JP2013021677A - Control device, control system, and control method for photoelectricity composite type network node - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は光電気複合型ネットワークノードの制御システム及び制御方法に関し、特に電気スイッチの負荷を最小化することで電気パスを光路に集約させる多層ルーティング方法に関する。 The present invention relates to a control system and a control method for an opto-electric hybrid network node, and more particularly to a multilayer routing method for consolidating electrical paths into an optical path by minimizing the load of an electrical switch.
従来の特許文献１においては、電気パスを光パスに多重化する光電気複合型のネットワークノード制御システムが開示されている。その中のネットワークシステムは回路を流れるトラフィック数を各ネットワークノードに測定させるとともに、測定されたトラフィック数が所定のトラフィック閾値より大きい場合に切替要求信号を生成し、切替要求信号に基づいて前記ネットワークノードに切替制御信号を送信し、これによってネットワークにおけるその他のネットワークノードの光パス確立を開始し、電気パスを光パスに多重化する。 Conventional Patent Document 1 discloses an optical / electrical composite network node control system that multiplexes an electrical path into an optical path. The network system therein causes each network node to measure the number of traffic flowing through the circuit, and generates a switching request signal when the measured traffic number is greater than a predetermined traffic threshold, and the network node is based on the switching request signal. The switch control signal is transmitted to the other network node, thereby establishing the optical path of the other network nodes in the network, and multiplexing the electrical path to the optical path.
従来の特許文献２においては、低容量トラフィックを高容量本線に集約する方法が開示されており、その中のネットワークノードは、ノード間のトラフィック集約数が所定の閾値を超えたと判断した場合、ノード間のトラフィックを高容量本線に集約する。 Conventional Patent Document 2 discloses a method for aggregating low-capacity traffic to a high-capacity main line, and when a network node determines that the traffic aggregation number between the nodes exceeds a predetermined threshold, The traffic between them is concentrated on the high-capacity main line.
以上の従来の特許文献においては、いずれもネットワークのトラフィック監視について言及しており、且つ監視されたトラフィックがある所定の閾値を超えた場合、ネットワークの経路配置を変更する。しかしながら、従来の特許文献では、集約された電気パス又はトラフィックの経路が一部のセグメントのみで重なる状況について考慮していないため、如何に光パスあるいは本線の端点を選択するかが開示されていない。また、新しい電気パス又はトラフィックを確立する際に、すでに集約された電気パス又はトラフィックに対して新たに全体最適化を行なわないため、集約された光パス又は本線が現在のネットワーク状態に対して常に最適であるとは言えない。 The above-mentioned conventional patent documents all refer to network traffic monitoring, and when the monitored traffic exceeds a predetermined threshold, the network path arrangement is changed. However, the conventional patent document does not consider the situation where the aggregated electrical path or traffic route overlaps only in some segments, and thus does not disclose how to select the optical path or the end point of the main line. . In addition, when establishing a new electrical path or traffic, no new overall optimization is performed on the already aggregated electrical path or traffic, so the aggregated optical path or main line is always in the current network state. It's not optimal.
例えば、図１は五つのノードを有するネットワークであり、その中で各ノードには光スイッチと電気スイッチが含まれている。当該ネットワークにおいて、すべての電気スイッチ、即ち電気スイッチ１０１、１０２、１０３、１０４及び１０５はネットワークの電気層を構成し、すべての光スイッチ、即ち光スイッチ１０６、１０７、１０８、１０９及び１１０はネットワークの光層を構成する。電気層にはバーチャル電気パス１１１、１１２及び１１３が存在し、それらは電気スイッチ１０１、１０２及び１０３を経由する。さらにバーチャル電気パス１１４及び１１５も存在し、それらは電気スイッチ１０２、１０３、１０４及び１０５を経由する。この場合、電気層の電気パスを光層の光パスに集約する複数の可能な技術案が存在する。例えば、技術案１は、光スイッチ１０６、１０７、１０８を経由する光パス１１６及び光スイッチ１０８、１０９、１１０を経由する光パス１１７に集約し、技術案２は、光スイッチ１０６、１０７を経由する光パス１１８及び光スイッチ１０７、１０８、１０９、１１０を経由する光パス１１９に集約する。従来の特許文献では如何に技術案１、技術案２又はそのほかの技術案を選択するかが解決されていないため、ネットワークの性能を最適化することができない。 For example, FIG. 1 shows a network having five nodes, in which each node includes an optical switch and an electrical switch. In the network, all electrical switches, i.e., electrical switches 101, 102, 103, 104, and 105, constitute the electrical layer of the network, and all optical switches, i.e., optical switches 106, 107, 108, 109, and 110, are in the network. Configure the optical layer. There are virtual electrical paths 111, 112 and 113 in the electrical layer, which go through electrical switches 101, 102 and 103. There are also virtual electrical paths 114 and 115, which go through electrical switches 102, 103, 104 and 105. In this case, there are a plurality of possible technical solutions for consolidating the electrical path of the electrical layer into the optical path of the optical layer. For example, the technical solution 1 is integrated into an optical path 116 that passes through the optical switches 106, 107, and 108 and an optical path 117 that passes through the optical switches 108, 109, and 110, and the technical solution 2 passes through the optical switches 106 and 107. To the optical path 119 passing through the optical path 118 and the optical switches 107, 108, 109, 110. The conventional patent document does not solve how to select the technical solution 1, the technical solution 2, or other technical solutions, so that the network performance cannot be optimized.
