JP2010212908A - 光パス設定方法及び光ノード装置及び光ネットワークシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 上位レイヤ装置をフォトニックネットワークを介して接続したネットワークにおいて上位レイヤ装置間を接続する際に、ネットワーク設備の利用効率を向上させる。
【解決手段】 本発明は、光スイッチ機能部の光信号の切替えにおいて、あるトランスポンダから接続できる出力方路が限定されている、または、あるトランスポンダに接続できる入力方路が限定されている光ノード装置が２以上含まれる光ネットワークシステムにおいて、光ノード装置が、未使用のトランスポンダ個数に関する情報を、集中管理装置または光ノード装置間で交換することにより、各方路に接続できる未使用のトランスポンダの個数を平準化するように設定する光パス経路を選定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光パス設定方法及び光ノード装置及び光ネットワークシステムに係り、特に、
光ネットワークにおける光パスを設定するための光パス設定方法及び光ノード装置及び光ネットワークシステムに関する。

ルータ、Ｌ２−ＳＷ（レイヤ２スイッチ）等の上位レイヤ装置をフォトニックネットワークを介して接続すると、フォトニックネットワークの光パスの接続関係を変更することで、トラヒック需要に応じて上位レイヤ装置の接続関係を動的に変更できるネットワークを構築することができる（例えば、非特許文献１，２参照）。

図１４は、上位レイヤ装置をフォトニックネットワークを介して接続したネットワーク構成を示している。フォトニックネットワーク１０は、光ノード装置Ａ〜Ｅと各光ノード装置を接続する光ファイバ１１で構成され、光ノード装置にOADM (Optical Add-Drop Multiplexer)を用いて光ノード装置をリング状に接続したネットワークや、光ノード装置にOXC（Optical Cross Connect）を用いて光ノード装置をメッシュ状に接続したネットワークがある。このフォトニックネットワークの光ノード装置に上位レイヤ装置を接続することにより、上位レイヤのネットワークを構築する。

図１４において、上位レイヤ装置Ａと上位レイヤ装置Ｃを接続する場合には、フォトニックネットワーク１０において、上位レイヤ装置Ａと上位レイヤ装置Ｃと接続されている光ノード装置Ａ、光ノード装置Ｃとの間にある波長の光パスを設定する。光パスを設定することにより、光ノード装置Ａから送信された光信号は、光ノード装置Ｂを光信号のまま通過して、光ノード装置Ｃに到達することができる。そして、光パスを設定することにより、上位レイヤ装置Ａから送出されたデータは、光ノード装置Ａで光パスに収容され、光ノード装置Ｃにおいて光パスからデータを抽出して、上位レイヤ装置Ｃに到達することができる。つまり、上位レイヤ装置Ａと上位レイヤ装置Ｃとの間でデータの送受を行うことができるようになる（上位レイヤ装置間でデータの送受が行える状態を、「回線（パス）が接続される」と呼ぶ）。

ここで、光ノード装置Ａ−Ｃ間に光パスを設定する代わりに、光ノード装置Ａ−Ｂ間に光パスを設定したとする。この場合は、上位レイヤ装置Ａ−上位レイヤ装置Ｂ間でデータの送受ができるようになる。つまり、上位レイヤ装置とフォトニックネットワーク1０との接続関係を変えずに、フォトニックネットワークの光パスの設定を変えることだけで、上位レイヤ装置の接続関係を変えることができる。このような上位レイヤ装置の接続関係の変更をトラヒック需要に応じて変更するネットワークがネットワーク設備利用効率の観点から期待されている。

次に、フォトニックネットワークにおいてある光ノード装置からある光ノード装置までに光パスを設定する際に、いくつかの経路から選択することができるが、この光パスの経路選択方法を説明する。図１４において、光ノード装置Ａ−光ノード装置Ｃ間に光パスを設定する場合、光ノード装置Ａ−Ｂ−Ｃの「経路１」と、光ノード装置Ａ−Ｂ−Ｄ−Ｃの「経路２」と、光ノード装置Ａ−Ｅ−Ｄ−Ｃの「経路３」と３つの経路が存在する。この複数存在する経路からどの経路を設定するかは、（１）ホップの数、または、（２）リンクコストを考慮して選択する。

（１）ホップ数の場合、Ａ−Ｂ−Ｃの「経路１」は３ホップ、Ａ−Ｅ−Ｄ−Ｃの「経路２」は４ホップ、Ａ−Ｂ−Ｄ−Ｃの「経路３」は４ホップとなり、少ないホップ数である「経路１」（Ａ−Ｂ−Ｃ）を選択する。

（２）リンクコストで選択する場合、各リンクにコストを割り当て、経路上のリンクコストの総和が少ない経路を選定する。例えば、Ａ−Ｂ間の距離が長い場合や、空き波長が少ない場合等、Ａ−Ｂ間を使用するコストが高い場合には、Ａ−Ｂ間のリンクコストを１０、その他のリンクコストを１と、リンクコストに差をつける。このようにすることで、Ａ−Ｂ−Ｃの「経路１」はコスト１１、Ａ−Ｅ−Ｄ−Ｃの「経路２」はコスト３となり、Ａ−Ｂ−Ｄ−Ｃの「経路３」はコスト１２となり、Ａ−Ｂ間を避けた「経路２」（Ａ−Ｅ−Ｄ−Ｃ）を選定することになる。

A. Hirano, "Handling parallel lambdas toward terabit networking", Proceedings of ECOC 2006, WE4.1.2. W. Imajuku, et al., "Service and Operation of GMPLS-Controlled Photonic Internet Exchanges", Proceedings of OFC/NFOEC 2008, NWF4, 2008.

