰り返し
実行する。

【０１１６】以上のフローを実行することにより、すべ
てのカットスルーパターンを探索し、その中で最も中継
トラヒック量の総和が少ないカットスルーパターンを得
ることができる。

【０１１７】このパターンに基づいてマスターノード装
置２０１は、前記演算情報ＣＰ、ＣＰ１を生成して、演
算情報ＣＰは自ノード装置内の光スイッチ制御部３０８
に供給し、演算情報ＣＰ１は演算情報用パケットに収容
して該当するノード装置宛てに送信するように前記スイ
ッチング処理部３０７に指示する。

【０１１８】該当する各演算情報ＣＰ１を各ノード装置
２０２〜２０６が受け取ると、各ノード装置２０２〜２
０６内の光スイッチ制御部３０８が当該演算情報ＣＰ１
に応じた前記スイッチ制御信号ＣＳを出力するので、ネ
ットワーク１０上に当該光カットスルーパターンに対応
する最適な光パスの設定が実現される。

【０１１９】なお、以上の動作において、前記波長λ１
〜λ４の一部の波長（例えばλ１）は、予備の波長とし
て残し、前記ステップＳ５０４で行うカットスルーテー
ブルの更新時にも、すべてのノード装置２０１〜２０６
で中継処理するようにしておくとよい。

【０１２０】この場合、予備の波長で伝送されるパケッ
トは各ノード装置における電気的処理の処理量低減には
寄与できないものの、すべてのノード装置２０１〜２０
６のうちいずれのノード装置間（例えば、ノード装置２
０１とノード装置２０３間）で通信する場合にも使用可
能である。

【０１２１】さらに当該予備の波長は、前記統計情報用
パケットや演算情報用パケットの伝送に活用することも
できる。

【０１２２】また、必要に応じて、前記ステップＳ５０
４で実行するカットスルーテーブルの更新の際に、上述
した通信の継続を目的としたカットスルーパターンの除
外は行わないようにし、通信の継続のためには、当該予
備の波長を活用するようにしてもよい。

【０１２３】さらにまた、以上の説明ではネットワーク
１０内で使用される光波長の数はλ１〜λ４の４つであ
ったが、この数は、４つより少なくてもよく多くてもよ
い。

【０１２４】ただし本実施形態のようにネットワーク１
０をバックボーン網として用いる場合、使用される波長
数は４つよりもはるかに多いのが普通である。一例とし
ては、１００以上の波長を使用するようにしてもよい。

【０１２５】（Ａ−３）第１の実施形態の効果 本実施形態によれば、ネットワーク（１０）全体として
中継処理パケットのデータ量を最も低減することのでき
る最適な光カットスルーパターンに基づいた光パスを設
定することができるので、ネットワーク全体として、通
信品質およびスループットの向上を達成することが可能
である。

【０１２６】また、本実施形態では、各ノード装置（２
０１〜２０６）で使用する光波長の数を抑制しながら効
率的にこのような通信品質の向上やスループットの向上
を達成できるため、得られる通信品質やスループットの
割に、各ノード装置を小規模かつ低コストに構成するこ
とが可能である。

【０１２７】（Ｂ）第２の実施形態 以下では、本実施形態が第１の実施形態と相違する点に
ついてのみ説明する。

【０１２８】本実施形態は、第１の実施形態と同様に、
各ノード装置での中継トラヒック量の総和が最小となる
ようなカットスルーパターンを作成することが目的であ
るが、その作成方法が異なり、前記ステップＳ５０４〜
Ｓ５０９に対応する部分の処理が異なる。

【０１２９】（Ｂ−１）第２の実施形態の構成および動
作 第１の実施形態では、カットスルーテーブルの更新（Ｓ
５０４）を行う方法として、テーブルのエレメントを一
次元的に並べ替え、（ノード装置数Ｎ×波長数Ｍ）のけ
た数を持つ二進数として扱い、その値を１ずつインクリ
メントしていく方法を挙げていた。しかし、この方法だ
と２^Ｎ×Ｍ個のカットスルーパターンを探索する必要が
あり、ノード装置数もしくは波長数が増加するにつれ
て、探索するパターンの数は指数関数的に増加してしま
う。