本発明は、上述の問題点を鑑みてなされたものであり、電気スイッチの負荷を最小化することでネットワークの全体最適化が図れる光電気複合型ネットワークノードの制御装置、制御システム及び制御方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and provides a control apparatus, a control system, and a control method for an opto-electric hybrid network node that can optimize the entire network by minimizing the load of the electrical switch. The purpose is to provide.
本発明の代表的な一例を示せば次の通りである。すなわち、伝送パスによって接続され、且つ電気スイッチ及び光スイッチを有する複数の光電気複合型ネットワークノードが、前記電気スイッチによって交換された複数の電気パスと、前記光スイッチによって交換された複数の光パスと、から構成された伝送ネットワークに位置する、光電気複合型ネットワークノードの制御方法であって、伝送ネットワークに新しいトラフィックが到着したことを検出した場合、新しい電気パスの確立を要求する第１手順と、前記トラフィックのパラメータ及び伝送ネットワークの物理トポロジーに基づいて前記新しい電気パスを計算する第２手順と、既存の電気パスと新たに計算して得られた電気パスとを集約し、集約された結果に基づいてすべての光パスに対して全体最適化を行なう第３手順と、全体最適化された結果に基づいて、すべての電気パス、光パス及び電気パスから光パスに集約されたマッピング関係を更新する第４手順と、を含むを特徴とする。 A typical example of the present invention is as follows. That is, a plurality of optical / electrical composite network nodes connected by a transmission path and having an electrical switch and an optical switch, and a plurality of electrical paths exchanged by the electrical switch and a plurality of optical paths exchanged by the optical switch A first method for requesting establishment of a new electrical path when detecting that new traffic has arrived at the transmission network, the method for controlling a combined optical and electrical network node located in a transmission network comprising: A second procedure for calculating the new electrical path based on the traffic parameters and the physical topology of the transmission network, and the existing electrical path and the newly calculated electrical path are aggregated and aggregated A third procedure for global optimization for all optical paths based on the results; Based on the optimized been result, all the electrical paths, to the optical path and the electrical path and a fourth procedure for updating the aggregated mapping relationship to the optical path, characterized in comprising a.
本発明の実施形態によれば、集約された電気パス又はトラフィックの経路が一部のセグメントのみで重なった場合でも、光パス又は本線の端点を適切に選択することができる。また、電気パスとトラフィックを新たに確立する際に、既に集約された電気パス又はトラフィックに対して新たに全体最適化を行なうので、集約された光パス又は本線は現在のネットワーク状態に対して常に最適である。 According to the embodiment of the present invention, even when the aggregated electric path or traffic route overlaps only with some segments, the end point of the optical path or main line can be appropriately selected. In addition, when newly establishing an electrical path and traffic, a new overall optimization is performed on the already aggregated electrical path or traffic, so that the aggregated optical path or main line is always in the current network state. Is optimal.
以下、図面に基づいて本発明の実施形態について詳しく説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図１は実施例１による集中制御平面を有する多層ネットワークの構成図である。図の中のネットワークは五つのノードを有し、それぞれのノードには光スイッチ及び電気スイッチが含まれている。ここでいう電気スイッチとは、ユーザ回路、通信回路及び（又は）その他の互いに接続させたい機能ユニットをシングルユーザの要求に基づいて電気層に接続させた装置であり、光スイッチとは、ユーザ光路、通信光路及び（又は）その他の互いに接続させたい機能ユニットをシングルユーザの要求に基づいて光層に接続させた装置である。当該ネットワークにおいて、すべての電気スイッチ、即ち電気スイッチ１０１、１０２、１０３、１０４及び１０５はネットワークの電気層であるユーザ層を構成し、すべての光スイッチ、即ち光スイッチ１０６、１０７、１０８、１０９及び１１０はネットワークの光層であるサービス層を構成する。電気層にはバーチャル電気パス１１１、１１２及び１１３が存在し、それらは電気スイッチ１０１、１０２及び１０３を経由する。さらにバーチャル電気パス１１４及び１１５も存在し、それらは電気スイッチ１０２、１０３、１０４及び１０５を経由する。通信ノードの外部に存在する集中制御サーバ１２０は、通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）１２１及び制御チャネル１２２を介して電気スイッチ及び光スイッチの入出と出力との間の接続を配置し、これによってネットワークにおける電気パス、光パス及び電気パスから光パスへのマッピング関係を制御する。さらに、ネットワークの経路配置状態及びサービス状態（例えば、ホップ数、トラフィック帯域など）も通信インターフェース１２１及び制御チャネル１２２を介して制御サーバ１２０に送信されて、メモリ１２３に記憶される。制御サーバ１２０にある経路計算ユニット１２４はメモリ１２３の中の経路配置状態及びサービス状態に基づいて計算を行ない、電気スイッチの負荷を最小化して電気パスを光パスに集約させる方法によって、上述の電気スイッチと光スイッチの配置に用いられる一組の最適化された光パスおよび当該光パスに基づく電気パスを取得する（図３のフローチャートを参照）。 FIG. 1 is a configuration diagram of a multilayer network having a centralized control plane according to the first embodiment. The network in the figure has five nodes, each of which includes an optical switch and an electrical switch. The electrical switch here is a device in which a user circuit, a communication circuit, and / or other functional units to be connected to each other are connected to an electrical layer based on a single user request. An optical switch is a user optical path. A device in which communication optical paths and / or other functional units to be connected to each other are connected to the optical layer based on a single user request. In the network, all electrical switches, i.e., electrical switches 101, 102, 103, 104 and 105, constitute the user layer, which is the electrical layer of the network, and all optical switches, i.e., optical switches 106, 107, 108, 109 and 110 constitutes a service layer which is an optical layer of the network. There are virtual electrical paths 111, 112 and 113 in the electrical layer, which go through electrical switches 101, 102 and 103. There are also virtual electrical paths 114 and 115, which go through electrical switches 102, 103, 104 and 105. The centralized control server 120 existing outside the communication node arranges the connection between the input and output of the electrical switch and the optical switch via the communication interface (I / F) 121 and the control channel 122, and thereby in the network. The mapping relationship from the electrical path, the optical path, and the electrical path to the optical path is controlled. Further, the network path arrangement state and service state (for example, the number of hops, traffic bandwidth, etc.) are also transmitted to the control server 120 via the communication interface 121 and the control channel 122 and stored in the memory 123. The route calculation unit 124 in the control server 120 performs the calculation based on the route arrangement state and the service state in the memory 123, and minimizes the load of the electric switch and aggregates the electric path into the optical path. A set of optimized optical paths used for placement of switches and optical switches and an electrical path based on the optical paths are acquired (see the flowchart of FIG. 3).
