JP2004064794A - 波長分割多重方式を利用する環状通信ネットワークの波長割当方法 - Google Patents

Abstract

【課題】最小限の波長数による光パス設定、波長割当ての波長分割多重方式(WDM)を利用するリング通信網の波長割当方法を提供する。
【解決手段】本発明は、N-1個のノードに対する光パス構成及び波長割当を示す行列を構成する過程、列を行列の該当位置に追加し拡張後、追加列にXを割当てる過程、行列にN/2だけ行を追加する過程、追加列を中心に各行に対し左にトラッキングし最初に出会う数字を選択し1だけ増加させる過程、追加行の拡張列に該当する位置に数字1,2,…,N/2を割当て該当ホップ数だけ行に従いXを割り当てる過程、右側列に進行し空位置に1,2,…,N/2値のうち抜けている値を割当て該当ホップ数だけ行に従いXを割り当てる過程、を含み、Nが偶数でXは該当ノードの光パスを構成しないことを示すようにする。
【選択図】図４

Description

　本発明は光通信ネットワークに関するもので、特に、波長分割多重方式(Wavelength Division Multiplex：ＷＤＭ)のリング通信ネットワークで最小限の波長数によって光パスを設定し、及び、波長を割り当てる方法に関するものである。

　ＷＤＭを用いた光リングネットワーク(Optical Ring Network)は、ネットワーク構築の容易性、ネットワークの誤切断からの復旧、少ない初期費用などの理由から注目を浴びているネットワークトポロジー(topology)であって、既に世界各国で採用されている。

　従来のＷＤＭリング通信ネットワークではネットワーク要素を構成する全ノードがフルメッシュ接続性(full-mesh connectctivity)を有するように提供される。このような光リングネットワークは各ノード間の光パスを形成するために２つの光ファイバからの波長を使用する。２芯の光ファイバは光信号が時計回り(clockwise)に進行する順方向光ファイバリンクと光信号が反時計回り(counterclockwise)に進行する逆方向光ファイバリンクの双方を含む。

　光ネットワークを構築する場合、ネットワーク誤切断からの迅速な復旧や、ネットワークのフルメッシュ接続性を実現するために必要な波長数、ネットワークの拡張性など様々なファクト(fact)を考慮して光パスを設定するようになる。

　この構築プロセスでは、最小限の波長数によって光パスを設定し、及び、波長を割り当てる方法に特に注意を要する。また、このようなプロセスにおいては、フルメッシュ接続性をもつネットワークを少ない波長数で構築できるので、該ネットワークは大伝送容量を有することができる。しかし、このような光リングネットワークに新たなノードが追加された場合、ノード間光パスの形成において既存ネットワーク構成の最小変更が要求される。

　図１に、フルメッシュ接続性を有する５つのノードを含むリング通信ネットワークの概略図を示す。図示のように、フルメッシュ接続性を有する通信ネットワークでは、光パスがそれぞれのノード間において必ず提供されなければならない。リング通信ネットワークは１対の光ファイバリンク、すなわち時計回りに光信号が進行する順方向光ファイバリンクと、反時計回りに光信号が進行する逆方向光ファイバリンクとを備える。多数のチャネルはそれぞれの光ファイバリンクにおいてＷＤＭを利用して多重化される。

　このようなリング通信ネットワークで、フルメッシュ接続性を提供するために要求される波長数は最小であることが必要とされる。従って、可能な限り最小限の波長数を用いて光パスを形成する方法及び各光パスに波長を割り当てる方法が問題になる。加えて、リング通信ネットワークで各光パスに波長を割り当てる場合、同一の光ファイバリンクを共有する光パスは同一波長を使用しないことが必要である。

　これを達成するためには、上記のようなリング通信ネットワークを構築するために要求される波長数の下限値を決定しなければならない。まず、２つのノード間に形成した光パスが最短経路であると仮定する。これを考慮して、図１を参照すると、ノード１からノード３までの光パスは時計回りに構成され、反時計回りには構成されない。この光パスを形成する方式は可能な限りリソースを効率的に使用するので合理的だといえる。このような仮定下で次のような事実を確認することができる。第１に、いずれか２つのノード間の最大距離Ｌｍａｘは、ノード数Ｎが奇数の場合に(Ｎ−１)/２で、ノード数Ｎが偶数の場合にＮ/２である。ここで、距離はホップ数、すなわちいずれか２つのノード間におけるノード数を示し、相互に隣接した２つのノード間の距離は１となる。