【０１３０】そのため、演算装置３１０の処理速度によ
っては実時間内で最適なカットスルーパターンを得るこ
とが難しいことも考えられ、マスターノード装置２０１
の実装のしかたによっては、当該演算処理自体の大きな
負荷がスイッチング処理部３０７やデータリンク処理部
３０６における処理に悪影響を与えることも起こりう
る。

【０１３１】そこで本実施形態では、探索範囲を、全カ
ットスルーパターンよりも小さな範囲に絞り込み、発見
的な手法を用いて、より少ないパターンのなかから最適
となるカットスルーパターンを探索するものとする。こ
の様子を図９および図１０を用いて説明する。

【０１３２】図９に示したＴ６０１〜Ｔ６０３の各テー
ブルと、図１０に示したＴ６０４〜Ｔ６０６の各テーブ
ルは、本実施形態の演算装置３１０で実行する演算処理
のうち、前記ステップＳ５０４〜Ｓ５０９に対応する部
分の処理を示す。

【０１３３】本実施形態の場合も、前記開始条件なども
含め、基本的な設定フローは第１の実施形態と同様であ
る。

【０１３４】図９において、まず最初に、図８（Ａ）の
カットスルーテーブルと同様な初期のカットスルーテー
ブルＴ６０１を作成する。

【０１３５】次に、ある波長（ここではλ４）に関し
て、一つのノード装置だけがその波長をスルーしている
状態を示すカットスルーテーブルを作成し、第１の実施
形態と同様に、ルーティングアルゴリズムの実行（前記
Ｓ５０５）、中継トラヒック量の計算（前記Ｓ５０６）
を行うことで中継トラヒック量の総和を計算する（Ｔ６
０２Ａ）。

【０１３６】ちなみにこの時点でのλ１〜λ３に関する
カットスルーテーブルの中身はすべて０として中継トラ
ヒック量の総和を計算する。

【０１３７】次に、このテーブルのエントリの中で一番
中継トラヒック量の総和が小さくなったもの（図中の中
継量５０）をλ４のカットスルーテーブルの候補として
残す。

【０１３８】当該λ４以外の波長λ２〜λ３も同様に一
つのノード装置だけがその波長をスルーしているテーブ
ル（Ｔ６０３）を順に作成し、中継トラヒック量の総和
の計算を行う（Ｔ６０３Ａ）。

【０１３９】なおここでも、第１の実施形態と同様に、
λ１の波長だけは前記予備の波長とするため、カットス
ルーを行っていない。

【０１４０】以上の動作により各波長を一つのノード装
置だけがカットスルーしている状態を示すカットスルー
テーブル（Ｔ６０４）が作成される。

【０１４１】次にこのカットスルーテーブル（Ｔ６０
４）をべースとして、新たに一つのノード装置がカット
スルーされている状態を示すカットスルーテーブルを作
成し、上述のテーブルＴ６０２を生成したステップと同
様に中継トラヒックの総和が最小となる組み合わせを探
索する（Ｔ６０５Ａ）。

【０１４２】図示の例では、波長λ４をノード装置２０
３と２０４でカットスルーするケースが最低の中継トラ
ヒック量２０を与えている。

【０１４３】この処理はテーブルＴ６０３を生成したス
テップと同様に、λ４以外の波長λ２〜λ３についても
行い、３つ以上のノード装置がカットスルーされている
カットスルーテーブルも逐次作成して同様な処理を繰り
返す。この繰り返し処理は、中継トラヒックの総和の減
少が得られなくなるまで実行される。

【０１４４】以上のカットスルーテーブル探索手法を用
いることにより、すべてのカットスルーテーブルを調べ
ることなく、中継トラヒック量の総和が少なくなる最適
なカットスルーパターンを特定することが可能となる。

【０１４５】本実施形態でも、光カットスルーパターン
が決定されると、対応する演算情報ＣＰ１が演算情報用
パケットを用いて各ノード装置２０２〜２０６に送達さ
れる点などは、第１の実施形態と同様である。