経路計算ユニット１２４において経路を計算するとき、電気層の電気パスを光層の光パスに集約させる複数の可能な技術案が存在する。図２は実施例１による電気パスと光パスのマッピング関係及び複数の可能な光パスの配置案を示す図である。例えば、技術案１では光スイッチ１０６、１０７及び１０８を経由する光パス１１６、並びに、光スイッチ１０８、１０９及び１１０を経由する光パス１１７に集約され、技術案２では光スイッチ１０６及び１０７を経由する光パス１１８、並びに、光スイッチ１０７、１０８、１０９及び１１０を経由する光パス１１９に集約される。技術案１においては、さらに、光パス１２０と光パス１１７との組み合わせが電気パス１１４及び１１５の電気スイッチ１０２から１０５までの伝送を実現できるように、電気パス１１４及び１１５の電気スイッチ１０２から１０３までの経路セグメントのための光パス１２０の確立が必要である。同様に、技術案２においては、さらに、光パス１２１と１１８との組み合わせが電気パス１１１、１１２及び１１３の電気スイッチ１０１から１０３までの伝送を実現できるように、電気パス１１１、１１２及び１１３の電気スイッチ１０２から１０３までの経路セグメントのための光パス１２１の確立が必要である。また、さらに、電気スイッチ１０１から１０２までの光パス１２２、電気スイッチ１０２から１０３までの光パス１２３、及び電気スイッチ１０３から１０５までの光パス１２４を含む技術案３も存在する。 There are a number of possible technical solutions that aggregate the electrical path of the electrical layer into the optical path of the optical layer when calculating the route in the route calculation unit 124. FIG. 2 is a diagram illustrating a mapping relationship between the electric path and the optical path and a plurality of possible optical path arrangement plans according to the first embodiment. For example, in the technical solution 1, the optical path 116 that passes through the optical switches 106, 107, and 108 and the optical path 117 that passes through the optical switches 108, 109, and 110 are collected, and in the technical solution 2, the optical path passes through the optical switches 106 and 107. And an optical path 119 passing through the optical switches 107, 108, 109, and 110. In the technical solution 1, furthermore, the electrical switches 102 to 103 of the electrical paths 114 and 115 are realized so that the combination of the optical path 120 and the optical path 117 can realize transmission from the electrical switches 102 to 105 of the electrical paths 114 and 115. It is necessary to establish the optical path 120 for the path segment up to. Similarly, in the technical solution 2, the combination of the optical paths 121 and 118 can further realize the transmission of the electric paths 111, 112, and 113 from the electric switches 101 to 103 of the electric paths 111, 112, and 113. It is necessary to establish an optical path 121 for the path segment from electrical switch 102 to 103. Furthermore, there is a technical solution 3 including an optical path 122 from the electrical switches 101 to 102, an optical path 123 from the electrical switches 102 to 103, and an optical path 124 from the electrical switches 103 to 105.
電気パスを光パスに集約させた後に、集約された電気パスが光パスの中間ノードを経由する際に、電気スイッチを経由せずに直接光スイッチからバイパスする（バイパスとは最初に決めた正式な経路とは別に新たに拓かれた経路である）。例えば、技術案１において、電気パス１１１、１１２及び１１３は電気スイッチ１０２を経由せずに、光スイッチ１０７からバイパスし、同時に電気パス１１４と１１５は電気スイッチ１０４を経由せずに、光スイッチ１０９からバイパスする。 After the electrical path is aggregated into the optical path, when the aggregated electrical path passes through the intermediate node of the optical path, it bypasses directly from the optical switch without going through the electrical switch. It is a newly developed route apart from a simple route). For example, in the technical solution 1, the electrical paths 111, 112, and 113 are bypassed from the optical switch 107 without passing through the electrical switch 102, and at the same time, the electrical paths 114 and 115 are not passed through the electrical switch 104, and the optical switch 109 is bypassed. Bypass from.