しかしながら、上位レイヤ装置をフォトニックネットワークで接続したネットワークには、以下の課題がある。

各上位レイヤ装置と光ノード装置との間はある本数の回線で接続されており、回線１つに対して光パスを１つ設定すれば、対向の上位レイヤ装置と回線が繋がり、上位レイヤ装置間でその回線を通してデータの送受を行うことができるようになる。ネットワーク設備を有効に利用するためには、同じ設備量に対して上位レイヤ装置間をできるだけ多くの回線が接続できていること、つまり、上位レイヤ装置と光ノード装置との間にある回線の中でできるだけ多くの回線が使用できていることが重要であるが、回線が使用できるか否かは、フォトニックネットワークにおいて光パスが設定できるか否かに依存することになる。

一方で、従来のフォトニックネットワークでは、次のような問題がある。

光ノード装置は、上位レイヤ装置の回線を接続して、且つ、上位レイヤ装置との信号と光信号との変換を行うトランスポンダと、入力方路、出力方路、トランスポンダとの間で光信号の切り替えを行う光スイッチ機能部と、光信号の光増幅を行う光アンプ、光ノード装置内部の全体または各機能部を制御するノード内管理制御機能部等で構成されている。ここで、光スイッチ機能部には、あるトランスポンダから任意の出力方路に光信号を切り替えられる、及び任意の入力方路からあるトランスポンダに光信号を切り替えられるDirectionless機能を有している場合と、有していない場合がある。例えば、図１５のような波長選択スイッチ（ＷＳＳ）で構成されたＯＸＣや、図１６のようなＯＡＤＭであれば、トランスポンダから出力できる方路が限定されており、また、トランスポンダに入力できる方路も限定されている。このようなDirectionless機能を有しない光ノード装置で構成されたフォトニックネットワークにおいて、従来の光パス経路設定方法を用いると、以下のような問題が発生する。

・図１７において、各上位レイヤ装置は４つの回線を有し、各光ノード装置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの４つのトランスポンダに接続されているとする。４つのトランスポンダの中で２つのトランスポンダをEast方向（反時計回り方向）、残りの２つのトランスポンダはWest方向（時計回り方向）に接続できるとする。

・この構成において、まず、上位レイヤ装置Ａ−Ｃ間で２回線接続するとなると、光ノード装置Ａ−Ｃ間で光パスを２本設定する。この場合、光パスの経路はホップ数の少ない方を選択するため、光ノード装置Ａ−Ｂ−Ｃの光パス２本（ａ，ｂ）設定して、光ノード装置Ａでは、West側に接続されるトランスポンダを使用する。

・次に、上位レイヤ装置Ｂ−Ｄ間で２回線接続するとなると、上位レイヤ装置Ｂ−Ｃ−Ｄの光パスを２本（ｃ，ｄ）設定して、フォトニックネットワークの光ノード装置ＢではWest側のトランスポンダを使用する。

・この状態において、さらに、上位レイヤ装置Ａ−Ｂ間で回線を接続したい場合、光ノード装置Ａでは、East側のトランスポンダ、光ノード装置ＢではEast側のトランスポンダしか残っておらず、光ノード装置Ａ−Ｂ間で光パスを設定することができない。

つまり、上位レイヤ装置Ａ，Ｂの回線が余っている、且つ、光ノード装置Ａ，Ｂのトランスポンダが余っているにも関わらず、光ノード装置Ａ−Ｂ間で光パスの設定ができず、上位レイヤ装置Ａ−Ｂ間で回線が接続できないという問題が発生する。

以上のように、上位レイヤ装置間の接続関係をフォトニックネットワークの光パス接続で変更するネットワークにおいて、光ノード装置にDirectionless機能を有していない場合、従来の光パス経路設定方法では、上位レイヤ装置間の接続を設備量に対して効率的に接続することができない。

本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、上位レイヤ装置をフォトニックネットワークを介して接続したネットワークにおいて上位レイヤ装置間を接続する際に、ネットワーク設備の利用効率を向上させることが可能な光パス設定方法及び光ノード装置及び光ネットワークシステムを提供することを目的とする。

本発明（請求項１）は、光信号の送信・受信を行う複数のトランスポンダと、
波長多重信号を受信する２以上の入力方路と、波長多重信号を送出する２以上の出力方路と、トランスポンダとの間で、波長単位で光信号のまま光信号の経路を切り替える光スイッチ機能部と、光ノード装置内または各機能部を制御するノード内管理制御機能部で構成され、
光スイッチ機能部の光信号の切替えにおいて、あるトランスポンダから接続できる出力方路が限定されている、または、あるトランスポンダに接続できる入力方路が限定されている光ノード装置が２以上含まれる光ネットワークシステムにおいて、
光信号を送信する光ノード装置から光信号を受信する光ノード装置まで、電気信号に変換せず光信号のまま転送する回線を表す光パス設定方法であって、
ノード内管理制御機能部が、光パスを接続する２つの光ノード装置における各方路に接続できる未使用のトランスポンダの個数を平準化するように光パス経路を選定する。

また、本発明（請求項２）は、各方路に接続できるトランスポンダの個数は、１つの上位レイヤ装置と接続されているトランスポンダの中で、各方路に接続できるトランスポンダの個数である。

また、本発明（請求項３）は、各方路に接続できるトランスポンダの個数は、１つのサブネットワークと接続されているトランスポンダの中で、各方路に接続できるトランスポンダの個数である。

また、本発明（請求項４）は、光パスを選定する際に、各方路に接続できる未使用のトランスポンダの個数の大小関係を比較して、トランスポンダ個数が大きい光パスの経路を選定する。