【０１４６】なお、本実施形態の場合、最終的に得られ
る光カットスルーパターンが、最適解（同じケースにつ
き第１の実施形態で得られる最適な光カットスルーパタ
ーン）に一致する保証はないが、前記演算装置３１０で
実行する演算処理の処理量を飛躍的に低減することがで
きる。

【０１４７】また、本実施形態で最終的に得られる光カ
ットスルーパターンは、当該最適解ではないとしても準
最適解となっており、各ノード装置２０１〜２０６にお
いて、実用上、十分な電気的処理量の低減を達成するこ
とが可能である。

【０１４８】（Ｂ−２）第２の実施形態の効果 本実施形態によれば、第１の実施形態の効果とほぼ同等
な効果を得ることができる。

【０１４９】また、本実施形態では、第１の実施形態に
比べて演算装置（３１０）で実行する演算処理の処理量
を飛躍的に低減することができるので、当該演算処理に
よって得られた光カットスルーパターンはネットワーク
（１０）上で実時間内に速やかに実現され、演算処理自
体の負荷がスイッチング処理部（３０７）やデータリン
ク処理部（３０６）に悪影響を与える可能性も低い。

【０１５０】（Ｃ）第３の実施形態 以下では、本実施形態が第１の実施形態と相違する点に
ついてのみ説明する。

【０１５１】演算装置３１０で実行する演算処理の効率
化をはかる点で、本実施形態と第１の実施形態の関係
は、第２の実施形態と第１の実施形態の関係に類似して
いるが、第２の実施形態が発見的な手法を用いて効率化
をはかったのに対し、本実施形態では遺伝的アルゴリズ
ムを利用して効率化をはかるものである。

【０１５２】（Ｃ−１）第３の実施形態の構成および動
作 本実施形態の前記演算装置３１０においては、図１１に
示すような遺伝子コードと呼ばれる配列を複数用意し、
その配列のパターンの組み替えを行うことで、最適なカ
ットスルーパターンの作成を行う。

【０１５３】なお、この遺伝子コードのエレメントの値
はカットスルーの状態を、そのアドレスはノード装置Ｉ
Ｄ及び波長ＩＤをそれぞれ表しており、図１１に示した
例では波長数＝３、ノード装置数＝６としているので、
１８（＝６×３）個のエレメントを持つ配列となる。

【０１５４】本実施形態でも、波長λ１は前記予備の波
長とするためカットスルーを行わないから、図１１には
当該波長λ１に対応するエレメントは含まれていない。

【０１５５】以下に示す遺伝的アルゴリズムでは、遺伝
子へのコード化、選択確率の決定手法、交叉手法などに
より様々なバリエーションが存在するが、一般的な動作
は図１２に示す通りである。

【０１５６】図１２において、当該遺伝的アルゴリズム
は、Ｓ８０１〜Ｓ８０５の各ステップから構成されてい
る。第１の実施形態の開始条件と同様な開始条件が満た
されることによって当該遺伝的アルゴリズムが開始する
と、まず演算装置３１０は、初期段階では乱数などを用
いて、図１３（Ａ）に示すように、遺伝子コードを複数
個（ここでは、ＣＤ１〜ＣＤＸ）作成する（Ｓ８０
１）。ここで、各遺伝子コードは、光カットスルーパタ
ーンに対応している。

【０１５７】次に各遺伝子コードの優劣を評価するため
の適応度の計算を行う（Ｓ８０２）。ここではその遺伝
子コードでの中継トラヒック量の総和を適応度とする。
これは第１の実施形態の前記ステップＳ５０６で実行し
た中継トラヒック量の総和の算出方法と同様の手法で算
出することができる。

【０１５８】図１３（Ｂ）では、各遺伝子コードＣＤ１
〜ＣＤＸについて求めた適応度（中継トラヒック量の総
和）が７０，５０，６０であることを示している。この
得られた適応度に基づいて、優秀な遺伝子コード（ここ
では中継トラヒックの総和が少ない遺伝子コード）順に
ソートを行い、優秀な遺伝子コードを複数個選択する
（Ｓ８０３）。

