JP2005159942A - 複数レイヤパス設定方法及び複数レイヤパス設定プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 ネットワークにおいて、下位レイヤパスが経由する下位レイヤリンクの状況を考慮してリンクコストを計算し、上位レイヤパスの経路を適切に選択する手段を提供する。
【解決手段】 一つのノードは、隣接データリンクＤＢ１、データリンクＤＢ２、隣接制御リンクＤＢ３、リンク情報設定手段４、リンク情報交換手段５、リンクコスト計算手段６及び経路選択手段７から構成される。リンク情報設定手段４は、隣接データリンクＤＢ１のデータリンク情報１０及び隣接制御リンクＤＢ３の制御リンク情報３０を設定する。リンク情報交換手段５は、制御リンク情報３０を用いて、データリンク情報１０を対向ノードと交換する。リンクコスト計算手段６は、データリンクＤＢ２の各データリンク情報１０に対応するデータリンクのリンクコストを計算する。経路選択手段７は、上位レイヤパスを設定するとき、下位レイヤパスのリンクコストに基づいて、経路を選択する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、異なるレイヤ（ネットワークの階層）におけるデータ交換機能を有するノードが混在するネットワークにおいて、各ノード間に複数のレイヤにおける接続パスを設定する複数レイヤパス設定方法及び複数レイヤパス設定プログラムに関する。

現在、大規模で大容量なデータ転送を実現する高度な光ネットワーク技術が注目されている。例えば、ＧＭＰＬＳ（Generalized Multi-Protocol Label Switching）は、パケット、ＴＤＭ（Time Division Multiplexing、時分割多重方式）、光波長、光ファイバという複数の異なるレイヤとそのパス（信号の通る経路）の統一的な制御管理を可能にする技術である（非特許文献１及び非特許文献２参照）。
このようなネットワーク技術において、複数レイヤのリソースを考慮し、上位レイヤの接続パスを設定する場合、必要に応じて、下位レイヤの接続パスを設定するための経路の選択方法としては、ノード間の物理的な接続パスである下位レイヤリンクのリンクコストを１、その下位レイヤリンクを直列接続した物理的な経路である下位レイヤパスのリンクコストをα、上位レイヤにおけるデータ交換機能を利用するときのコストをβとして、各経路のコストを計算し、その計算したコストが最小である経路を選択するものがある。
栗本崇、他６名、「マルチレイヤサービスネットワークアーキテクチャの提案」、信学技報、社団法人 電子情報通信学会 フォトニックネットワーク研究会、２００３年９月 日本電信電話株式会社、他４社、"「複数レイヤによるＧＭＰＬＳシグナリング相互接続実験に成功」"、［online］、２００３年５月２０日、［２００３年１１月１０日検索］、インターネット＜ＵＲＬ： HYPERLINK "http://www.mitsubishielectric.co.jp/news-data/2003/pdf/0520-b.pdf" http://www.mitsubishielectric.co.jp/news-data/2003/pdf/0520-b.pdf＞

しかしながら、従来の経路の選択方法では、下位レイヤパスが経由する下位レイヤリンクの状況が全く考慮されずにリンクコストが決定されているという問題がある。このため、例えば、２本の下位レイヤパスがあった場合、一方の下位レイヤパスは１０本の下位レイヤリンクを経由して設定されており、他方の下位レイヤパスは１本の下位レイヤリンクを経由して設定されていたとしても、両者は等しく扱われてしまう。このときは、下位レイヤリンクの個数によるコストを考慮して、１本の下位レイヤリンクを経由する下位レイヤパスを選択するのが望ましい。また、下位レイヤリンクのリンクコストを等しく１としているため、下位レイヤリンクのリソースの状況が考慮されない。例えば、残余リソースが１００ある下位レイヤリンクと、残余リソースが１しかない下位レイヤリンクとが等しく扱われてしまう。このときは、今後の拡張性や負荷分散の観点から、残余リソースが１００ある下位レイヤリンクを選択するのが望ましい。

そこで、本発明は、前記問題に鑑み、異なるレイヤにおけるデータ交換機能を有するノードが混在するネットワークにおいて、下位レイヤパスが経由する下位レイヤリンクの状況を考慮してリンクコストを計算することによって、上位レイヤの接続パスの経路を適切に選択する手段を提供することを課題とする。

前記課題を解決する本発明のうち、請求項１に係る発明は、異なるレイヤにおけるデータ交換機能を有するノードが混在し、隣接するノード間は物理的な接続パスである下位レイヤリンクで接続され、その下位レイヤリンクを直列接続することによって物理的な経路である下位レイヤパスが設定され、その下位レイヤパスの上にデータ転送のための通信接続の単位である上位レイヤパスが設定されるネットワークにおいて、各ノード間に複数のレイヤにおける接続パスを設定する複数レイヤパス設定方法であって、各ノードにおいて、リンク情報設定手段が、自ノードに接続された下位レイヤリンク及び下位レイヤパスを示すデータリンクに関する情報であるデータリンク情報を設定するステップと、リンク情報交換手段が、リンク情報設定手段が設定したデータリンク情報を、自ノードに隣接するノードである隣接ノードと送受信するステップと、リンクコスト計算手段が、リンク情報設定手段が設定したデータリンク情報及びリンク情報交換手段が受信したデータリンク情報に従って、各データリンクのリンクコストを計算するステップと、経路選択手段が、上位レイヤパスを設定するとき、リンクコスト計算手段が計算した各データリンクのリンクコストから、既存の下位レイヤパス及び新設の下位レイヤパスを利用した経路のリンクコストを計算し、その計算結果によってリンクコストが最小である経路を選択するステップとを実行することを特徴とする。