また、本発明（請求項５）は、光パスを選定する際に、光パス設定後に未使用のトランスポンダの個数の最小値が大きくなるように選定する。

また、本発明（請求項６）は、光パスを選定する際に、光パス設定後に未使用のトランスポンダの個数の積が大きくなるように選定する。

本発明（請求項７）は、光信号の送信・受信を行う複数のトランスポンダと、
波長多重信号を受信する２以上の入力方路と、波長多重信号を送出する２以上の出力方路と、トランスポンダとの間で、波長単位で光信号のまま光信号の経路を切り替える光スイッチ機能部、光ノード装置内または各機能部を制御するノード内管理制御機能部で構成され、
光スイッチ機能部の光信号の切替えにおいて、あるトランスポンダから接続できる出力方路が限定されている、または、あるトランスポンダに接続できる入力方路が限定されている光ノード装置において、
光ノード装置は、光ネットワークを構成し、
光ノード装置のノード内管理制御機能部は、各方路に接続できる未使用のトランスポンダの個数に関する情報を、集中管理装置または光ノード装置間で交換し、各方路に接続できる未使用のトランスポンダの個数を平準化するように光パス経路を選定する手段を有する。

本発明（請求項８）は、光信号の送信・受信を行う複数のトランスポンダと、
波長多重信号を受信する２以上の入力方路と、波長多重信号を送出する２以上の出力方路と、トランスポンダとの間で、波長単位で光信号のまま光信号の経路を切り替える光スイッチ機能部、光ノード装置内または各機能部を制御するノード内管理制御機能部で構成され、
光スイッチ機能部の光信号の切替えにおいて、あるトランスポンダから接続できる出力方路が限定されている、または、あるトランスポンダに接続できる入力方路が限定されている光ノード装置が２以上含まれる光ネットワークシステムにおいて、
光ノード装置が、未使用のトランスポンダ個数に関する情報を、集中管理装置または光ノード装置間で交換することにより、各方路に接続できる未使用のトランスポンダの個数を平準化するように設定する光パス経路を選定する。

本発明によれば、各光ノード装置の方路毎に設置されているトランスポンダの数が平準化するように光パスを選択することにより、特定方路に接続されるトランスポンダがゼロになり、パス接続できなくなる状態を減らすことができ、設備の利用効率を向上させることができる。

本発明の第１の実施の形態における光パス経路設定方法を説明するための図（その１）である。 本発明の第１の実施の形態における光パス経路設定方法を説明するための図（その２）である。 本発明の第１の実施の形態における光パス経路設定方法を説明するための図（その３）である。 本発明の第１の実施の形態における光パス経路設定方法を説明するための図（その４）である。 本発明の第１の実施の形態における光パスの経路選択方法のフローチャートである。 本発明の第１の実施の形態における集中管理装置による装置情報交換の例である。 本発明の第１の実施の形態におけるシグナリングによる装置情報交換の例である。 定量的効果の検証結果である。 本発明の第２の実施の形態におけるネットワーク構成図である。 本発明の第３の実施の形態におけるネットワーク構成図（その１）である。 本発明の第３の実施の形態におけるネットワーク構成図（その２）である。 本発明の第４の実施の形態における光ノード装置の構成図である。 本発明の第４の実施の形態における光パス経路選択方法のフローチャートである。 上位レイヤ装置をフォトニックネットワークを介して接続したネットワーク構成図である。 波長選択スイッチで構成されたＯＸＣの構成例である。 ＯＡＤＭの構成例である。 従来の光パス経路設定の例である。

以下、図面と共に本発明の実施の形態を説明する。

［第１の実施の形態］
図１〜図４は、本発明の第１の形態における光パス経路設定方法を説明するための図である。同図に示す各光ノード装置は、光スイッチ機能部２１、トランスポンダ２２、ノード内管理制御機能部２３を有している。

同図では、５つの上位レイヤ装置Ａ〜Ｅがフォトニックネットワークを介して接続されている。上位レイヤ装置Ａ〜Ｅはそれぞれ、５つのリング状に接続された光ノード装置Ａ〜Ｅに接続されている（同図では、上位レイヤ装置Ｅは省略）。各上位レイヤ装置と光ノード装置とは４本の回線で接続されており、各回線は光ノード装置において４つのトランスポンダ２２に接続されている。さらに、各光ノード装置Ａ〜ＥはDirectionless機能を有しておらず、２つのトランスポンダはWest側（時計回り）、残りの２つのトランスポンダはEast（反時計回り）に接続されている。

このようなネットワークにおいて、上位レイヤ装置Ａ−Ｃ間で回線接続を行う場合には、上位レイヤ装置Ａ，Ｃと接続されている光ノード装置Ａ，Ｃ間で光パスを設定する。このとき、光ノード装置のノード内管理制御機能部２３は、以下の手順で設定する光パスの経路の選択を行う。

（１）まず、光ノード装置Ａは、West側に接続できるトランスポンダの中で未使用のトランスポンダの個数Ａ_ｗと、East側に接続できるトランスポンダ個数の中で未使用のトランスポンダ個数Ａ_Eを把握する。光ノード装置Ｃも、同様にWest側に接続できるトランスポンダの中で未使用のトランスポンダの個数Ｃ_ｗと、East側に接続できるトランスポンダ個数の中で未使用のトランスポンダ個数Ｃ_Ｅを把握する。なお、後述するが、未使用のトランスポンダの個数は、集中制御装置（図示せず）、または、光ノード装置間でシグナリングにより取得する。