【０１５９】ここでは図１３（Ｃ）に示すように、前記
適応度が６０以下の遺伝子コードＣＤ２、ＣＤＸを優秀
な遺伝子コードとして選択し、６０を超える遺伝子コー
ド（ＣＤ１など）は選択しないものとする。

【０１６０】この選択方法としては、このように、ある
閾値以下の適応度を持つ遺伝子コードを順に選択する方
法のほか、適応度に比例した選択確率を用いる方法など
が適用できる。

【０１６１】次に、ステップＳ８０４では、図１３
（Ｄ）に示すように、優秀な遺伝子コードＣＤ２の一部
（「１１００」の部分）と、他の優秀な遺伝子コードＣ
ＤＸの一部（「１００１１０」の部分）を結合して、新
しい遺伝子コードＣＤＮ１を作成する。この過程は、遺
伝的アルゴリズムでは交叉と呼ばれている。

【０１６２】図１３（Ｄ）に示す交叉では、一例とし
て、結合するポイントが一つである一点交叉法を用いて
いる。

【０１６３】最後に、ステップＳ８０４によって得られ
た遺伝子コード（ＣＤＮ１〜ＣＤＮＹ）の一部をある確
率などに従って書き換える（Ｓ８０５）。

【０１６４】この過程は、遺伝的アルゴリズムでは突然
変異と呼ばれており、図１３(Ｅ）は突然変異によって
遺伝子コードＣＤＮＹが遺伝子コードＣＤＭＹに書き換
えられる様子を示している。これは特定の遺伝子コード
だけを選択、交叉することにより、同じ遺伝子コードば
かりが生成されるのを防止している。

【０１６５】突然変異終了後、当該突然変異によって新
たに生成された遺伝子コードの集団を用い、前記ステッ
プＳ８０２〜Ｓ８０５の各ステップによって構成される
ループを繰り返す。

【０１６６】ループ終了のトリガーは、ループ回数や、
適応度などによって決めるとよい。

【０１６７】以上のような遺伝的アルゴリズムを実行し
て、中継トラヒック量の総和が最少となるような遺伝子
コード（光カットスルーパターン）が定まると、第１の
実施形態と同様に、マスターノード装置２０１はこのパ
ターンに基づいて、前記演算情報ＣＰ、ＣＰ１を生成
し、演算情報ＣＰは自ノード装置内の光スイッチ制御部
３０８に供給し、演算情報ＣＰ１は演算情報用パケット
に収容して該当するノード装置宛てに送信するように前
記スイッチング３０７に指示する。

【０１６８】該当する各演算情報ＣＰ１を各ノード装置
２０２〜２０６が受け取ると、各ノード装置２０２〜２
０６内の光スイッチ制御部３０８が当該演算情報ＣＰ１
に応じた前記スイッチ制御信号ＣＳを出力するので、ネ
ットワーク１０上に当該光カットスルーパターンに対応
する適切な光パスの設定が実現される。

【０１６９】なお、本実施形態においても第２の実施形
態と同様に、最終的に得られる光カットスルーパターン
が、最適解（同じケースにつき第１の実施形態で得られ
る最適な光カットスルーパターン）に一致する保証はな
いが、前記演算装置３１０で実行する演算処理の処理量
を飛躍的に低減することができる。

【０１７０】また、本実施形態で最終的に得られる光カ
ットスルーパターンは、当該最適解ではないとしても準
最適解となっており、各ノード装置２０１〜２０６にお
いて、実用上、十分な電気的処理量の低減を達成するこ
とが可能である。

【０１７１】（Ｃ−２）第３の実施形態の効果 本実施形態によれば、第１の実施形態の効果とほぼ同等
な効果を得ることができる。

【０１７２】また、本実施形態では、第１の実施形態に
比べて演算装置（３１０）で実行する演算処理の処理量
を飛躍的に低減することができるので、当該演算処理に
よって得られた光カットスルーパターンはネットワーク
（１０）上で実時間内に速やかに実現され、演算処理自
体の負荷がスイッチング処理部（３０７）やデータリン
ク処理部（３０６）に悪影響を与える可能性も低い。