図２の中の三つの技術案のうち、技術案１及び技術案２では、電気スイッチ１０２から１０３まで二本の光パスを確立する必要があるため、限られた光層リソース、即ち光チャネル数に制限される可能性がある。技術案３では、電気スイッチ１０２及び１０３の電気スイッチの負荷が増加されているため、光パス１２３の帯域、即ち光チャネル帯域に制限される可能性がある。 Among the three technical solutions shown in FIG. 2, in the technical solutions 1 and 2, it is necessary to establish two optical paths from the electrical switches 102 to 103, so that the limited optical layer resource, that is, the optical channel May be limited to a number. In the technical solution 3, since the load of the electric switches 102 and 103 is increased, there is a possibility that the band of the optical path 123, that is, the optical channel band is limited.
したがって、本発明の一つの目的は、光層リソースの制限を考慮するとともに、電気スイッチの負荷をできるだけ低減し、これによってリソース利用率を向上させ、多層ネットワークの全体コストを低減することである。 Accordingly, one object of the present invention is to take into account the limitations of optical layer resources and reduce the load on the electrical switch as much as possible, thereby improving the resource utilization and reducing the overall cost of the multilayer network.
図３は実施例１による多層ルーティング方法を示す図である。ネットワークが新しいトラフィックの到着を検出した場合、当該ルーティングアルゴリズムを開始し、ユーザ層である電気層に電気パスを確立する要求（Ｓ１０1）を生成する。制御サーバにおける経路計算ユニット１２４は、ソースノード、目的ノード及び帯域等のトラフィックのパラメータ、並びにネットワークの物理トポロジーに基づいて、電気パスを計算する（Ｓ１０２）。その後、経路計算ユニット１２４は既存の電気パスと新たに計算して得られた電気パスとを集約し、これによってすべての光パスを全体的に最適化する。最適化は、新しい光パスの生成、既存の光パスの修正、又は既存の光パスの削除などによって行われる（Ｓ１０３）。Ｓ１０３の最適化が完成された後に、ネットワークは計算結果の電気パスと光パスに基づいて、電気層と光層のすべての経路および電気層から光層への経路マッピング関係（即ち電気パスが光パスに集約する関係）を更新し、新しいトラフィックの伝送を開始し（Ｓ１０５）、これによって多層ルーティングを完成する（Ｓ１０６）。 FIG. 3 is a diagram illustrating a multilayer routing method according to the first embodiment. When the network detects the arrival of new traffic, it starts the routing algorithm and generates a request (S101) for establishing an electrical path in the electrical layer that is the user layer. The route calculation unit 124 in the control server calculates the electrical path based on the traffic parameters such as the source node, the destination node and the bandwidth, and the physical topology of the network (S102). Thereafter, the route calculation unit 124 aggregates the existing electrical path and the newly calculated electrical path, thereby optimizing all the optical paths as a whole. The optimization is performed by generating a new optical path, modifying an existing optical path, or deleting an existing optical path (S103). After the optimization of S103 is completed, the network is based on the calculated electrical path and optical path, and all the paths of the electrical layer and the optical layer and the path mapping relation from the electrical layer to the optical layer (ie, the electrical path is optical The relationship to be aggregated in the path) is updated and transmission of new traffic is started (S105), thereby completing the multi-layer routing (S106).
上記の処理のうち、Ｓ１０３の電気パスを光パスに集約させるフローチャートについては図４を用いてさらに説明する。集約を開始するときに、先ずすべての電気パスの経路をチェックし、複数の経路上のトラフィック帯域を加算してその中の一つの経路に与えることで、完全に同じ経路を有する電気パスをマージする（Ｓ２０１）。そして、すべての電気パスの中間ホップ数がゼロであるかどうかをチェックする（Ｓ２０２）。そのうち、一本の経路の中間ホップ数は当該経路の合計ホップ数から２を引いたホップ数に等しい。Ｓ２０２の結果が「ＹＥＳ」である場合、すべての残りの電気パスのホップ数が３より小さいことを示す。この場合は光スイッチによるバイパスの必要がないため、光パスの最適化プロセスを終了する（Ｓ２０３）。残りの電気パスはノード間のデフォルト直接接続光パスによって伝送され、これらの直接接続光パスは、ノード間が電気層において二つずつ接続されてリソース発見プロセスの順調な運行が確保されるように、ネットワーク初期化のときにすでに配置されている。Ｓ２０２の結果が「ＮＯ」である場合、残りの電気パスにホップ数が３以上のホップ数がまだあることを示し、この場合は最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを選択する次のステップに進む（Ｓ２０４）。即ち端点が電気スイッチ能力を有するノードのすべての経路セグメント上の電気スイッチの負荷値Ｌeleであることを検査し、Ｍａｘ（Ｌele）に対応する経路セグメントを選出する。電気スイッチの負荷値Ｌeleは下記の数式（１）によって計算される。 Among the above processes, the flowchart for consolidating the electrical path of S103 into the optical path will be further described with reference to FIG. When starting aggregation, first check the paths of all the electrical paths, add the traffic bandwidth on multiple paths and give to one of them, merge the electrical paths that have exactly the same path (S201). Then, it is checked whether the number of intermediate hops of all electrical paths is zero (S202). Among them, the number of intermediate hops of one route is equal to the number of hops obtained by subtracting 2 from the total hop number of the route. If the result of S202 is “YES”, it indicates that the number of hops of all remaining electrical paths is less than 3. In this case, since there is no need to bypass the optical switch, the optical path optimization process is terminated (S203). The remaining electrical paths are carried by default direct connection optical paths between the nodes, and these direct connection optical paths are connected two by two in the electrical layer to ensure smooth operation of the resource discovery process. Already placed at the time of network initialization. If the result of S202 is “NO”, it indicates that the remaining electrical path still has a hop count of 3 or more, and in this case, the next step of selecting the route segment having the highest electrical switch load (S204). That is, it is checked that the end point is the load value L ele of the electric switch on all the path segments of the node having the electric switch capability, and the path segment corresponding to Max (L ele ) is selected. The load value L ele of the electric switch is calculated by the following formula (1).