まず、本発明に係るネットワークは、隣接するノード間を接続する物理的な接続パスである下位レイヤリンク、その下位レイヤリンクを直列接続することによって設定される物理的な経路である下位レイヤパス、及び、その下位レイヤパスの上に設定されるデータ転送のための通信接続の単位である上位レイヤパスの３つのレイヤ（ネットワークの階層）を有する。そして、請求項１に係る複数レイヤパス設定方法によれば、各ノードにおいて設定したデータリンク情報（そのノードに接続された下位レイヤリンク及び下位レイヤパスに関する情報）を隣接ノードと送受信する。これによって、各ノードは、ネットワーク内の全てのデータリンク情報を取得することができる。次に、各ノードにおいて、その取得したデータリンク情報に対応するデータリンクのリンクコストを計算する。更に、上位レイヤパスを設定するときには、その計算したリンクコストから、下位レイヤパスを利用した各経路のリンクコストを計算し、その計算結果によってリンクコストが最小である経路を選択する。これによって、上位レイヤパスの経路として、複数の下位レイヤパスから、リンクコストが最小であるものを選択することができる。

請求項２に係る発明は、前記ネットワークにおける複数レイヤパス設定方法であって、所定のノード間に下位レイヤパスを設定するとき、その下位レイヤパスの両端のノードにおいて、リンク情報設定手段が、その下位レイヤパスのデータリンク情報を、その下位レイヤパスが経由する下位レイヤリンクの経路情報を含めて設定するステップと、リンク情報交換手段が、データリンク情報を隣接ノードと送受信するステップと、各ノードにおいて、リンクコスト計算手段が、下位レイヤパスのリンクコストを、下位レイヤパスが経由する下位レイヤリンクのリソースに基づいて計算するステップとを実行することを特徴とする。

請求項２に係る複数レイヤパス設定方法によれば、所定のノード間に下位レイヤパスを設定するとき、その両端のノードにおいて、その下位レイヤパスが経由する下位レイヤリンクの経路情報を含むデータリンク情報を設定し、そのデータリンク情報を隣接ノードと送受信する。これによって、各ノードは、新たに設定された下位レイヤパスのデータリンク情報を取得することができる。更に、各ノードにおいて、その下位レイヤパスのリンクコストを、その下位レイヤパスが経由する下位レイヤリンクのリソースに基づいて計算する。

請求項３に係る発明は、前記ネットワークにおける複数レイヤパス設定方法であって、各ノードにおいて、リンク情報設定手段が、自ノードに接続された下位レイヤリンク及び下位レイヤパスを示すデータリンクに関する情報であるデータリンク情報を設定するステップと、リンクコスト計算手段が、リンク情報設定手段が設定したデータリンク情報に従って、各データリンクのリンクコストを計算し、その計算したリンクコストをそのデータリンク情報に追加設定するステップと、リンク情報交換手段が、リンク情報設定手段及びリンクコスト計算手段が設定したデータリンク情報を、自ノードに隣接するノードである隣接ノードと送受信するステップと、経路選択手段が、上位レイヤパスを設定するとき、リンク情報設定手段及びリンクコスト計算手段が設定したデータリンク情報及びリンク情報交換手段が受信したデータリンク情報に含まれる各データリンクのリンクコストから、既存の下位レイヤパス及び新設の下位レイヤパスを利用した経路のリンクコストを計算し、その計算結果によってリンクコストが最小である経路を選択するステップとを実行することを特徴とする。

請求項３に係る複数レイヤパス設定方法によれば、各ノードにおいて設定したデータリンク情報に対応するデータリンクのリンクコストを計算する。そして、その計算したリンクコストを含むデータリンク情報を、隣接ノードと送受信する。これによって、各ノードは、ネットワーク内の全てのデータリンク情報（そのデータリンクのリンクコストを含む）を取得することができる。更に、上位レイヤパスを設定するときには、その取得したデータリンク情報のリンクコストから、下位レイヤパスを利用した各経路のリンクコストを計算し、その計算結果によってリンクコストが最小である経路を選択する。これによって、上位レイヤパスの経路として、複数の下位レイヤパスから、リンクコストが最小であるものを選択することができる。また、各ノードは、取得したデータリンク情報に対応するデータリンクのリンクコストを計算する必要がなくなる。

請求項４に係る発明は、前記ネットワークにおける複数レイヤパス設定方法であって、リンクコスト計算手段が、下位レイヤパスのリンクコストを、αを所定の定数とし、下位レイヤパスが経由する各下位レイヤリンクについて、α／（下位レイヤパスの残余リソース＋下位レイヤリンクの残余リソース）を合計した値として計算し、下位レイヤリンクのリンクコストを、１／（下位レイヤリンクの残余リソース）として計算するステップを実行することを特徴とする。