【０１７３】さらに、本実施形態は、マスターノード装
置（２０１）における演算装置（３１０）に、遺伝的ア
ルゴリズムを実装することにより解空間の大域的な探索
が可能となり、局所的な解に留まる可能性が減少する。
そのため第２の実施形態におけるパターン探索アルゴリ
ズムと比較して、中継トラヒック量の総和を最少とす
る、より良好な組み合わせパターンを作成することが可
能となる。

【０１７４】(Ｄ）他の実施形態 第１〜第３の実施形態で使用するノード装置２０１〜２
０６において各ノード装置の内部に設けられていた各構
成要素は、本発明では、必要に応じて各ノード装置の外
部に配置してもかまわない。

【０１７５】例えば、前記演算装置３１０、トラヒック
モニタ３０９、３０９Ａなどは、各ノード装置に内蔵し
ない構成を取ることもできる。

【０１７６】また、第１〜第３の実施形態においてネッ
トワーク１０上に配置されたノード装置２０１〜２０６
の数は６つであったが、この数は６より少なくてもよ
く、多くてもよい。

【０１７７】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、中継処理の処理量の総量を抑制することができるか
ら、使用できる光波長の数の割に通信品質やスループッ
トを高めることが可能で、光波長多重ノード装置及びリ
ング状ネットワークにおける波長資源の利用効率を高め
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態の動作を示すフローチャートで
ある。