　各ノード間に形成される光パスを示す方法は多数あるが、エリナス(Ellinas)により提案されたマトリックス表現を用いて光パスを説明する。
G. Ellinas, K. Bala and G.-K. Chang, "A Novel Wave-length Assignment Algorithm for 4-fiber WDM Self-Healing Rings," Proc. of ICC '98, 1998, pp.197-201.)[OR PLEASE PROVIDE ANOTHER SITE FOR THIS REFERENCE TO ELLINAS].

　図２は、従来技術による４つのノードを有するリング通信ネットワークでの波長割当方法を説明するためのものである。図示したように、ノードの個数が４であれば最大距離は２である。ノード１とノード３は波長Ｗ１を利用して時計回りに光パスを形成し、ノード２とノード４は同一波長Ｗ１を用いて反時計回りに光パスを形成することができる。

　この場合、ノード数が偶数で且つ４の倍数でない場合（２つのノードを考慮しなければ４の倍数になる）、波長数はノード数が４の倍数である場合の波長数に１を加えると得ることができる。従って、最短経路を用いて各ノード間に光パスを形成する場合、必要な最小限の波長数Ｗは、ノード数Ｎが奇数の場合に(Ｎ^２−１)/８で、ノード数Ｎが偶数で且つ４の倍数の場合にＮ^２/８で、ノード数Ｎが偶数で且つ４の倍数でない場合に(Ｎ^２＋４)/８である。　

　しかし、上記計算式は光パスを形成する場合に、同一の光ファイバリンクを共有する光パスが相互に異なる波長を持たなければならないという制約条件は考慮していないので、その値は必要な波長数の下限値として与えられる。

　図３は、従来技術による５つのノードを有するリング通信ネットワークでの波長割当方法を説明するためのものである。図３において、波長Ｗ２を使用してノード{Ａ,Ｂ,Ｄ}からノード{Ｂ,Ｄ,Ａ}に形成された光パスを行列を用いて表現すると、下記表１の通りである。

　表１において、数字は該当光パスの距離(２つのノード間のホップ数)を示す。したがって、第１列の１はノードＡからノードＢに形成された光パスを意味し、第２列の２はノードＢからノードＤに形成された光パスを意味する。第３列のＸは波長Ｗ２を使用しノードＣから出発して光パスが形成されないことを意味する。このような方法を用いて各波長に対して形成される光パスを容易に表現することが可能になる。この場合、形成された光パスを表現する行列が有すべき条件、すなわち必要条件を行と列の必要条件にそれぞれ分けて説明すれば、次の通りである。

　・行での必要条件

　１．(ｉ,ｊ)位置に数字Ｋがあれば、(ｉ,ｊ)と(ｉ,　(ｊ＋Ｋ) mod Ｎ)との間にＸのみが存在する。この条件は、光経路パスが光ファイバリンクを共有する場合に同一波長を使用できないという制約条件を意味する。

　２．一行ですべての値の和はＮである。この条件は与えられた波長数を最大限使用するという意味である。

　・列での必要条件

　１． 一列には同一値が存在しない。同一値が存在するとは、２つのノード間に多数の光パスが形成されていることを意味する。したがって、最小限の波長数を維持するには、一列は同一値を２つ有してはならない。

　２．一列は１からＬｍａｘまでのすべての値を有するべきである。ここで、Ｌｍａｘは最大距離を意味する。これは、フルメッシュ接続性を満たさなければならないことを意味する。しかし、ノード数が奇数の場合にのみこの条件が満たされ、偶数の場合にはこの条件が一部の行列に対して満たされない場合がある。特に、一方向の光ファイバリンクを通じて形成され光パスにより接続された２つの最大距離を有するノードは、反対方向の光ファイバリンクを通じて形成される光パスによっても接続されうるので、最大距離を有するのノードに相互接続される光パスは一方の光ファイバリンクに形成されない場合もある。しかし、ノード数が奇数の場合には必ずこの条件を満たされなければならない。