請求項４に係る複数レイヤパス設定方法によれば、下位レイヤパスのリンクコストに対して、下位レイヤパスの残余リソース及び下位レイヤリンクの残余リソースを反映させる。また、下位レイヤリンクのリンクコストに対して、下位レイヤリンクの残余リソースを反映させる。これによって、下位レイヤパスの残余リソースと、下位レイヤリンクの残余リソースとを同じ尺度（帯域、すなわち、単位時間あたりのデータ転送量［GB/sec］）で評価できる。なお、αは、所定の定数であり、新設の下位レイヤパスのリンクコストに対して、既存の下位レイヤパスのリンクコストの計算値を調整する係数である。

請求項５に係る発明は、前記ネットワークにおける複数レイヤパス設定方法であって、パス設定手段が、経路選択手段が選択した上位レイヤパスの経路が新設の下位レイヤパスを利用するとき、下位レイヤリンクの上に下位レイヤパスを設定し、その設定した下位レイヤパスの上に上位レイヤパスを設定するステップを実行することを特徴とする。

請求項５に係る複数レイヤパス設定方法によれば、上位レイヤパスを設定する経路として、既存の下位レイヤパスではなく、新設の下位レイヤパスを利用するときは、まず、既存の下位レイヤリンクの上に下位レイヤパスを新たに設定し、その設定した下位レイヤパスの上に上位レイヤパスを設定する。

請求項６に係る発明は、コンピュータに、前記各複数レイヤパス設定方法を実行させる複数レイヤパス設定プログラムである。

請求項１に係る発明によれば、上位レイヤパスの経路として、複数の下位レイヤパスから、そのリンクコストが最小であるものを選択することができるので、下位レイヤパス及び下位レイヤリンクの状況を考慮した、適切な経路選択を行うことができる。

請求項２に係る発明によれば、新たに設定された下位レイヤパスのリンクコストを、その下位レイヤパスが経由する下位レイヤリンクのリソースに基づいて計算するので、下位レイヤパスのリンクコストに対して、その下位レイヤパスを形成する下位レイヤリンクのリソースの状況を反映させることができる。

請求項３に係る発明によれば、上位レイヤパスの経路として、複数の下位レイヤパスから、そのリンクコストが最小であるものを選択することができるので、下位レイヤパス及び下位レイヤリンクの状況を考慮した、適切な経路選択を行うことができる。また、各ノードは、取得したデータリンク情報に対応するデータリンクのリンクコストを計算する必要がなくなるので、各ノードの負荷を削減することができる。

請求項４に係る発明によれば、データリンクのリンクコストの計算に際して、下位レイヤパスの残余リソースや下位レイヤリンクの残余リソースを反映させるので、データリンクのリンクコストを、単純なホップ数（経由するノードの個数又は下位レイヤリンクの個数）だけではなく今後の拡張性を含む、適切な指標とすることができる。

請求項５に係る発明によれば、上位レイヤパスを設定する経路として新設の下位レイヤパスを利用することができるので、新規に上位レイヤパスを設定するとき、既存の下位レイヤパスを利用するべきか、新規の下位レイヤパスを利用するべきか、更に、どの経路を選択するべきかを判断することができ、経路選択の幅を広げることが可能になる。

請求項６に係る発明によれば、コンピュータに複数レイヤパス設定プログラムを実行させることにより、複数レイヤパス設定方法を実現することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

≪第１の実施の形態≫
第１の実施の形態は、ネットワークを構成するノード間でデータリンク情報を交換した後、上位レイヤパスの経路選択を行うノードで、データリンク情報に対応する全てのデータリンクについてリンクコストを計算し、その計算したリンクコストに基づいて経路選択を行うものである。

<ネットワークの構成と概要>
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るネットワークの構成を示す。このネットワークには、所定のレイヤにおけるデータ交換機能を有する、２種類のノードが混在している。一方のノードは、図１において太い円柱で示される上位レイヤ交換機能ノードであり、ノードＡ、Ｂ及びＣが該当する。この上位レイヤ交換機能ノードは、例えば、パケット内の識別情報を用いてパケットを交換する機能を持ち、具体的には、ＭＰＬＳ（Multi-Protocol Label Switching）対応ルータなどによって実現される。ここで、ＭＰＬＳとは、パケットにラベルという識別子を付加し、ＭＰＬＳ対応ルータ間はそのラベルだけを参照してパケットの送受信を行うことによって、パケット転送を高速化する技術である。
他方のノードは、図１において立方体で示される下位レイヤ交換機能ノードであり、ノードＤ、Ｅ及びＦが該当する。この下位レイヤ交換機能ノードは、例えば、光ファイバを媒体としたデータ転送において光波長を交換する機能を持ち、具体的には、ＯＸＣ（Optical Cross Connect、光クロスコネクト）装置などによって実現される。ここで、ＯＸＣとは、光ファイバから入力した光信号を、内部的に一度電気信号に変換することなく、光のままスイッチ処理を行い、別の光ファイバに出力する技術である。なお、ネットワークにおいて、３種類以上のレイヤにおけるデータ交換機能を有するノードが混在していてもよい。