（２）次に、光ノード装置Ａ−Ｃ間の光パス経路の候補として、光ノード装置Ａ−Ｂ−Ｃの「光パス経路１」と、光ノード装置Ａ−Ｅ−Ｄ−Ｃの「光パス経路２」を抽出する。

（３）「光パス経路１」と「光パス経路２」から、設定する光パスの経路を選択する。選択方法としては、下記の方法がある。

（i）未使用のトランスポンダの個数Ａ_ＥとＡ_Ｗの大小関係、及びＣ_ＥとＣ_Ｗの大小関係を比較する。比較した結果、未使用のトランスポンダ個数の多い方の経路を選択する。

例をあげると、図５のようになる。

ステップ１０１） Ａ_Ｅ＝Ａ_Ｗ、且つ、Ｃ_Ｅ＝Ｃ_Ｗの場合には、従来技術のホップ数等の別の選定方法で経路を選択する。

ステップ１０２） Ａ_Ｅ≦Ａ_Ｗ、且つ、Ｃ_Ｅ≧Ｃ_Ｗの場合には、「光パス経路１」を選定する（光パス経路１の未使用トランスポンダ個数が多い、または、同数のため）。

ステップ１０３） Ａ_Ｅ≧Ａ_Ｗ、かつ、Ｃ_Ｅ≦Ｃ_Ｗ場合には、「光パス経路２」を選定する（光パス経路２の未使用トランスポンダ個数が多いまたは同数のため）。

ステップ１０４） 上記以外の場合には、(ii)以降の記載の方法により光パスを選定する。

（ii）「光パス経路１」、または「光パス経路２」を設定した後に残る未使用のトランスポンダの個数を基に比較する。光パス設定後、各トランスポンダ個数がより平準化する経路を選択する。

例をあげると、「光パス経路１」，「光パス経路２」を選択した場合に残る光ノード装置ＡのWest側、East側の未使用トランスポンダの個数、及び、光ノード装置ＣのWest側、East側の未使用トランスポンダの個数は、

となる。

上記の値を基に、さらに、
（ii-1）４つのトランスポンダ個数の最小値を「光パス経路１」，「光パス経路２」それぞれで求め、最小値が大きい方の経路を選択する。つまり、
MIN(A_Ｗ-1,A_Ｅ,C_Ｗ,C_Ｅ-1)≧MIN(A_Ｗ,A_Ｅ-1,C_Ｗ-1,C_Ｅ)であれば「光パス経路１」；
MIN(A_Ｗ-1,A_Ｅ,C_Ｗ,C_Ｅ-1)≦MIN(A_Ｗ,A_Ｅ-1,C_Ｗ-1,C_Ｅ)であれば「光パス経路２」；
を選定する。上記の２つの式において右辺と左辺の値が同じ場合には、光パス経路１、光パス経路２のどちらを選んでもよい。

（ii-2）４つのトランスポンダの個数の積を「光パス経路１」，「光パス経路２」それぞれで求め、積が大きい方の経路を選択する。つまり、
(A_Ｗ-1)×A_Ｅ×C_Ｗ×（C_Ｅ-1）≧A_Ｗ×(A_Ｅ-1)×(C_Ｗ-1)×C_Ｅであれば「光パス経路１」；
(A_Ｗ-1)×A_Ｅ×C_Ｗ×（C_Ｅ-1）≦A_Ｗ×(A_Ｅ-1)×(C_Ｗ-1)×C_Ｅであれば「光パス経路２」；
を選定する。上記の２つの式において右辺と左辺の値が同じ場合には、光パス経路１、光パス経路２のどちらを選んでもよい。

上記の手順により、光パス経路を設定すると、以下の利点がある。

課題であげた例と同じ回線開通要求に対して、上記(3)‐(i)の選定方法で光パス経路を選定した場合の例をあげる。なお、図１、図２、図３、図４は、(3)-(i)の選定方法で光パスａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅを順番に設定した際の光パスの接続状況を示す。

まず、上位レイヤ装置Ａ，Ｃ間に回線を２本接続する。この場合、１本目の光パス（光パスａ）は、A_Ｅ=A_Ｗ=C_Ｅ=C_Ｗ=2となるため、ステップ１０１より、ホップ数の少ない「光パス経路１」（Ａ−Ｂ−Ｃ）を選択する。設定後の状態を図１に示す。

続いて、２本目の光パス（光パスｂ）は、A_Ｅ=C_Ｗ=2，A_Ｗ=C_Ｅ=1となるため、ステップ１０３の大小関係より、「光パス経路２」（Ａ−Ｅ−Ｄ−Ｃ）を選定する。設定後の状態を図２に示す。光パスを２本設定した後の状態は、A_Ｅ=A_Ｗ=C_Ｅ=C_Ｗ=１となっている。

続いて、上位レイヤ装置Ｂ−Ｄ間に回線を２本開通する（光パスｃ、ｄ）。この場合も同様に、光パス経路（Ｂ−Ｃ−Ｄ）と、光パス経路（Ｂ−Ａ−Ｅ−Ｄ）に１本ずつ開通することになり、光パスを設定した後の状態では、トランスポンダ個数はB_Ｅ=B_Ｗ=D_Ｅ=D_Ｗ=1となっている。設定後の状態を図３に示す。

続いて、上位レイヤ装置Ａ−Ｂ間にパス開通を行いたいという要求が発生したとする。従来技術では、この要求に対してパス開通を行うことができなかった。しかしながら、本実施の形態の経路選択方法を用いると、A_Ｅ=A_Ｗ=B_Ｅ=B_Ｗ=1となっており、経路Ａ−Ｂで光パスを設定することができる（光パスｅ）。設定後の状態を図４に示す。