　したがって、光パスを行列で示す場合、上記のような必要条件を用いれば、波長割当が正常に行われたかどうかの検証が可能になる。

　エリナスにより提案された従来の波長割当方法を、（I）ノード数が奇数の場合と、（II）ノード数が偶数の場合と、（III）ノード数を拡張する場合とに分けて説明すれば、次の通りである。

　I．ノード数が奇数である場合の波長割当方法

　ノード数が奇数の場合の波長割当方法を行列で示すと、次の通りである。

　１．列数がノード数Ｎと同一で、行数がノード数がＮのときに要求される波長数の下限値Ｗと同一なマトリックスを生成する。

　２．第１列に数字{１,２,…，Ｌｍａｘ}の集合(set)を順に割り当てる。数字が割り当てられていない第１列の各空位置(empty location)にはホップ数だけ行に従ってＸを記入する。数字が第１列に割り当てられている場合、記入された数字から１を引いた数に対応するホップ数だけＸが追加された列の次に記入される。

　３．第１列に使用した数字{１,２,…，Ｌｍａｘ}の集合をローテイト(rotating)することで得られる数字｛Ｌｍａｘ,１,…,２｝の集合を第２列に順に割り当てる。ただし、既に第２列にＸが記入されている位置には数字を割り当てない。加えて、第２列の空位置にＸを割り当てる。

　４．同一の方法により、使用した集合をローテイトすることで得られる集合値を次の列にも続けて割り当て、数字が割り当てられていない空位置にはＸを割り当てる。この過程を行列が完成するまで繰り返す。

　上述した方法をノード数Ｎが7であるリング通信ネットワークに適用すれば、次の通りである。Ｎが７であれば、波長数Ｗは(７^２−１)/８＝６で、最大距離Ｌｍａｘは(７−１)/２＝３である。この場合、完成した行列は下記の表２のようになる。

　第１列に数字{１,２,３}の集合が割り当てられ、第２列にはローテイトした数字{３,１,２}の集合が割り当てられる。第２列の第２行及び第３行に数字が割り当てられない理由は、それぞれ、数字の２と３が前列（第１列）に割り当てられているからであり、既に該当波長が使用されているためである。

　II．ノード数が偶数である場合の波長割当方法

　ノード数が偶数の場合は上述した方法を使用しない。その代わりに奇数である(Ｎ−１)個のノードを有する通信ネットワークに対して波長割当をしてから、これを拡張する方法を使用する。しかし、ノード数が４の倍数である場合とそうでない場合において多少の差がある。

　II−１．ノード数が偶数で且つ４の倍数の場合の波長割当方法

　１．（Ｎ−１)個のノードに対する波長割当を表示する行列を構成する。

　２．該当位置に列を追加して列数を拡張する。

　３．追加列から左にトラッキング(tracking)し、それぞれの行において最初に出会う数字を選択する。

　３−１．選択した数字の値がＬｍａｘでなければ、この値を１だけ増加させ、追加列の該当行にはＸを記入する。

　３−２．値がＬｍａｘであれば、この値をｑだけ減少させ、追加列の該当位置（行）に（ｑ＋１）を記入する。ここで、ｑは追加列から右側にトラッキングした場合、最初に出会う数字までのＸの個数である。

　３−３．(Ｎ/４)と等しい新たな行を追加し、この追加行に相当する新たな波長を使用して最大距離を有する光パスを形成する。　

　上述した方法をノード数Ｎが８の通信ネットワークに適用すれば、次の表３に示す行列が得られる。表３では、ノードＤとノードＦとの間にノードＥが追加されている。

　表３の行列において第１行を参照すると、追加列Ｅから左にトラッキングした場合に最初に出会う数字が３、つまりＬｍａｘなので、これは増加させない。そして、右にトラッキングして最初に出会う数字３までのＸの個数が０なので、そのまま３の値を保持し、追加列Ｅの第１行は１の値を保持する。このような方法を第２行〜第６行にも適用する。Ｎが８なので、新たに追加される波長数は２である。そして、最大距離を有する光パスは２つの所定ノードを選択することによって形成される。この場合、光パス（ノードＡ→ノードＥ、ノードＥ→ノードＡ）を形成するために波長Ｗ７が使用され、光パス（ノードＣ→ノードＧ、ノードＧ→ノードＣ）を形成するために波長Ｗ８が使用される。ノードＢ及びＦと、ノードＤ及びＨとの間の光パスを形成するために反対の光ファイバリンクが波長Ｗ７、Ｗ８を利用して形成されるようになる。