各ノード間は、下位レイヤリンク及び制御リンクによって接続されている。下位レイヤリンクは、ノード間でデータの送受信を行うための媒体であり、具体的には、光ファイバなどによって実現される。図１において、下位レイヤリンクは細い円柱で示されている。制御リンクは、ノード間で制御情報を送受信するための媒体であり、具体的には、光ファイバ、その他の通信線などによって実現される。図１において、制御リンクは実線で示されている。
更に、その下位レイヤリンクを利用して、上位レイヤ交換機能ノード間に下位レイヤパスが設定され、その下位レイヤパスの上に、上位レイヤパスが設定される。下位レイヤパスは、複数の下位レイヤリンクを直列に接続したものであり、上位レイヤ交換機能ノード間におけるデータ転送の物理的な経路を定義するものである。上位レイヤパスは、コネクション（データ転送のための通信接続状態）の単位であり、実際のデータ転送における転送元のノード、転送先のノード、使用リソース（帯域）などを定義するものである。図１に示すように、下位レイヤパスＡ−Ｂは、下位レイヤリンクＡ−Ｄ、Ｄ−Ｅ及びＥ−Ｂの上に設定され、下位レイヤパスＢ−Ｃは、下位レイヤリンクＢ−Ｅ、Ｅ−Ｆ及びＦ−Ｃの上に設定されている。また、上位レイヤパスＡ−Ｃは、下位レイヤパスＡ−Ｂ及びＢ−Ｃの上に設定されている。

<ノードの構成と概要>
図２は、本発明の第１の実施の形態に係るノードの構成を示す。一つのノードは、隣接データリンクＤＢ（Data Base、データベース）１、データリンクＤＢ２、隣接制御リンクＤＢ３、リンク情報設定手段４、リンク情報交換手段５、リンクコスト計算手段６及び経路選択手段７から構成される。
隣接データリンクＤＢ１は、そのノードに接続されるデータリンクである隣接データリンクに関する情報を格納する。ここで、データリンクとは、下位レイヤリンク及び下位レイヤパスの総称である。図１では、ノードＡにおいて、隣接データリンクとは、下位レイヤリンクＡ−Ｄ及び下位レイヤパスＡ−Ｂが相当する。データリンクに関する情報であるデータリンク情報１０には、ノードＩＤ１１、リンクＩＦＩＤ（InterFace ID）１２、対向ノードＩＤ１３、対向リンクＩＦＩＤ１４、リンク種別１５、リソース１６、残余リソース１７及び経路情報１８がある。

ノードＩＤ１１は、そのノードに固有の符号であり、ＩＰ（Internet Protocol）アドレスなどを使用する。なお、本実施の形態の説明では、便宜上、図１に示すようにＡ〜Ｆのアルファベットを使用することによって、ノードを特定するものとする。リンクＩＦＩＤ１２は、ノードがデータリンクを指定するための符号であり、特に、そのノード側のリンクＩＦＩＤを格納するものである。ここで、データリンクは、接続される２つのノードに対応して、２つの固有のリンクＩＦＩＤを持つものとする。対向ノードＩＤ１３は、そのノードがデータリンクによって接続される相手先ノード、すなわち、対向ノードのノードＩＤである。対向リンクＩＦＩＤ１４は、ノードがデータリンクを指定するための符号であり、特に、対向ノード側のリンクＩＦＩＤを格納するものである。
リンク種別１５は、そのデータリンク情報１０が、下位レイヤリンクの情報であるか、又は、下位レイヤパスの情報であるかを示すものである。それによって、リソース１６、残余リソース１７及び経路情報１８の内容が異なる。

リンク種別１５が下位レイヤリンクであるとき、リソース１６は、下位レイヤリンクが有する最大リソースを示し、残余リソース１７は、リソース１６から現在使用中のリソースを除いた未使用のリソースを示す。残余リソース１７は、新たに利用可能なリソースであると言うこともできる。ここで、リソースとは、帯域（単位時間あたりのデータ転送量［GB/sec］）を意味するが、特に、下位レイヤリンクのリソース１６には、例えば、光ファイバを通過することが可能な光の波長の数と、その波長あたりの帯域との積を格納する。そして、下位レイヤリンクの残余リソース１７には、未使用の波長の数と、その波長あたりの帯域との積を格納する。なお、リンク種別１５が下位レイヤリンクであるとき、経路情報１８には、何も格納されず、空欄になる。
リンク種別１５が下位レイヤパスであるとき、リソース１６は、下位レイヤパスが有する最大リソースを示し、残余リソース１７は、リソース１６から現在使用中のリソースを除いた未使用のリソースを示す。特に、下位レイヤパスのリソース１６には、下位レイヤパスが設定されたときに割り当てられた波長あたりの帯域を格納する。そして、下位レイヤパスの残余リソース１７には、その割り当てられた帯域から、上位レイヤパスが実際に使用する帯域を除いた分を格納する。更に、リンク種別１５が下位レイヤパスであるとき、経路情報１８が格納される。この経路情報１８は、その下位レイヤパスがどのノードを経由しているかを示す。例えば、図１では、ノードＡにおいて、下位レイヤパスＡ−Ｂに対する経路情報１８として、Ａ−Ｄ−Ｅ−Ｂが設定される。なお、このとき、下位レイヤパスが経由する各下位レイヤリンクの光波長は、異なっていてもよい。