つまり、本実施の形態の光パス経路選定方法では、各光ノード装置が、方路毎のトランスポンダ個数が多い方路の光パスを選択することにより、光パス設定後に、各光ノード装置において全方路のトランスポンダが残るように設定を行う。つまり、各光ノード装置が、各方路に接続できるトランスポンダの残個数ができるだけ平準化するように働く。（もし、仮に方路毎のトランスポンダ個数が少ない方路の光パスを選択すると、各方路に接続できるトランスポンダの残個数のばらつきが大きくなる。）このため、次にどの上位レイヤ装置間でのパス開通の要求があっても、光ノード装置においてどの方路にも未使用のトランスポンダがあり、どの方路に対しても光パスを開通することができる。上記(3)-(i)だけでなく、上記(3)-(ii-1)、(3)-(ii-2)についても同様に、光ノード装置が、各方路毎のトランスポンダの残個数ができるだけ平準化するように働く。これは、各方路のトランスポンダ個数をｘ，ｙ（ｘ＜ｙ）とすると、ｘの方路を選択するとトランスポンダ残個数の最小値は、
MIN（ｘ−１，ｙ）＝ｘ−１
となり、ｙの方路を選択するとトランスポンダ残個数の最小値は、
MIN（ｘ，ｙ−１）＝ｘ
となっており、トランスポンダ残個数の最小値が大きい光パスを選択することはｙの方路を選択する、つまり、トランスポンダ残個数が平準化する選択を行っていることになる。このため、(3)-(i)の方法を用いると、トランスポンダ残個数が平準化される。また、各方路のトランスポンダ個数をｘ，ｙ（ｘ＜ｙ）とすると、ｘの方路を選択するとトランスポンダ残個数の積は（ｘ−１）ｙであり、ｙの方路を選択すると、トランスポンダ残個数の積はｘ（ｙ−１）であるが、このとき、
（ｘ−１）ｙ＜ｘ（ｙ−１）（左辺がｘｙ−ｙ，右辺がｘｙ−ｘ）
となっており、積が大きくなる光パスを選択するのはｙの方路を選択する、つまり、ｘとｙの値が近付き平準化される選択を行っていることになる。このため、(3)-(ii)の方法を用いるとトランスポンダ残個数が平準化される選択を行っている。

なお、(i)については、パス経路選定までのフローを必要とするが、(ii-1)、(ii-2)については簡単な演算によって経路を選定できるメリットがある。また、(i)については、ステップ１０１〜１０３では光パス経路を選定できない条件があるが、(ii-1)、(ii-2)の方が精度の高い選定を行うことができる。

なお、(ii-2)の光パス選択方法では、トランスポンダ残個数の最小値が小さい場合には必ずトランスポンダ残個数を平準化する選択を行うが、トランスポンダ残個数の最小値が大きい場合には、条件によってはトランスポンダ残個数を平準化しない選択をする場合もある。これは、トランスポンダ残個数を平準化する選択を行う(ii-1)と異なる点である。しかし、(ii-2)の光パス選択方法を用いても、トランスポンダ残個数の最小値が小さくなかった場合にトランスポンダ残個数を平準化する選択を行うため、実質的には問題はなく、(ii-1)と(ii-2)は、演算量の差でどちらを実装するかを決めることになる。

なお、上記の光パスの設定においては、ネットワークにおける集中管理装置から、トランスポンダ残個数の管理・情報取得、光パスの経路選択、選択した光パスの設定指示を一元的に実施する。あるいは、集中管理装置を持たず、各光ノード装置がお互いに制御情報の送受信（シグナリング）を行い、各光ノード装置が連携して光パス設定の制御を行う方法もある。後者の場合、光パス設定時に、光パスの両端の光ノード装置間で制御情報の送受信を行うが、この際に、トランスポンダの残個数の情報を送受信することになる。そして、片側の光ノード装置において光パス経路の選択を実施して、光パス設定の指示を各光ノード装置に対して行うことになる。集中管理装置による装置情報交換の例を図６に、シグナリングの場合の装置情報交換の例を図７に示す。

次に、本実施の形態の光パス設定手法による定量的効果の例として、設定手法（ii-2）による定量的効果を示す。図８は、上位レイヤ装置４台を、リング状に接続した光ノード装置４台で接続したネットワークによる検証結果である（図１〜図４において、上位レイヤ装置Ｅと光ノード装置Ｅを省いた構成である）。各上位レイヤ装置は、各回線を接続することができるとする。光ノード装置では、West側、East側に接続できるトランスポンダがそれぞれ２台として、上位レイヤ装置の４つの回線とそれぞれ接続されているとする。このようなネットワークの場合、ネットワーク内で最大８本の回線を接続することができる。このため、Ｎ本（Ｎは最大８）のパスの対地の組み合わせ・接続順番をランダムに決めて、Ｎ本のパスを順番に接続した場合（以下、このＮ本のパスを順番に接続することを１つのシーケンスと呼ぶ）、Ｎ本のパスが全て接続できるか否かを評価した（以下、Ｎ本のパス全て設定できることを「成功」、一つでも設定できない場合は「失敗」と呼ぶ）。パスの対地の組み合わせ及びパスの接続順序を変えて、１０００００通りのシーケンスを試行した。