【図２】従来のノード装置の構成を示す概略図である。

【図３】第１の実施形態の（スレーブ）ノード装置の構
成例を示す概略図である。

【図４】第１の実施形態の（マスター）ノード装置の構
成例を示す概略図である。

【図５】第１の実施形態にかかるネットワークの全体構
成および動作を説明する概略図である。

【図６】第１の実施形態にかかるネットワークの全体構
成および動作を説明する概略図である。

【図７】第１の実施形態の動作説明図である。

【図８】第１の実施形態の動作説明図である。

【図９】第２の実施形態の動作説明図である。

【図１０】第２の実施形態の動作説明図である。

【図１１】第３の実施形態の動作説明図である。

【図１２】第３の実施形態の動作説明図である。

【図１３】第３の実施形態の動作説明図である。

【符号の説明】

１０…ネットワーク、２０１〜２０６…ノード装置、２
０１Ａ、２０２Ａ…電気処理部、２０１Ｂ、２０２Ｂ…
光処理部、２０７Ａ〜２０７Ｆ…光ファイバケーブル、
３０２Ａ、３０２Ｂ…光フィルタ、３０３Ａ〜３０３Ｎ
…光スイッチ、３０４Ａ〜３０４Ｎ…電気／光変換器、
３０５Ａ〜３０５Ｎ…光／電気変換器、３０６…データ
リンク処理部、３０７、３０７Ｂ…スイッチング処理
部、３０９…トラヒックモニタ、３１０…演算装置、λ
１〜λ４…光波長。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 単位情報を光信号として光波長ごとに伝
   送するための光伝送路を有するリング状ネットワークに
   配置され、前記光伝送路を構成する入力側光伝送路およ
   び出力側光伝送路に接続されて前記光信号を処理する光
   処理手段と、当該光処理手段に対し光電変換手段または
   電光変換手段を介して接続され、前記単位情報を電気信
   号として処理する電気処理手段とを有する光波長多重ノ
   ード装置において、 前記光処理手段の内部に配置され、前記光電変換手段を
   介して前記単位情報を前記光処理手段から前記電気処理
   手段へ電気信号として供給する分岐処理、前記電光変換
   手段を介して前記単位情報を前記電気処理手段から前記
   光処理手段へ取り込む挿入処理、または、前記入力側光
   伝送路から受け取った光信号を前記光電変換手段に供給
   することなく光信号のまま前記出力側光伝送路へ供給す
   る通過処理のいずれかの処理を、供給される分岐挿入制
   御信号に従って実行する分岐挿入通過実行部と、 前記電気処理手段の内部に配置され、前記分岐処理によ
   って供給された単位情報に対し、当該単位情報の収容す
   る宛先情報を検査しその検査結果に応じて前記挿入処理
   を施すことで中継処理を実行する中継処理部と、 供給される経路制御信号によって指定される光波長の光
   信号を前記通過処理の対象とするように、前記分岐挿入
   制御信号を生成、出力する経路設定手段と、 前記リング状ネットワーク上の各光波長多重ノード装置
   に関し、前記中継処理の処理量の総量が抑制されるよう
   な前記経路制御信号の組合せを生成し、当該組合せに応
   じて該当する各光波長多重ノード装置に対する経路制御
   信号の供給を行う経路演算部とを備えたことを特徴とす
   る光波長多重ノード装置。
2. 【請求項２】 請求項１の光波長多重ノード装置におい
   て、 前記経路演算部は、 候補となる全ての前記経路制御信号の組合せを求めた上
   で、各組合わせについて前記中継処理の処理量の総量を
   求め、当該総量が最少となる組合せを最終的な経路制御
   信号の組合せとして決定することを特徴とする光波長ノ
   ード装置。
3. 【請求項３】 請求項１の光波長多重ノード装置におい
   て、 前記経路演算部は、 前記リング状ネットワーク上の光波長多重ノード装置の
   うち１つの光波長多重ノード装置について各光波長のう
   ち１つの光波長の光信号を通過処理させる通過処理パタ
   ーンを設定し、当該通過処理パターンのうち前記中継処
   理の処理量の総量が最少になるパターンを基本通過処理
   パターンに決定する基本通過処理パターン生成部を備
   え、 当該基本通過処理パターンをもとに、前記リング状ネッ
   トワーク上の光波長多重ノード装置のうち複数の光波長
   多重ノード装置について各光波長のうち１または複数の
   光波長の光信号を通過処理させる最終的な経路制御信号
   の組合せを決定することを特徴とする光波長ノード装
   置。
4. 【請求項４】 請求項１の光波長多重ノード装置におい
   て、 前記経路演算部は、 各ビットが、前記リング状ネットワーク上の各光波長多
   重ノード装置の通過処理の有無を示す遺伝子コードを生
   成するコード生成部を備え、 当該遺伝子コードを用いた所定の遺伝的処理手順によっ
   て、前記中継処理の処理量の総量が最少になる最終的な
   経路制御信号の組合せを決定することを特徴とする光波
   長多重ノード装置。
5. 【請求項５】 単位情報を光信号として光波長ごとに伝
   送するための光伝送路を有するリング状ネットワークに
   配置され、前記光伝送路を構成する入力側光伝送路およ
   び出力側光伝送路に接続されて前記光信号を処理する光
   処理手段と、当該光処理手段に対し光電変換手段または
   電光変換手段を介して接続され、前記単位情報を電気信
   号として処理する電気処理手段とを有する光波長多重ノ
   ード装置において、 前記光処理手段の内部に配置され、前記光電変換手段を
   介して前記単位情報を前記光処理手段から前記電気処理
   手段へ電気信号として供給する分岐処理、前記電光変換
   手段を介して前記単位情報を前記電気処理手段から前記
   光処理手段へ取り込む挿入処理、または、前記入力側光
   伝送路から受け取った光信号を前記光電変換手段に供給
   することなく光信号のまま前記出力側光伝送路へ供給す
   る通過処理のいずれかの処理を、供給される分岐挿入制
   御信号に従って実行する分岐挿入通過実行部と、 前記電気処理手段の内部に配置され、前記分岐処理によ
   って供給された単位情報に対し、当該単位情報の収容す
   る宛先情報を検査しその検査結果に応じて前記挿入処理
   を施すことで中継処理を実行する中継処理部と、 供給される経路制御信号によって指定される光波長の光
   信号を前記通過処理の対象とするように、前記分岐挿入
   制御信号を生成、出力する経路設定手段とを備えたこと
   を特徴とする光波長多重ノード装置。
6. 【請求項６】 請求項１〜４のいずれかに記載された光
   波長多重ノード装置と、 請求項５に記載された光波長多重ノード装置と、 これらの光波長多重ノード装置を接続する光伝送路とを
   備えることを特徴とする光波長多重リング状ネットワー
   ク。