前記のような情報以外に、シーケンスナンバや廃棄までの時間（図示せず）などを保持してもよい。ここで、シーケンスナンバは、データリンク情報１０の新旧を表す番号であり、そのノードがそのデータリンク情報１０を生成した順番を示す。廃棄までの時間は、後記するリンク情報交換によって受信したデータリンク情報を廃棄するまでの時間を指定するものである。具体的には、所定のデータリンク情報１０を受信してから、廃棄までの時間内にそのデータリンク情報１０を再度受信しなければ、そのデータリンク情報１０が無効になったものと判断して、保持しているデータリンク情報１０を廃棄する。

データリンクＤＢ２は、隣接データリンクＤＢ１に格納されているデータリンク情報１０、及び、隣接制御リンクＤＢ３に含まれる制御リンク情報３０が示す制御リンクを通して他のノードから受信したデータリンク情報１０を格納している。
隣接制御リンクＤＢ３は、そのノードに接続される制御リンクである隣接制御リンクに関する情報を格納している。図１では、ノードＡにおいて、隣接制御リンクとは、制御リンクＡ−Ｄが相当する。制御リンクに関する情報である制御リンク情報３０には、ノードＩＤ３１、リンクＩＦＩＤ３２、対向ノードＩＤ３３及び対向リンクＩＦＩＤ３４がある。その内容は、データリンク情報１０と同様である。
なお、隣接データリンクＤＢ１、データリンクＤＢ２及び隣接制御リンクＤＢ３は、ＭＰＬＳ対応ルータやＯＸＣ装置に内蔵又は外部接続されるハードディスク装置、フラッシュメモリなどの不揮発性記憶媒体によって実現される。

リンク情報設定手段４は、隣接データリンクＤＢ１に格納されるデータリンク情報１０及び隣接制御リンクＤＢ３に格納される制御リンク情報３０を設定する。特に、下位レイヤパスが設定されたとき、その下位レイヤパスの両端のノードにおいて、リンク情報設定手段４が、経路情報１８を含む下位レイヤパスのデータリンク情報１０を、隣接データリンクＤＢ１に格納する。その後、隣接データリンクＤＢ１に格納されたデータリンク情報１０を、データリンクＤＢ２にも格納する。
リンク情報交換手段５は、隣接制御リンクＤＢ３に格納された制御リンク情報３０が示す制御リンクを用いて、データリンクＤＢ２に格納されたデータリンク情報１０を対向ノードと交換する。すなわち、対向ノードのデータリンクＤＢ２と、そのノードのデータリンクＤＢ２が同一になるように同期をとる。
リンクコスト計算手段６は、データリンクＤＢ２に格納された各データリンク情報１０に対応するデータリンクのリンクコストを計算する。リンクコストの内容及び計算方法については後記する。
経路選択手段７は、上位レイヤパスを設定するとき、リンクコスト計算手段６が計算したリンクコスト及び新たに設定可能な下位レイヤパスのリンクコストに基づいて、上位レイヤパスが利用する下位レイヤパスの経路を選択する。
なお、リンク情報設定手段４、リンク情報交換手段５、リンクコスト計算手段６及び経路選択手段７は、ＭＰＬＳ対応ルータやＯＸＣ装置内の所定のメモリに格納されたプログラムがＣＰＵ（Central Processing Unit）によって実行されることで実現される。これは、後記する第２の実施の形態及び第３の実施の形態においても同様である。

<ノードの動作>
図３のフローチャートに沿って、本発明の第１の実施の形態に係るノードの動作について説明する（適宜図１及び図２参照）。まず、リンク情報設定手段４は、そのノードにおけるリンク情報を設定する（ステップＳ３０１）。そのリンク情報としては、隣接データリンクＤＢ１に格納されるデータリンク情報１０及び隣接制御リンクＤＢ３に格納される制御リンク情報３０がある。このとき、リンク種別１５が下位レイヤパスであるデータリンク情報１０については、経路情報１８を含めて設定されることになる。具体的な設定方法としては、オペレータの入力操作によって設定されたり、ノードに電源が投入されたときの初期化の一環である他のノードとのネゴシエーション動作によって設定されたりする。リンク情報設定手段４は、そのノードに接続された全てのデータリンクに関する情報であるデータリンク情報１０を隣接データリンクＤＢ１に格納した後、そのデータリンク情報１０をデータリンクＤＢ２にも格納する。

次に、リンク情報交換手段５は、ネットワーク全体のデータリンク情報１０を交換する（ステップＳ３０２）。具体的には、隣接制御リンクＤＢ３に格納された制御リンク情報３０が示す制御リンクを用いて、データリンクＤＢ２に格納されたデータリンク情報１０を対向ノードに送信する一方、その対向ノードのデータリンクＤＢ２に格納されたデータリンク情報１０を受信する。そして、その受信したデータリンク情報１０と、既にデータリンクＤＢ２に格納されているデータリンク情報１０とを比較照合する。このとき、受信したデータリンク情報１０が、新規の情報であれば、データリンクＤＢ２に格納する。受信したデータリンク情報１０と、既にデータリンクＤＢ２に格納されているデータリンク情報１０とが同一のデータリンクの情報であれば、前記シーケンスナンバなどによって判断した結果、新しい方のデータリンク情報１０をデータリンクＤＢ２に記憶する。これは、リソース１６、残余リソース１７及び経路情報１８を最新の状態にするためである。リンク情報交換手段５は、このような動作を全ての隣接ノードに対して定期的に繰り返す。これによって、各ノードのデータリンクＤＢ２にネットワーク内の全てのデータリンク情報１０が収集されることになる。