図８は、本評価結果を示している。横軸にシーケンス内における設定要求パス本数（Ｎ）、縦軸にシーケンスを試行した際に失敗（パスが設定できない）する確率を示す。但し、シーケンスによっては、６（７）本パスを設定した状況において、１つの光ノード装置のみトランスポンダが４台（２台）残り、他の光ノード装置は全てトランスポンダが使用中になる場合もあり、このときは、７本目（８本目）のパスを設定できない。このようなシーケンスは、上記試行からは除外して算出を行っている。つまり、Ｎ＝７，Ｎ＝８の条件においては、１０００００より小さいシーケンス数の試行において、失敗する確率を算出している。従来手法（ホップ数を基に算出）では、Ｎ＝７（８）の時に、１５％（１１％）失敗するが、本発明の手法を用いることにより、失敗する確率を５％（４％）に低減できる。つまり、本発明の手法を用いることにより、パス設定要求を受理できない確率を１／３に抑えることができることを示している。

なお、Directionless機能を有しない光ノード装置同士のパス接続であれば、本発明の効果が得られる。すなわち、Directionless機能を有する光ノード装置はフォトニックネットワークの一部の光ノード装置に含まれていても構わない。

［第２の実施の形態］
図９は、本発明の第２の実施の形態におけるネットワーク構成図である。第１の実施の形態と異なる点は、１つの光ノード装置に対して、上位レイヤ装置が２つ以上接続されている場合がある点が異なっている。つまり、上位レイヤ装置Ａ１，Ａ２が光ノード装置Ａ、上位レイヤ装置Ｂ１、Ｂ２が光ノード装置Ｂ、上位レイヤ装置Ｃ１，Ｃ２が光ノード装置Ｃに接続されている。そして、上位レイヤ装置Ａ１からは光ノード装置Ａにおいて任意の方路の光パスが設定できるように各方路に接続できるトランスポンダに接続されており、上位レイヤ装置Ａ２からも光ノード装置Ａにおいて各方路に接続できるトランスポンダに接続されている。

図９のネットワークには、上位レイヤ装置で構成されるネットワークが２つ存在して、２つの上位レイヤネットワークが一つのフォトニックネットワークを共有している状態である。つまり、上位レイヤ装置Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１がグループＩとして上位レイヤを構築して、また、上位レイヤ装置Ａ２，Ｂ２，Ｃ２，Ｅ２がグループIIとして上位レイヤネットワークを構築している。そして、それぞれの上位レイヤネットワークは独立して、上位レイヤ装置間の接続関係を変更するネットワークを構築している。

このようなネットワークの場合、各上位レイヤネットワーク毎にできるだけ多数の回線を接続できるようにする必要がある。このため、各上位レイヤネットワーク毎に各方路のトランスポンダの残個数を管理して、その残個数を基に光パスを設定することが必要となる。また、上位レイヤネットワーク毎に各方路毎のトランスポンダ個数を管理して、その値を基に光パス設定を行うことにより、上位レイヤネットワークがそれぞれ独立にネットワーク運用を行うことができ、公平性にも優れている。

具体的には、図９の例においては、グループＩの上位レイヤネットワークのパス接続においては、光ノード装置Ａ，ＢのWest／Eastのトランスポンダ個数を"１"、光ノード装置ＤのWest／Eastのトランスポンダ個数を"２"として、第１の実施の形態の方法でパス接続を行い、グループIIの上位レイヤネットワークのパス接続においては、光ノード装置Ａ，ＢのWest／Eastのトランスポンダ数を"１"とし、光ノード装置ＥのWest／Eastのトランスポンダ数を"２"としてパス選択を行う。

［第３の実施の形態］
図１０は、本発明の第３の実施の形態におけるネットワーク構成図である。第１の実施の形態と異なる点は、１つのサブネットワークから１つの光ノード装置に接続されており、サブネットワーク内の２つ以上の上位レイヤ装置から１つの光ノード装置に接続されている点が異なっている。これまでは、上位レイヤ装置間の回線の接続関係を光パス設定で変更していたが、本実施の形態では、サブネットワーク間で回線の接続関係を光パス設定で変更する構成である。

同図では、１つ上位レイヤ装置からWest側のトランスポンダに接続されており、別の上位レイヤ装置からEast側のトランスポンダに接続されている。このようなネットワーク構成の場合には、１つのサブネットワークと接続されているトランスポンダの残個数で光パスの経路を選定する。このようにすることで、サブネットワーク間の回線接続を変更でき、且つ、設備の利用効率の向上も図ることが可能となる。

図１０の動作の詳細を説明する。図１０において、サブネットワークＡとサブネットワークＣとの間を回線接続して、サブネットワークＡ内の上位レイヤ装置Ａｘ，Ａｙから、サブネットワークＣ内の上位レイヤ装置Ｃｘ，Ｃｙにトラヒックを転送したいとする。この場合、サブネットワークＡとサブネットワークＣとの間で回線接続する方法としては、
・上位レイヤ装置Ａ１と上位レイヤ装置Ｃ１を、光ノード装置Ａ−Ｂ−Ｃの経路で光パスを設定することによる回線接続を行う方法；
・上位レイヤ装置Ａ２と上位レイヤ装置Ｃ２を、光ノード装置Ａ−Ｅ−Ｄ−Ｃの経路で光パスを設定することにより回線接続を行う方法；
がある。このＡ−Ｂ−Ｃの経路、Ａ−Ｅ−Ｄ−Ｃの経路のどちらに光パスを設定するかを第１の実施の形態と同様な方法で選択する。但し、この場合は、サブネットワークＡを他のサブネットワークと接続する場合、光ノード装置Ａ１を用いても、光ノード装置Ａ２を用いてもどちらでも良く、サブネットワークＡと接続されているトランスポンダの中で、どの方路に接続できるトランスポンダを用いれば効率がよいかという選択になる。このため、このようなネットワークにおいては、サブネットワークと接続されているトランスポンダの個数から光パスの経路を選択することになる。なお、図１０においては、上位レイヤ装置群からなるサブネットワークが１つの光ノード装置に接続されているが、サブネットワークの代わりに他のネットワークが接続されてもよい。図１１に２つのフォトニックネットワークを介して上位レイヤ装置が接続される場合を示す。