　II−２．ノード数が偶数で且つ４の倍数でない場合の波長割当方法

　１．追加波長を使用する最長光パス（最大距離を有する光パス）に対する波長を割り当てる過程を除いては、上述した４の倍数である場合における方法と同一である。　

　２． 最大距離の光パスに対して波長を割り当てる場合、追加波長が各４つのノードに使用され、他の波長は他の２つのノードに使用される。この場合、反対方向の光ファイバリンクには該当波長が使用されないので残るようになる。

　上述した方法をノード数Ｎが６の通信ネットワークに適用すれば、下記の表４に示す行列が得られる。この場合、ノードＣとノードＥとの間にノードＤが追加される。

　ノード数が６なので４つのノードを一つのグループとし、残りの２つのノードを他のグループとする。表４ではノードＡ、Ｂ、Ｄ、Ｅを一つのグループとし、ノードＣ及びノードＦを残りのグループとする。波長Ｗ４が光パスＡ→Ｄ、Ｄ→Ａで使用され、光パスＥ→Ｂ、Ｂ→Ｅは反対方向の光ファイバリンクを通して形成される。一方、波長Ｗ５は、光パスＣ→Ｆ、Ｆ→Ｃで使用されるが、反対方向の光ファイバリンクには使用されない。

　上述したように、従来のエリナスによる波長割当方法は簡易であるが、静的な方法だけを提供する。もちろん、行列上で行を相互に交換したり、ノードを固定して列をローテイトさせたりすれば変形は可能であるが、この変形構成は必然的に特定の形態に制限されることになる。

　III．ノードを拡張する場合の波長割当方法

　まず、所定のノード数を有するリング通信ネットワークでフルメッシュ接続性を有するように上記方法により波長を割り当てる。その後、所定位置にノードが追加された場合、既存の通信ネットワークの最小限変更に対して最小限の波長数でフルメッシュ接続性を有する通信ネットワークを構築する。

　ノード数が奇数から偶数に拡張された場合には上述した方法によればよい。上記表３に示した結果によれば、ノードを拡張した場合にも最小限の波長数が使用される。ノードの拡張後にはノードＢ→ノードＥ、ノードＥ→ノードＦのように変更されるので、既存通信ネットワークのノードＢとノードＦにおける変化が必要になる。しかし、波長Ｗ２ではノードＣからノードＦまでの光パスはノードの拡張後にも変化しない。したがって、このような方法を用いてノードを拡張すれば、波長Ｗ１、Ｗ４、Ｗ６で該当ノードの変更が必要となる。ノード数が偶数から奇数に拡張される場合において行列を用いる波長割当方法は、次の通りである。

　１．ノードが追加される位置に新たな列を追加し、ノード数の拡張にしたがって増加すべき波長数だけ行数も拡張させる。

　２．ノード数を偶数から奇数に拡張する場合に既に使用した波長に対して適用した方法と同様に処理する。　

　３．新たな波長に該当する新たな行の各列に数字を割り当て、そうでない場合にはＸを割り当てる。

　上述した方法をノード数Ｎを６から７に拡張した通信ネットワークに適用すれば、下記の表５に示す行列が得られる。この場合、ノードＣとノードＥとの間にノードＤが追加される。

　上記表５に示すように、ノード数Ｎが７の場合、波長の下限値は６なので、行が一つ追加される。波長Ｗ１では左にトラッキングした場合に最初に出会う数字が２なので、これを３に変更する。波長Ｗ５では最初に出会う数字が３なので、これを４に変更せず（Ｌｍａｘが３であるから）、右にトラッキングした場合に数字に出会うまでのＸの個数が２なので、該当値を１に減少し、新たな列では３を記入する。そして、フルメッシュ接続性を達成するため各列には３つの数字の１，２，３の値が一つずつ存在しなければならないので、追加波長Ｗ６の行における各列には数字のない位置に該当数字が割り当てられ、そうでない位置にはＸが割り当てられる。このような過程を経て行列が完成する。波長Ｗ４、Ｗ５が既存の通信ネットワークに対して変更を必要とすることを確認できる。