続いて、ネットワークのトラフィック量が増大したり、ノードが新設されたことによって、上位レイヤパス計算要求が発生したとき（ステップＳ３０３のＹｅｓ）、リンクコスト計算手段６は、各データリンクのリンクコストを計算する（ステップＳ３０４）。なお、上位レイヤパス計算要求が発生していないときには（ステップＳ３０３のＮｏ）、そのチェックを繰り返す（ステップＳ３０３）。

ここで、リンクコスト計算手段６が行う、リンクコストの計算方法について説明する。データリンク情報１０のリンク種別１５が下位レイヤリンクであるとき、リンクコストは、次の式１で求めることができる。

下位レイヤリンクのリンクコスト＝１／残余リソース・・・式１

式１によれば、下位レイヤリンクのリンクコストは、残余リソースの逆数であり、その下位レイヤリンクを利用できる余地又は拡張性を示すものである。リンクコストは、小さいほど望ましい。ここで、残余リソースは、帯域であるが、波長のような離散的な値しかとれない場合は、波長数と、その波長あたりの帯域との積となる。

また、データリンク情報１０のリンク種別１５が下位レイヤパスであるとき、リンクコストは、次の式２で求めることができる。

下位レイヤパスのリンクコスト＝α×Σ[１／（下位レイヤパスの残余リソース＋下位レイヤパスが経由する下位レイヤリンクの残余リソース）]・・・式２

ここで、αは、定数であり、新設の下位レイヤパスのリンクコストに対して、既存の下位レイヤパスのリンクコストの計算値を調整する係数である。新設の下位レイヤパスのリンクコストは、そのリソースが上位レイヤパスに割り当てられていないので、式１の下位レイヤリンクのリンクコストを合計することによって求めることができる。既存の下位レイヤパスのリンクコストは、式２によって求めることができる。例えば、αを１より小さくすることによって、上位レイヤパスの経路を選択するとき、下位レイヤパスを新設するより、既存の下位レイヤパスを利用する方を選択しやすくすることができる。また、Σは、その下位レイヤパスが経由する全ての下位レイヤリンクについて合計することを意味する。下位レイヤパスの残余リソースは、下位レイヤパスに割り当てられた波長あたりの帯域から、上位レイヤパスが実際に使用する帯域を除いた分である。従って、（下位レイヤパスの残余リソース＋下位レイヤパスが経由する下位レイヤリンクの残余リソース）は、下位レイヤパスが経由する下位レイヤリンクの残余リソースの実効値であると言うことができる。
図１において、下位レイヤパスＡ−Ｂの残余リソースをＸとし、下位レイヤパスが経由する下位レイヤリンクＡ−Ｄの残余リソースを１波長、Ｄ−Ｅの残余リソースを２波長、Ｅ−Ｂの残余リソースを３波長、１波長あたりの帯域をＹとすれば、下位レイヤパスＡ−Ｂのリンクコストは、α×[１／（Ｘ＋１×Ｙ）＋１／（Ｘ＋２×Ｙ）＋１／（Ｘ＋３×Ｙ）]によって求めることができる。

更に、経路選択手段７は、上位レイヤパスの経路を選択する（ステップＳ３０５）。具体的には、上位レイヤパスを設定するとき、リンクコスト計算手段６が計算したリンクコスト及び新たに設定可能な下位レイヤパスのリンクコストを比較して、リンクコストが最も小さくなるような下位レイヤパスの経路を選択する。図１において、ノードＡ−Ｃ間に新規に上位レイヤパスを設定する場合、既存の下位レイヤパスＡ−Ｂ及びＢ−Ｃを利用することが考えられる。一方、下位レイヤリンクＡ−Ｄ、Ｄ−Ｅ、Ｅ−Ｆ及びＦ−Ｃの上に、新規の下位レイヤパスＡ−Ｃを設定し、その下位レイヤパスＡ−Ｃの上に上位レイヤパスＡ−Ｃを設定することが考えられる。このとき、式２のαを１とすれば、既存の下位レイヤパスを利用する方が、下位レイヤリンクＥ−Ｂの往復分のリンクコストや使用中のリソースによるリンクコストが余計にかかる。従って、新規の下位レイヤパスＡ−Ｃを選択することになる。
なお、経路選択手段７は、その下位レイヤパスの残余リソースが、新規に設定する上位レイヤパスの要求する帯域より小さい下位レイヤパスを選択の対象から除いた上で、リンクコスト計算手段６によって計算されたリンクコストを用いて、上位レイヤパスの経路選択を行う。