なお、本発明の光パス設定方法により光パスを設定した後、サブネットワークＡにおいて、上位レイヤ装置Ａ１を介してサブネットワークＣに接続されているのか、上位レイヤ装置Ａ２を介してサブネットワークＣに接続されているのかは、別途、サブネットワークＡ内で管理する必要が発生する。この回線が接続されている装置を管理する手法の例としては、OFPF(Open Shortest Path First)等によるルーティングテーブルの自動更新機能を用いる方法がある。ルーティングテーブルの自動更新機能を用いると、光パスが設定され上位レイヤ装置間で回線が接続されると、サブネットワークＡ（Ｃ）内の上位レイヤ装置へのルーティング情報が、サブネットワークＣ（Ａ）内の上位レイヤ装置に自動で転送される。この場合、一例として上位レイヤ装置Ａｘから、上位レイヤ装置Ｃｙにパケットを転送したい場合、上位レイヤ装置Ａｘのルーティングテーブルを参照して、上位レイヤ装置Ｃｙまでの経路を参照する。そして、参照することにより、経路が上位レイヤ装置Ａｘ−Ａ１−Ｃ１−Ｃｙなのか、上位レイヤ装置Ａｘ−Ａ２−Ｃ２−Ｃｘのどちらかが判別される。そして、上位レイヤ装置Ａｘからは、ルーティングテーブルに従いパケットをＡ1、または、Ａ２のどちらかに転送すれば接続されている回線（光パス）を経由して、上位レイヤ装置Ｃｙまで到達できる。このようにして、ルーティングテーブルの自動更新機能を用いることにより、サブネットワーク間の光パスの設定状況を考慮して自動でパケットを転送することができるようになる。

［第４の実施の形態］
図１２は、本発明の第４の実施の形態における光ノード装置の構成図である。

第１〜第３の実施の形態では、入力方路数、及び、出力方路数が２の場合を説明したが、入力方路数／出力方路数は３以上であっても同様の効果を得ることができる。

図１２では、方路数が３の波長選択スイッチ（ＷＳＳ）１１０によるＯＸＣ構成を示している。この場合、West側、East側、North側それぞれに接続できるトランスポンダ１２０_Ｗ，１２０_Ｅ，１２０_Ｎが存在することになる。光パスを設定する場合には、West側、East側、North側それぞれに接続できるトランスポンダ個数により、第１〜第３の実施の形態と同様な方法により、光パスを設定する。

尚、方路数が３以上の場合の光パス設定方法を述べる。図１４に記載のネットワークにおいて、方路数３である光ノード装置Ｂに、図１２に記載のＯＸＣを用いた場合を例に説明する。尚、図１４の光ノード装置Ｂにおいて、光ノード装置Ｂ→Ｃ側をWest側、光ノード装置Ｂ→Ｄ側をNorth側、光ノード装置Ｂ→ＡをEast側とする。この条件において、光ノード装置Ｂと光ノード装置Ｃとの間で光パスを設定する場合、この光パスの経路の選択方法は以下のように実施する。

（１）まず、光ノード装置Ｂにおいて、West側（光ノード装置Ｃ側）に接続できるトランスポンダの中で未使用のトランスポンダ個数Ｂ_Ｗと、East側（光ノード装置Ａ側）に接続できるトランスポンダ個数の中で未使用のトランスポンダ個数Ｂ_Ｅと、North側（光ノード装置Ｄ側）に接続できるトランスポンダ個数の中で未使用のトランスポンダ個数Ｂ_Ｎを把握する。光ノード装置Ｃにおいて、同様にWest側に接続できるトランスポンダの中で未使用のトランスポンダ個数Ｃ_Ｗと、East側に接続できるトランスポンダ個数の中で未使用のトランスポンダ個数Ｃ_Ｅを把握する。

（２）次に、光ノード装置Ｂ−Ｃ間の光パスの経路の候補として、Ｂ−Ｃの「光パス経路１」とＢ−Ｄ−Ｃの「光パス経路２」「と、Ｂ−Ａ−Ｅ−Ｄ−Ｃの光パス経路３」を抽出する。

（３）「光パス経路１」と「光パス経路２」と「光パス経路３」とから、設定する光パスの経路を選択する。選択方法としては、下記の方法がある。

(ｉ)Ｂ_ＥとＢ_ＷとＢ_Ｎの大小関係、及びＣ_ＥとＣ_Ｗの大小関係を比較する。

比較した結果、未使用のトランスポンダ個数の多い方の経路を選択する。

例をあげると、図１３に示すように、
ステップ３０１） Ｂ_Ｅ＝Ｂ_Ｗ＝Ｂ_Ｎ、かつ、Ｃ_Ｅ＝Ｃ_Ｗの場合には、従来技術のホップ数等の別の選定方法で経路を選定する。

ステップ３０２） Ｂ_Ｅ，Ｂ_Ｎ≦Ｂ_Ｗ、かつ、Ｃ_Ｅ≧Ｃ_Ｗの場合には、「光パス経路１」を選定する（「光パス経路１」の未使用トランスポンダ個数の多いまたは同数のため）。

ステップ３０３） Ｂ_Ｅ，Ｂ_Ｗ≦Ｂ_Ｎ、かつ、Ｃ_Ｅ≦Ｃ_Ｗの場合には、「光パス経路２」を選定する（「光パス経路２」の未使用トランスポンダ個数が多いまたは同数のため）。