　参考として、下記の表６〜表９はノード数が５から８に拡張される場合のエリナスによる波長割当の結果を示すものである。ここで、<Ｗ>表示は新たなノードが追加されることにより、光パスが変更される波長番号を意味する。

　上述したように、従来のＷＤＭリング通信ネットワークでの波長割当方法は行列を利用して各ノード間の光パス及び各光パスに割り当てられる波長を体系的に簡易に具現できるという利点はあるが、静的な形態の波長割当方法のみを提供するので、リング通信ネットワークの構築時に柔軟性が足りないという問題があった。

　したがって、上記の問題を解決するために本発明は、最小限の波長数によって光パスを設定し、及び、波長を割り当てることができるＷＤＭを利用するリング通信ネットワークの波長割当方法を提供することにその目的がある。

　また本発明の他の目的は、既に構築されたリング通信ネットワークに所定ノードが追加される場合、既存のリング通信ネットワーク構成をできるだけ変更せずに最小限の波長数によって各ノード間の光パスを形成するようにするＷＤＭを利用するリング通信ネットワークの波長割当方法を提供することにある。

　このような目的を達成するために本発明は、Ｎ個のノードと、このＮ個のノードをそれぞれ順に接続する少なくとも１対の光ファイバを備える波長分割多重方式（ＷＤＭ）を利用するリング通信ネットワークにおける相互に異なる２つのノード間の所定波長割当方法において、Ｎ−１個のノードに対する光パスの構成及び波長割当を表示する行列を構成する過程と、所定列を行列の該当位置に追加して拡張した後、該追加列にＸを割り当てる過程と、行列にＮ/２だけ行を追加する過程と、追加列を中心に各行に対して左にトラッキングしつつ最初に出会う数字を選択して１だけ増加させる過程と、追加列における追加行の該当位置に値１、２、…、Ｎ/２を割り当て、該当ホップ数だけ行に従ってＸを割り当てる過程と、各追加行に沿って右にトラッキングしながら空位置に値１、２、…、Ｎ/２のうち使用していない値を割り当て、該当ホップ数だけ行に従ってＸを割り当てる過程と、を含んでなり、Ｎが偶数で、Ｘは該当ノードの光パスを形成しないことを示すことを特徴とする。

　この方法において、Ｎ−１個のノードに対する波長割当を表示する行列を構成する過程は、列数がＮ−１個のノード数と同一で、行数がＮ−１個のノード数に必要な波長数の下限値Ｗと同一な行列を構成する過程と、行列の第１列に数字{１,２,…,Ｌｍａｘ}の集合を順に割り当て、数字を割り当てない位置にはＸを割り当て、割り当てられた数字が対応するホップ数だけ行に従ってＸを割り当てる過程と、行列を右に進行しつつ、前列に使用した集合をローテイトさせて順に割り当て、残りの位置にはＸを割り当てる過程と、を含んでなるとよい。

　この場合、ノードの個数がＮ−１の場合に必要な波長数の下限値Ｗは数１によって求められると好ましい。

　また本発明では、Ｎ個のノードと、Ｎ個のノードをそれぞれ順に接続する少なくとも１対の光ファイバを備えるＷＤＭを利用するリング通信ネットワークにおける相互に異なる２つのノード間の所定波長割当方法において、ノード拡張前の光パスの構成及び波長割当を行列に示す過程と、ノード拡張に該当する列を行列の該当位置に追加して拡張した後、該拡張した列にＸを割り当てる過程と、拡張列を中心に各行に対して左にトラッキングしつつ最初に出会う数字を選択して１だけ増加させ、選択した数字が最大ホップ数（Ｌｍａｘ＝(Ｎ−１)/２）を超える場合には拡張列までのホップ数を割り当てる過程と、拡張列から各行に沿って右にトラッキングしながら最初に出会う数字の該当列までのホップ数を追加列の各行に割り当てる過程と、拡張列の空位置にＸを割り当てる過程と、を含んでなり、Ｎが奇数で、Ｘは該当ノードの光パスを形成しないことを示すことを特徴とするＷＤＭを利用するリング通信ネットワークの波長割当方法も提供する。