≪第２の実施の形態≫
本発明の第２の実施の形態は、各データリンクに接続されたノードにおいて、そのデータリンクのリンクコストを計算し、その計算したリンクコストを含むデータリンク情報を交換することで、ネットワーク内の全てのデータリンクのリンクコストを取得するものである。
図４は、本発明の第２の実施の形態に係るノードの構成を示す。図２と比較すると、隣接データリンクＤＢ１及びデータリンクＤＢ２において、リンクコスト１９が追加されている。なお、図２と同様に経路情報１８が記載されているが、隣接データリンクＤＢ１からデータリンクＤＢ２へのデータリンク情報１０の格納やノード間のリンク情報交換においてデータ転送量を削減するために、データリンクＤＢ２には経路情報１８を格納しないことにしてもよい。隣接データリンクＤＢ１に格納されるデータリンク情報１０のリンクコスト１９は、リンクコスト計算手段６によって計算された値が設定され、リンク情報交換手段５が、このリンクコスト１９を含むデータリンク情報１０を交換し、データリンクＤＢ２を形成する。なお、このとき、リンクコスト計算手段６は、前記のような計算方法を用いるものとする。

図５は、本発明の第２の実施の形態に係るノードの動作を示す。図３と比較すると、リンクコスト計算手段６によるリンクコスト計算（ステップＳ５０２）は、リンク情報交換手段５によるリンク情報交換（ステップＳ５０３）より前に実施され、その計算されたリンクコスト１９が各隣接データリンクＤＢ１のデータリンク情報１０に格納される。その後、リンク情報交換手段５は、データリンク情報１０を交換する（ステップＳ５０３）。リンクコスト１９は既に計算済みのため、経路選択（ステップＳ５０５）の前にリンクコスト計算を実施する必要はなくなる。

≪第３の実施の形態≫
本発明の第３の実施の形態は、経路選択結果を用いて、パス設定を行うものである。
図６は、本発明の第３の実施の形態に係るノードの構成を示す。なお、図６は、図２の拡張形態として書いているが、図４の拡張形態も同様に実現することができる。図６は、図２と比較すると、パス設定手段８が追加されている。パス設定手段８は、経路選択手段７によって得られた経路上に、上位レイヤパスを設定する。図１を例として説明すると、経路選択手段７がノードＡ・ノードＣ間に新規に設定する上位レイヤパスの経路を選択した場合、経路選択結果として下位レイヤリンクＡ−Ｄ、Ｄ−Ｅ、Ｅ−Ｆ及びＦ−Ｃが得られたとき、パス設定手段８は、それらの下位レイヤリンクの上に下位レイヤパスＡ−Ｃを新設した後、その新設した下位レイヤパスＡ−Ｃの上に、上位レイヤパスＡ−Ｃを設定する。

図７は、本発明の第３の実施の形態に係るノードの動作を示す。経路選択手段７が上位レイヤパスの経路選択を行った（ステップＳ７０５）後、パス設定手段８がその上位レイヤパスを設定する（ステップＳ７０６）。そして、その設定された上位レイヤパスが経由するデータリンクに応じて、リンク情報設定手段４が、リンク情報を設定する（ステップＳ７０１）。例えば、図１において、下位レイヤパスＡ−Ｃが、下位レイヤリンクＡ−Ｄ、Ｄ−Ｅ、Ｅ−Ｆ及びＦ−Ｃを利用して設定され、その下位レイヤパスＡ−Ｃの上に、上位レイヤパスＡ−Ｃが設定されたとき、下位レイヤリンクＡ−Ｄ、Ｄ−Ｅ、Ｅ−Ｆ及びＦ−Ｃの残余リソースが１波長減少し、下位レイヤパスＡ−Ｃのデータリンク情報１０が、ノードＡ及びノードＣの隣接データリンクＤＢ１に追加される。このときの下位レイヤパスＡ−Ｃのリソース１６はＹ、残余リソース１７は（Ｙ−Ｚ）、経路情報１８は、Ａ−Ｄ−Ｅ−Ｆ−Ｃとなる。なお、Ｙは、１波長あたりの帯域であり、Ｚは、新設された上位レイヤパスＡ−Ｃの利用帯域である。隣接データリンクＤＢ１のデータリンク情報１０が変更されたため、リンク情報交換手段５がリンク情報の交換を行う（ステップＳ７０２）ことによって、全ノードでデータリンクＤＢ２におけるデータリンク情報１０の同期がとられる。
なお、パス設定手段８は、ＭＰＬＳ対応ルータやＯＸＣ装置内の所定のメモリに格納されたプログラムがＣＰＵによって実行されることで実現される。

以上説明した本発明の実施の形態に係る各ノードはコンピュータ及びプログラムによって実現することができ、そのプログラムをコンピュータによる読み取り可能な記録媒体に記録することでその記録媒体によって提供することが可能である。また、そのプログラムをネットワーク経由で提供することも可能である。

≪その他の実施の形態≫
以上本発明について好適な実施の形態について一例を示したが、本発明は前記実施の形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
例えば、前記実施の形態では、隣接するノード間の下位レイヤリンクは、それぞれ１個ずつであるように記載したが、そのノード間に複数個の下位レイヤリンクが接続されていてもよい。このとき、下位レイヤパスのデータリンク情報１０の経路情報１８には、その下位レイヤパスが経由するノードを特定するノードＩＤではなく、その下位レイヤパスが経由する下位レイヤリンクを特定する情報、例えば、リンクＩＦＩＤなどを格納する。