数式（１）において、Ｌeleは電気スイッチの負荷値、Ｎhopは経路セグメントの中間ホップ数、Ｂｗiは第ｉ本目の電気パスのトラフィック帯域である。電気パスｉをある経路セグメントの電気スイッチの負荷に算入する条件は、当該経路セグメントの経路Ｒsegが電気パスｉの経路Ｒiのサブセットであることである。 In Equation (1), L ele is the electrical switch load value, N hop intermediate hops of the route segments, is Bw i is a traffic band of the i-th electric path. The condition for including the electrical path i in the load of the electrical switch of a certain path segment is that the path R seg of the path segment is a subset of the path R i of the electrical path i.
以下、図１におけるネットワークトポロジーと電気パスを例に、上記計算の詳しいプロセスについて説明する。 Hereinafter, the detailed process of the calculation will be described by taking the network topology and the electrical path in FIG. 1 as an example.
本実施例において、図１に示すような電気パス１１１〜１１５の五つの経路がそれぞれ存在すると仮定する。その経路、中間ホップ数及び帯域は図５Ａに示すとおりである。そのうち、電気パス１１１、１１２及び１１３の経路はすべて｛１０１、１０２、１０３｝であり、中間ホップ数Ｎhopはすべて１であり、トラフィック帯域Ｂｗはそれぞれ１００テラビット／秒、２００テラビット／秒及び１５０テラビット／秒であり、電気パス１１４及び１１５の経路はすべて｛１０２、１０３、１０４、１０５｝であり、中間ホップ数Ｎhopはすべて２であり、トラフィック帯域Ｂｗはそれぞれ３００テラビット／秒及び４５０テラビット／秒である。ステップＳ２０１に基づいて、電気パス１１１、１１２及び１１３は一本のトラフィック帯域Ｂｗが４５０テラビット／秒である臨時電気パスにマージされ、電気パス１１４及び１１５は一本のトラフィック帯域Ｂｗが７００テラビット／秒である臨時電気パスにマージされる。図５Ｂに示すように、これらの経路はそれぞれ｛１０１、１０２、１０３｝及び｛１０２、１０３、１０４、１０５｝である。図５Ｃに示す経路セグメントのテーブルはこの二本の経路に含まれているすべてのサブセットによって構成される。テーブルの中の経路セグメント１〜８の経路はそれぞれ｛１０２、１０３、１０４、１０５｝、｛１０２、１０３、１０４｝、｛１０３、１０４、１０５｝、｛１０１、１０２、１０３｝、｛１０２、１０３｝、｛１０３、１０４｝、｛１０４、１０５｝及び｛１０１、１０２｝であり、中間ホップ数Ｎhopはそれぞれ２、１、１、１、０、０、０及び０であり、数式（２）によって計算される合計トラフィック帯域はそれぞれ７００、７００、７００、４５０、１１５０、７００、７００及び４５０テラビット／秒である。 In the present embodiment, it is assumed that there are five paths of electric paths 111 to 115 as shown in FIG. The route, the number of intermediate hops, and the bandwidth are as shown in FIG. 5A. Among them, the paths of the electric paths 111, 112, and 113 are all {101, 102, 103}, the number of intermediate hops N hop is all 1, and the traffic bandwidth Bw is 100 terabit / second, 200 terabit / second, and 150, respectively. Terabits / second, the paths of the electrical paths 114 and 115 are all {102, 103, 104, 105}, the number of intermediate hops N hop is all 2, and the traffic bandwidth Bw is 300 terabits / second and 450 terabits, respectively. / Sec. Based on step S201, the electric paths 111, 112, and 113 are merged into a temporary electric path having a single traffic bandwidth Bw of 450 terabits / second, and the electric paths 114 and 115 have a single traffic bandwidth Bw of 700 terabits / second. Merged into a temporary electrical path that is seconds. As shown in FIG. 5B, these paths are {101, 102, 103} and {102, 103, 104, 105}, respectively. The path segment table shown in FIG. 5C is constituted by all subsets included in the two paths. The routes of route segments 1 to 8 in the table are {102, 103, 104, 105}, {102, 103, 104}, {103, 104, 105}, {101, 102, 103}, {102, 103}, {103, 104}, {104, 105} and {101, 102}, and the number of intermediate hops N hop is 2, 1, 1, 1, 0, 0, 0 and 0, respectively, The total traffic bandwidth calculated by 2) is 700, 700, 700, 450, 1150, 700, 700 and 450 terabits / second, respectively.