　本発明による波長割当方法は、ＷＤＭを利用するリング通信ネットワークで最小限の波長数を用いて光パスを設定するので、ネットワークの伝送容量を増大させる効果がある。

　また本発明は、既に構築されたリング通信ネットワークに所定のノードが追加される場合、既存のリング通信ネットワーク構成をできるだけ変更せずに、最小限の波長数によって各ノード間の光パスを構成できる利点を有する。

　以下、本発明による望ましい一実施例を添付の図面を参照して詳細に説明する。下記の説明において、図面の同一の構成要素に対しては他の図面においてもなるべく同一の参照番号及び参照符号を使用する。また、本発明に関連した公知機能あるいは構成に対する具体的説明が本発明の要旨を不明にする恐れがある場合には、その詳しい説明は省略する。

　本発明の一実施例によるＷＤＭの波長割当方法は、次のような基本原理により遂行される。

　基本原理

　１．各波長を使用して可能な限り均等な光パスを形成する。

　２．各波長は必ず光ファイバリンクの全体にわたり完全に一度割り当てられるようにする。この条件は波長の使用効率を高めるためである。

　従来の波長割当方法で示したように、ＷＤＭのリング通信ネットワークで各ノード間に一つの光パスを割り当てるのに必要な最小限の波長数は次のように与えられる。ノード数がＮの場合、形成すべき全体光パスの数はＮ(Ｎ−１)である。また、各２つのノード間における一つの光パスに割り当てる最小限の波長数Ｗは、ノード数Ｎが奇数の場合に(Ｎ²−１)/８で、ノード数Ｎが偶数で且つ４の倍数である場合にはＮ²/８で、ノード数Ｎが偶数で且つ４の倍数でない場合は(Ｎ²＋４)/８である。

　以下、本発明の一実施例によるＷＤＭリング通信ネットワークにおける光パスの設定及び波長割当方法を（I）ノード数が偶数の場合、（II）ノードを拡張する場合及び（III）誤切断復旧のための場合に分けて説明すれば、次の通りである。ノード数が奇数の場合の波長割当方法は前述した従来のエリナスによる波長割当方法と同一なので、その詳細な説明は省略する。

　I．ノード数が偶数の場合の光パスの設定及び波長割当方法

　ノード数が偶数の場合、上述した方法を使用せず、一旦(Ｎ−１)個のノード数、すなわち奇数個のノードを有する通信ネットワークに対する波長割当をしてからこれを拡張する方法を使用する。

　１．(Ｎ-１)個のノード数に対する波長割当を表示するマトリックスを構成する。

　２．所定の列にノードが一つ追加されると仮定し、該当位置に列を追加してノード数を拡張した後、追加列の各位置にＸを記入する。

　３． Ｎ/２だけ行を追加する。

　４．新たな追加列から左にトラッキングし、各行ごとに最初に出会う数字を選択して１だけ増加させる。

　５．追加行の追加列に連続する数字１、２、…、Ｎ/２を記入する。従って、記入された数字から１を引いた数に対応するホップ数だけＸが追加された列の次に記入される。

　６．追加列から右に移動しつつ、空位置に数字１、２、…、Ｎ/２のうち使用していない値を記入する。従って、記入された数字から１を引いた数に対応するホップ数だけＸが追加された列の次に記入される。

　上述した方法をノード数Ｎが８である通信ネットワークに適用すれば、下記の表１０に示す光パスの設定マトリックスが得られる。これを図に示すと、図４のようになる。ここで、ノードＤとノードＦとの間にノードＥが追加される場合を一例として示す。

　１．(８−１)個のノードに対する波長割当を表示するマトリックスを構成する(表２を参照）。

　２．ノードＤとノードＦとの間にノードＥが追加されると仮定し、追加ノードの該当位置に新たな列を発生して追加し、ノード数を拡張した後に追加列Ｅの各行にＸを記入する。

　３．８/２だけ行(Ｗ７,Ｗ８,Ｗ９,Ｗ１０)を追加する。

　４．追加列Ｅを中心に各行に対して左にトラッキングし最初に出会った数字を選択して１だけ増加させる。波長Ｗ１を参照すれば、左にトラッキングした場合、最初に出会う数字が３なので、これを４に変更する。