ステップ３０４） Ｂ_Ｗ，Ｂ_Ｎ≦Ｂ_Ｅ、かつ、Ｃ_Ｅ≦Ｃ_Ｗの場合には、「光パス経路３」を選定する（「光パス経路３」の未使用トランスポンダ個数が多いまたは同数のため）。

ステップ３０５） 上記以外の場合には（ii）以降の記載の方法により光パス経路を選定する。

（ii）光パス経路１，２、または３を設定した後に残る未使用トランスポンダの個数を基に比較する。光パス設定後、各トランスポンダ個数がより平準化する経路を選択する。

例をあげると、「光パス経路１」，「光パス経路２」，「光パス経路３」を選定した場合に残る光ノード装置ＡのWest側、East側の未使用トランスポンダの個数、及び、光ノード装置ＣのWest側、East側の未使用トランスポンダの個数は、

上記の値を基に、さらに、
（ii−１）５つのトランスポンダ個数の値の最小値を「光パス経路１」，「光パス経路２」，「光パス経路３」それぞれで求め、最小値が大きい方の経路を選択する。

（ii−２）５つのトランスポンダの個数の積を「光パス経路１」，「光パス経路２」それぞれで求め、積が大きい方の経路を選択する。

なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲内において種々変更・応用が可能である。

本発明は、フォトニックネットワークにおける光パスの設定技術に適用可能である。

１０ フォトニックネットワーク
１１ 光ファイバ
２１ 光スイッチ機能部
２２ トランスポンダ
２３ ノード内管理制御機能部
１００ ＯＸＣ（Optical Cross Connect）
１１０ 波長選択スイッチ（ＷＳＳ）
１２０ トランスポンダ

Claims (8)

1. 光信号の送信・受信を行う複数のトランスポンダと、
   波長多重信号を受信する２以上の入力方路と、波長多重信号を送出する２以上の出力方路と、前記トランスポンダとの間で、波長単位で光信号のまま光信号の経路を切り替える光スイッチ機能部と、光ノード装置内または各機能部を制御するノード内管理制御機能部で構成され、
   前記光スイッチ機能部の光信号の切替えにおいて、あるトランスポンダから接続できる出力方路が限定されている、または、あるトランスポンダに接続できる入力方路が限定されている光ノード装置が２以上含まれる光ネットワークシステムにおいて、
   光信号を送信する光ノード装置から光信号を受信する光ノード装置まで、電気信号に変換せず光信号のまま転送する回線を表す光パス設定方法であって、
   前記ノード内管理制御機能部が、光パスを接続する２つの光ノード装置における各方路に接続できる未使用のトランスポンダの個数を平準化するように光パス経路を選定する
   ことを特徴とする光パス設定方法。
2. 前記各方路に接続できるトランスポンダの個数は、
   １つの上位レイヤ装置と接続されているトランスポンダの中で、各方路に接続できるトランスポンダの個数であることを特徴とする請求項１記載の光パス設定方法。
3. 前記各方路に接続できるトランスポンダの個数は、
   １つのサブネットワークと接続されているトランスポンダの中で、各方路に接続できるトランスポンダの個数であることを特徴とする請求項１記載の光パス設定方法。
4. 前記光パスを選定する際に、
   各方路に接続できる未使用のトランスポンダの個数の大小関係を比較して、トランスポンダ個数が大きい光パスの経路を選定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の光パス設定方法。
5. 前記光パスを選定する際に、
   光パス設定後に未使用のトランスポンダの個数の最小値が大きくなるように選定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の光パス設定方法。
6. 前記光パスを選定する際に、
   光パス設定後に未使用のトランスポンダの個数の積が大きくなるように選定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の光パス設定方法。
7. 光信号の送信・受信を行う複数のトランスポンダと、
   波長多重信号を受信する２以上の入力方路と、波長多重信号を送出する２以上の出力方路と、前記トランスポンダとの間で、波長単位で光信号のまま光信号の経路を切り替える光スイッチ機能部、光ノード装置内または各機能部を制御するノード内管理制御機能部で構成され、
   前記光スイッチ機能部の光信号の切替えにおいて、あるトランスポンダから接続できる出力方路が限定されている、または、あるトランスポンダに接続できる入力方路が限定されている光ノード装置において、
   前記光ノード装置は、光ネットワークを構成し、
   前記光ノード装置の前記ノード内管理制御機能部は、各方路に接続できる未使用のトランスポンダの個数に関する情報を、集中管理装置または光ノード装置間で交換し、各方路に接続できる未使用のトランスポンダの個数を平準化するように光パス経路を選定する手段を有することを特徴とする光ノード装置。
8. 光信号の送信・受信を行う複数のトランスポンダと、
   波長多重信号を受信する２以上の入力方路と、波長多重信号を送出する２以上の出力方路と、前記トランスポンダとの間で、波長単位で光信号のまま光信号の経路を切り替える光スイッチ機能部、光ノード装置内または各機能部を制御するノード内管理制御機能部で構成され、
   前記光スイッチ機能部の光信号の切替えにおいて、あるトランスポンダから接続できる出力方路が限定されている、または、あるトランスポンダに接続できる入力方路が限定されている光ノード装置が２以上含まれる光ネットワークシステムにおいて、
   前記光ノード装置が、未使用のトランスポンダ個数に関する情報を、集中管理装置または光ノード装置間で交換することにより、各方路に接続できる未使用のトランスポンダの個数を平準化するように設定する光パス経路を選定することを特徴とする光ネットワークシステム。

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