したがって、経路セグメント１〜８の電気スイッチの負荷値Ｌeleはそれぞれ１４００、７００、７００、４５０、０、０、０及び０ホップ×テラビット／秒であり、それらのうち、電気スイッチの負荷値が最も大きい経路セグメントは経路セグメント１である。 Therefore, the load values L ele of the electric switches of the path segments 1 to 8 are 1400, 700, 700, 450, 0, 0, 0 and 0 hops × terabit / second, respectively, and among them, the load value of the electric switch is The largest path segment is path segment 1.
Ｓ２０４を完成した後に、光層リソースが完全に消耗されたかどうかを判定する（ステップＳ２０５）。判定結果が「ＹＥＳ」である場合は、新しい光パスに伝送チャネルをさらに割り当てることができないことを示すため、光パスの最適化プロセスを終了する（Ｓ２０３）。判定結果が「ＮＯ」である場合は、選出された経路セグメント１を光路パスリストに加えて（Ｓ２０６）、図５Ｄに示すように、既存の電気パスから経路セグメント１と重なる部分を削除して図５Ａにおける電気パスリストと図５Ｂにおける臨時電気パスリストを更新する（Ｓ２０７）。更新後の臨時電気パスリストは図６Ａに示すとおりであり、電気パス２１１は変わらないが、電気パス２１４は経路セグメント１を削除した後に｛１０２、１０５｝に変わる。 After completing S204, it is determined whether the optical layer resources are completely consumed (step S205). If the determination result is “YES”, the optical path optimization process is terminated to indicate that a transmission channel cannot be further allocated to the new optical path (S203). If the determination result is “NO”, the selected route segment 1 is added to the optical path list (S206), and the portion overlapping the route segment 1 is deleted from the existing electrical path as shown in FIG. 5D. The electrical path list in FIG. 5A and the temporary electrical path list in FIG. 5B are updated (S207). The updated temporary electrical path list is as shown in FIG. 6A, and the electrical path 211 does not change, but the electrical path 214 changes to {102, 105} after the route segment 1 is deleted.
このときプログラムはＳ２０２に移って次のサイクルを行ない、図６Ａにおける経路の中間ホップ数がすべてゼロでないと判定したため、続いて二回目のＳ２０４を実行する。図６Ｂに示す経路セグメントのテーブルは図６Ａにおける二本の経路に含まれているすべてのサブセットによって構成される。その中の経路セグメント１〜４の経路はそれぞれ｛１０１、１０２、１０３｝、｛１０１、１０２｝、｛１０２、１０３｝、｛１０２、１０５｝であり、中間ホップ数Ｎhopはそれぞれ１、０、０、０で、数式（２）によって計算される合計トラフィック帯域はそれぞれ４５０、４５０、４５０、７００テラビット／秒である。したがって、経路セグメント１〜４の電気スイッチの負荷値Ｌeleはそれぞれ４５０、０、０、０ホップ×テラビット／秒であり、それらのうち、電気スイッチの負荷値が最も大きい経路セグメントは経路セグメント１である。 At this time, the program moves to S202 and performs the next cycle, and since it is determined that the number of intermediate hops of the route in FIG. 6A is not all zero, the second S204 is subsequently executed. The path segment table shown in FIG. 6B is constituted by all subsets included in the two paths in FIG. 6A. The routes of route segments 1 to 4 are {101, 102, 103}, {101, 102}, {102, 103}, {102, 105}, and the number of intermediate hops N hop is 1, 0, respectively. , 0, 0, and the total traffic bandwidth calculated by Equation (2) is 450, 450, 450, and 700 terabits / second, respectively. Therefore, the load values L ele of the electric switches of the path segments 1 to 4 are 450, 0, 0, 0 hops × terabit / second, respectively, and the path segment with the largest load value of the electric switch is the path segment 1. It is.
Ｓ２０４を完成した後に、光層リソースが完全に消耗されたかどうかを判定する（ステップＳ２０５）。判定結果が「ＹＥＳ」である場合は、新しい光パスに伝送チャネルをさらに割り当てることができないことを示すため、光パスの最適化プロセスを終了する（Ｓ２０３）。判定結果が「ＮＯ」である場合は、選出された経路セグメント１を図５Ｄにおける光路パスリストに加えて（Ｓ２０６）、図６Ｃに示すような光路パスリストを取得し、既存の電気パスから経路セグメント１と重なる部分を削除して電気パスリストを更新する（Ｓ２０７）。更新後の臨時電気パスリストは図７−１に示すとおりであり、電気パス２１４は変わらないが、電気パス２１１は経路セグメント１を削除した後に[１０１、１０３]に変わる。更新後の臨時電気パスリストは図７Ｂに示すとおりであり、電気パス１１１、１１２及び１１３の経路はいずれも｛１０１、１０３｝であるが、電気パス１１４及び１１５の経路はいずれも｛１０２、１０５｝であり、以上の五つの電気パスの中間ホップ数はいずれもゼロである。これは五つの電気パスが中間ノードにおいて再び電気スイッチを経由することなく直接光スイッチの負荷を経由してバイパスすることを示す。 After completing S204, it is determined whether the optical layer resources are completely consumed (step S205). If the determination result is “YES”, the optical path optimization process is terminated to indicate that a transmission channel cannot be further allocated to the new optical path (S203). When the determination result is “NO”, the selected path segment 1 is added to the optical path path list in FIG. 5D (S206), an optical path path list as shown in FIG. 6C is acquired, and the path from the existing electrical path is acquired. The part that overlaps the segment 1 is deleted and the electrical path list is updated (S207). The updated temporary electrical path list is as shown in FIG. 7A. The electrical path 214 is not changed, but the electrical path 211 is changed to [101, 103] after the route segment 1 is deleted. The updated temporary electrical path list is as shown in FIG. 7B. The paths of the electrical paths 111, 112, and 113 are all {101, 103}, but the paths of the electrical paths 114 and 115 are both {102, 105}, and the number of intermediate hops in the above five electrical paths is all zero. This indicates that the five electrical paths bypass at the intermediate node directly through the load of the optical switch without going through the electrical switch again.