　５．数字１，２，３，４を該当する追加列Ｅの各追加行Ｗ７,Ｗ８,Ｗ９,Ｗ１０の位置に順番に記入し、各追加行に対して、記入された数字から１を引いた数に対応するホップ数だけＸが追加された列の次に記入される。

　６．追加列から右に移動しつつ、空位置に値１,２,…，Ｎ/２のうち使用していない値を記入し、該当ホップ数だけ行に従ってＸを記入する。従って、記入された数字から１を引いた数に対応するホップ数だけＸが追加された列の次に記入される。

　II.ノードを拡張する場合の光経路パスの設定及び波長割当方法

　所定のノードを有するリング通信ネットワークに対して前述したような方法により最小波長数を持つＷＤＭのリング通信ネットワークを構築した後、新たなノードが追加される場合、従来の通信ネットワークの変化を最小化しつつ最小限の波長数で通信ネットワークを再構築する方法を説明する。

　II-１．ノード数が奇数から偶数に拡張される場合は上記I.ノード数が偶数の場合の光パスの設定及び波長割当方法によればよい。　　　　

　II-２．ノード数が偶数から奇数(ノードの個数Ｎ)に拡張される場合

　　１．(Ｎ−１)のノード数に対する波長割当を表示するマトリックスを構成する。

　　２．所定列に一つのノードが追加されると仮定し、該当位置に列を追加して拡張した後追加列の各行にＸを記入する。

　　３．追加列から左にトラッキングし、最初に出会う数字を選択して１だけ増加させる。

　　４．選択した数字が最大ホップ数(Ｌｍａｘ＝(Ｎ−１)/２)より大きければ、これを拡張して追加列までのホップ数を記入し、その後、追加列を右にトラッキングして最初に出会う数字に該当する列までのホップ数を記入する。

　　５．追加列の空位置にＸを記入する。

　上述した方法をノード数Ｎが８から９に拡張される場合に、これを通信ネットワークに適用すれば下記の表１１に示す光パスの設定行列が得られ、これを図示すると図５のようになる。ここで、ノードＥとノードＦとの間にノードＩが追加される場合を一例として示す。

　参考までに、下記表１２〜表１５はノード数が５から８に拡張される場合の本発明の一実施例による（これをＡＢＣ波長割当法と称する）波長割当の結果である。図面で<Ｗ>で示したものが新たなノードが追加されることで、光パスが変更される波長番号を示す。

　III．誤切断復旧のために必要な波長数

　光通信ネットワークは特に大容量データを扱うので、所定リンクが切断される誤切断から迅速に復旧するのためのチャネル及びバックアップを備えることを必ず必要とする。本発明の一実施例では、このような誤切断復旧のためのバックアップ波長として最長パス（最大ホップ数を持つパス）を除いた波長数を必要とする。

　詳細に説明すると、上記表１０を参照すれば、ノード数が８個の場合にＣ→Ｄへのリンクが切断されたと仮定する場合、最大ホップ数４をそれぞれ含むＷ１、Ｗ４、Ｗ９、Ｗ１０を除く光パスに対する波長Ｗ２、Ｗ３、Ｗ５、Ｗ６、Ｗ７、Ｗ８のバックアップが必要なので、６つの追加波長数をさらに必要とする。

　一方、上述したように光パスを構成するネットワークは時計回りと反時計回りにそれぞれ光信号が進行する２芯の光ファイバからなると仮定している。

　表１〜表１５に示したマトリックスは時計回りに進行する光ファイバに対する光パスの設定を示すもので、反時計回りの光パスは時計方向の光パスと相互に対をなす。すなわち、行にある数字が時計回りにローテイトされている。例えば、時計回りに進行する光パスがノードＡ→ノードＤに設定された場合、反時計回りの光パスはノードＤ→ノードＡに設定される。

　さらに詳細に説明すると、表１０を参照すれば、第１行の数字は１→４→３の順序となり、第３行の数字は３→２→２→１の順序となっているので、これをそれぞれ３→１→４、１→３→２→２と時計回りにローテイトさせて各位置に置換すればよい。