本発明の第１の実施の形態に係るネットワークの構成を示す図である。なお、図１が示す構成は、第２の実施の形態及び第３の実施の形態に共通する。 本発明の第１の実施の形態に係るノードの構成を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係るノードの動作を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態に係るノードの構成を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係るノードの動作を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施の形態に係るノードの構成を示す図である。 本発明の第３の実施の形態に係るノードの動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 隣接データリンクＤＢ
２ データリンクＤＢ
３ 隣接制御リンクＤＢ
４ リンク情報設定手段
５ リンク情報交換手段
６ リンクコスト計算手段
７ 経路選択手段
８ パス設定手段

Claims (6)

1. 異なるレイヤにおけるデータ交換機能を有するノードが混在し、隣接するノード間は物理的な接続パスである下位レイヤリンクで接続され、その下位レイヤリンクを直列接続することによって物理的な経路である下位レイヤパスが設定され、その下位レイヤパスの上にデータ転送のための通信接続の単位である上位レイヤパスが設定されるネットワークにおいて、各ノード間に複数のレイヤにおける接続パスを設定する複数レイヤパス設定方法であって、
   各ノードにおいて、
   リンク情報設定手段が、自ノードに接続された下位レイヤリンク及び下位レイヤパスを示すデータリンクに関する情報であるデータリンク情報を設定するステップと、
   リンク情報交換手段が、前記リンク情報設定手段が設定したデータリンク情報を、自ノードに隣接するノードである隣接ノードと送受信するステップと、
   リンクコスト計算手段が、前記リンク情報設定手段が設定したデータリンク情報及び前記リンク情報交換手段が受信したデータリンク情報に従って、各データリンクのリンクコストを計算するステップと、
   経路選択手段が、上位レイヤパスを設定するとき、前記リンクコスト計算手段が計算した各データリンクのリンクコストから、既存の下位レイヤパス及び新設の下位レイヤパスを利用した経路のリンクコストを計算し、その計算結果によってリンクコストが最小である経路を選択するステップと、
   を実行することを特徴とする複数レイヤパス設定方法。
2. 所定のノード間に下位レイヤパスを設定するとき、
   その下位レイヤパスの両端のノードにおいて、
   前記リンク情報設定手段が、その下位レイヤパスのデータリンク情報を、その下位レイヤパスが経由する下位レイヤリンクの経路情報を含めて設定するステップと、
   前記リンク情報交換手段が、前記データリンク情報を前記隣接ノードと送受信するステップと、
   各ノードにおいて、
   前記リンクコスト計算手段が、前記下位レイヤパスのリンクコストを、前記下位レイヤパスが経由する下位レイヤリンクのリソースに基づいて計算するステップと、
   を実行することを特徴とする請求項１に記載の複数レイヤパス設定方法。
3. 異なるレイヤにおけるデータ交換機能を有するノードが混在し、隣接するノード間は物理的な接続パスである下位レイヤリンクで接続され、その下位レイヤリンクを直列接続することによって物理的な経路である下位レイヤパスが設定され、その下位レイヤパスの上にデータ転送のための通信接続の単位である上位レイヤパスが設定されるネットワークにおいて、各ノード間に複数のレイヤにおける接続パスを設定する複数レイヤパス設定方法であって、
   各ノードにおいて、
   リンク情報設定手段が、自ノードに接続された下位レイヤリンク及び下位レイヤパスを示すデータリンクに関する情報であるデータリンク情報を設定するステップと、
   リンクコスト計算手段が、前記リンク情報設定手段が設定したデータリンク情報に従って、各データリンクのリンクコストを計算し、その計算したリンクコストをそのデータリンク情報に追加設定するステップと、
   リンク情報交換手段が、前記リンク情報設定手段及び前記リンクコスト計算手段が設定したデータリンク情報を、自ノードに隣接するノードである隣接ノードと送受信するステップと、
   経路選択手段が、上位レイヤパスを設定するとき、前記リンク情報設定手段及び前記リンクコスト計算手段が設定したデータリンク情報及び前記リンク情報交換手段が受信したデータリンク情報に含まれる各データリンクのリンクコストから、既存の下位レイヤパス及び新設の下位レイヤパスを利用した経路のリンクコストを計算し、その計算結果によってリンクコストが最小である経路を選択するステップと、
   を実行することを特徴とする複数レイヤパス設定方法。
4. 前記リンクコスト計算手段が、下位レイヤパスのリンクコストを、αを所定の定数とし、下位レイヤパスが経由する各下位レイヤリンクについて、α／（下位レイヤパスの残余リソース＋下位レイヤリンクの残余リソース）を合計した値として計算し、下位レイヤリンクのリンクコストを、１／（下位レイヤリンクの残余リソース）として計算するステップを実行することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の複数レイヤパス設定方法。
5. パス設定手段が、前記経路選択手段が選択した上位レイヤパスの経路が新設の下位レイヤパスを利用するとき、下位レイヤリンクの上に下位レイヤパスを設定し、その設定した下位レイヤパスの上に上位レイヤパスを設定するステップを実行することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の複数レイヤパス設定方法。
6. コンピュータに、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の複数レイヤパス設定方法を実行させることを特徴とする複数レイヤパス設定プログラム。

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