このときプログラムはＳ２０２に移って次のサイクルを行ない、図６Ａにおける経路の中間ホップ数がすべてゼロであると判定したため、プログラムからログアウトし、図６Ｃにおける光パスリスト及び図７Ｂにおける電気パスリストを最終計算結果として送信し、ネットワークノードにおける電気スイッチ及び光スイッチの交換状態を配置する。 At this time, the program moves to S202 and performs the next cycle. Since it is determined that the number of intermediate hops in the route in FIG. 6A is all zero, the program logs out, and the optical path list in FIG. 6C and the electrical path list in FIG. It transmits as a final calculation result and arranges the exchange state of the electrical switch and the optical switch in the network node.
上述のようなサイクルを通して、それぞれのサイクルからいずれも最大電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを選出して光パスとする。つまり、最大電気スイッチの負荷を有する電気経路セグメントのために絶えず直通光パスを確立して、当該経路セグメントにおける電気スイッチの負荷をバイパスさせ、これによってすべてのバイパス可能な電気スイッチ又は光層リソースが完全に消耗されるまで、残りの電気パスの電気スイッチの負荷の和をできる限り低減する。このようなサイクルによって最適化された最終結果が、光層リソースの制限下でネットワーク全体の電気スイッチの負荷を最大限に低減できる光パスの組み合わせである。 Through the above-described cycle, a path segment having the maximum electrical switch load is selected from each cycle to be an optical path. That is, it constantly establishes a direct optical path for the electrical path segment with the maximum electrical switch load, bypassing the electrical switch load in that path segment, so that all bypassable electrical switches or optical layer resources are Reduce the sum of the electrical switch loads of the remaining electrical paths as much as possible until they are completely consumed. The end result optimized by such a cycle is a combination of optical paths that can reduce the load on the electrical switches of the entire network under the limitation of optical layer resources.
以下、大規模ネットワークシミュレーションを用いて本発明について性能評価する。 Hereinafter, the performance of the present invention is evaluated using a large-scale network simulation.
図８は、シミュレーショントポロジー図である。図８において、それぞれのサブネットはさらに一つのＰノード及び五つのＰＥノードを含む。シミュレーションパラメータは図９に示すとおりであり、ネットワーク全体で２５個のサブネット、２５個のＰノード及び１２５個のＰＥノードを含む。Ｐノード間は８チャネル４０ギガビット／秒であるＰ−Ｐ本線によって接続され、ＰノードとＰＥノードの間は８０ギガビット／秒であるＰ−ＰＥ支線によって接続されている。Ｐノードの電気スイッチ負荷容量は３．２テラビット／秒であり、３７個の電気スイッチ負荷インターフェース及び１１２対の光スイッチ負荷インターフェースを有し、ＰＥノードは１６個の電気スイッチ負荷インターフェースを有し、電気スイッチ負荷容量は８０ギガビット／秒である。ネットワークには９９１９本のサービストラフィックがあり、９９１９本の電気パスによって伝送され、さらに１８４本の光パスに集約される。シミュレーションの時間は６００秒であり、光パスは５０秒のときに開始し、電気パス及びサービストラフィックはそれぞれ１５０秒及び１６０秒のときに開始する。 FIG. 8 is a simulation topology diagram. In FIG. 8, each subnet further includes one P node and five PE nodes. The simulation parameters are as shown in FIG. 9 and include 25 subnets, 25 P nodes and 125 PE nodes in the entire network. The P nodes are connected by a P-P main line having 8 channels and 40 gigabits / second, and the P node and the PE node are connected by a P-PE branch line having 80 gigabits / second. The electrical switch load capacity of the P node is 3.2 terabits / second, has 37 electrical switch load interfaces and 112 pairs of optical switch load interfaces, the PE node has 16 electrical switch load interfaces, The electrical switch load capacity is 80 gigabits / second. There are 9919 service traffic in the network, transmitted by 9919 electrical paths, and further aggregated to 184 optical paths. The simulation time is 600 seconds, the optical path starts at 50 seconds, and the electrical path and service traffic start at 150 seconds and 160 seconds, respectively.