　以上、本発明の説明では具体的な一実施例について説明したが、本発明の範囲を外れない限り多様な変形が可能なことはもちろんである。例えば、本発明の適用において必ずしも２芯の光ファイバからなるリングネットワークのみに適用されることを意味するのではなく、この特許請求の範囲と均等なものにより定めなければならない。

フルメッシュ接続性を有する５つのノードで構成されたリング通信ネットワークを概略的に示す図。 従来技術による４つのノードを有するリング通信ネットワークでの波長割当方法を説明するための図。 従来技術による５つのノードを有するリング通信ネットワークでの波長割当方法を説明するための図。 本発明の一実施例によるノード数が８つの場合の波長割当方法を示す図。 本発明の一実施例によるノード数が８つから９つに拡張した場合の波長割当方法を示す図。

Claims (4)

1. 　Ｎ個のノードと、該Ｎ個のノードをそれぞれ順に接続する少なくとも１対の光ファイバを備える波長分割多重方式を利用するリング通信ネットワークにおける相互に異なる２つのノード間の所定波長割当方法において、
   　Ｎ−１個のノードに対する光パスの構成及び波長割当を表示する行列を構成する過程と、
   　所定列を前記行列の該当位置に追加して拡張した後、該追加列にＸを割り当てる過程と、
   　前記行列にＮ/２だけ行を追加する過程と、
   　前記追加列を中心に各行に対して左にトラッキングしつつ最初に出会う数字を選択して１だけ増加させる過程と、
   　前記追加列における追加行の該当位置に数字１、２、…、Ｎ/２を割り当て、該当ホップ数だけ行に従ってＸを割り当てる過程と、
   　各追加行に沿って右にトラッキングしながら空位置を検索し、該空位置に数字１、２、…、Ｎ/２のうち使用していない値を割り当て、該当ホップ数だけ行に従ってＸを割り当てる過程と、を含んでなり、
   　前記Ｎが偶数で、前記Ｘは該当ノードの光パスを形成しないことを示すことを特徴とする波長分割多重方式リング通信ネットワークの波長割当方法。　
2. 　前記Ｎ−１個のノードに対する波長割当を表示する行列を構成する過程は、
   　列数が前記Ｎ−１個のノード数と同一で、行数が前記Ｎ−１個のノード数に必要な波長数の下限値Ｗと同一な行列を構成する過程と、
   　前記行列の第１列に数字{１,２,…,Ｌｍａｘ}の集合を順に割り当て、数字を割り当てない位置にはＸを割り当て、前記割り当てられた数字が対応するホップ数だけ行に従ってＸを割り当てる過程と、
   　前記行列を右に進行しつつ、前列に使用した集合をローテイトさせて順に割り当て、残りの位置にはＸを割り当てる過程と、を含んでなる請求項１記載の波長分割多重方式リング通信ネットワークの波長割当方法。
3. 　前記ノードの個数がＮ−１の場合に必要な波長数の下限値Ｗはが数１によって求められる請求項２記載の波長分割多重方式を利用するリング通信ネットワークの波長割当方法。
   

   
4. 　Ｎ個のノードと、該Ｎ個のノードをそれぞれ順に接続する少なくとも１対の光ファイバを備える波長分割多重方式を利用するリング通信ネットワークにおける相互に異なる２つのノード間の所定波長割当方法において、
   　ノード拡張前におけるネットワークの光パスの構成及び波長割当を行列に示す過程と、
   　ノード拡張に該当する列を前記行列の該当位置に追加して拡張した後、該拡張した列にＸを割り当てる過程と、
   　前記拡張列を中心に各行に対して左にトラッキングしつつ最初に出会う数字を選択して１だけ増加させ、選択した数字が最大ホップ数（Ｌｍａｘ＝(Ｎ−１)/２）を超える場合には前記拡張列までのホップ数を割り当てる過程と、
   　前記拡張列から各行に沿って右にトラッキングしながら最初に出会う数字の該当列までのホップ数を前記追加列の各行に割り当てる過程と、
   　前記拡張列の空位置にＸを割り当てる過程と、を含んでなり、
   　前記Ｎが奇数で、前記Ｘは該当ノードの光パスを形成しないことを示すことを特徴とする波長分割多重方式を利用するリング通信ネットワークの波長割当方法。

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