図１０は、多層ネットワークモデルと単層ネットワークモデルのリンク利用率のシミュレーション結果対比図である。図１１は、多層ネットワークモデルと単層ネットワークモデルのノードの電気スイッチの負荷のシミュレーション結果対比図である。シミュレーションの結果は、多層ネットワークモデルにおいて多層ルーティングを使用した場合のリンク利用率が、単層ネットワークモデルにおいて単層ルーティングを使用した場合のリンク利用率に比べて、１６％低下したことを表す。それとともに、ノードの電気スイッチの負荷は３４％低減した。つまり、本発明の多層ルーティングを使用すると、リンク利用率が低下する代価としてノードの電気スイッチの負荷が低減する。通常ノードの電気スイッチのコストがリンクと両端の送受信器のコストより高いことを考慮すると、本発明はクロスレイヤーネットワークのネットワーク全体の総コストを下げることができる。 FIG. 10 is a comparison diagram of the simulation results of the link utilization rates of the multilayer network model and the single layer network model. FIG. 11 is a comparison diagram of the simulation result of the load of the electrical switch of the node of the multilayer network model and the single layer network model. The result of the simulation shows that the link utilization rate when the multilayer routing is used in the multilayer network model is 16% lower than the link utilization rate when the single layer routing is used in the single layer network model. At the same time, the load on the node electrical switch was reduced by 34%. In other words, using the multi-layer routing of the present invention reduces the load on the electrical switch at the node as a cost of reducing link utilization. Considering that the cost of the normal node electrical switch is higher than the cost of the link and the transceiver at both ends, the present invention can reduce the total cost of the entire network of the cross-layer network.
図１２は、実施例１による分散制御平面を有する多層ネットワークの構成図である。図１２におけるネットワークは図１と同じようなトポロジーを有する。通信ノード内に存在する分散制御ユニット１３０、１３２、１３４、１３６及び１３８はそれぞれ通信インターフェース（一部図示省略）と制御チャネル１３１、１３３、１３５、１３７及び１３９を介して電気スイッチ及び光スイッチの入出力との間の接続を配置し、これによってネットワークにおける電気パス、光パス及び電気パスから光パスへのマッピング関係を制御する。そのうち、分散制御ユニット１３０、１３２、１３４、１３６及び１３８は同じ構造を有し、通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）１２１、メモリ１２３及び経路計算ユニット１２４を含む。通信インターフェースは電気スイッチと光スイッチに制御信号を送信するとともにネットワークの経路配置状態及びサービス状態（例えば、ホップ数、トラフィック帯域など）を受信するほかに、これらのノードが互いに同期できるようにそれぞれのノードの制御ユニットの間で情報のインタラクティブを行なう。制御ユニットに位置する経路計算ユニットはメモリの中の経路配置状態およびサービス状態に基づいて計算を行ない、電気スイッチの負荷を最小化して電気パスを光パスに集約させる方法によって上述の電気スイッチと光スイッチの配置に用いられる一組の最適化された光パス及び当該光パスに基づく電気パスを取得する（図３のフローチャートを参照）。 FIG. 12 is a configuration diagram of a multilayer network having a distributed control plane according to the first embodiment. The network in FIG. 12 has a topology similar to that in FIG. The distributed control units 130, 132, 134, 136 and 138 existing in the communication node are connected to the electrical switch and the optical switch via the communication interface (not shown) and the control channels 131, 133, 135, 137 and 139, respectively. Arrange connections between outputs, thereby controlling the electrical path, optical path and electrical path to optical path mapping relationship in the network. Among them, the distributed control units 130, 132, 134, 136, and 138 have the same structure, and include a communication interface (I / F) 121, a memory 123, and a path calculation unit 124. In addition to sending control signals to the electrical and optical switches and receiving the network routing status and service status (eg, hop count, traffic bandwidth, etc.), the communication interface allows each of these nodes to synchronize with each other. Interactive information between node control units. The path calculation unit located in the control unit performs calculation based on the path arrangement state and the service state in the memory, and minimizes the load of the electric switch and aggregates the electric path into the optical path. A set of optimized optical paths used for switch placement and an electrical path based on the optical paths are acquired (see flowchart in FIG. 3).
図１３は、実施例２によるメッシュトポロジーの多層ネットワークの構成図である。図１３におけるネットワークは９個のノードを有し、それぞれのノードには光スイッチ及び電気スイッチが含まれている。当該ネットワークにおいて、すべての電気スイッチ、即ち電気スイッチ２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６、２０７、２０８及び２０９はネットワークの電気層であるユーザ層を構成し、すべての光スイッチ、即ち光スイッチ２１１、２１２、２１３、２１４、２１５、２１６、２１７、２１８及び２１９はネットワーク光層であるサービスを構成する。電気層にはバーチャル電気パス２２１が存在し、電気スイッチ２０１、２０２、２０５、２０８及び２０９を経由する。同時にバーチャル電気パス２２２も存在し、電気スイッチ２０３、２０２、２０５、２０８及び２０７を経由する。ネットワークには実施例１の図１に示したような集中制御サーバ又は実施例１の図１２に示したような分散制御ユニット（図示省略）が存在し、ネットワークにおける電気パス、光パス及び電気パスから光パスへのマッピング関係を制御し、通信ノードからの経路配置状態及びサービス状態（例えばホップ数、トラフィック帯域など）を受信する。実施例１のように、当該集中制御サーバ又は分散制御ユニットの中の経路計算ユニットは電気スイッチの負荷を最小化して電気パスを光パスに集約させる方法によってネットワーク経路の配置に用いられる一組の最適化された光パスを取得する。 FIG. 13 is a configuration diagram of a mesh topology multilayer network according to the second embodiment. The network in FIG. 13 has nine nodes, and each node includes an optical switch and an electrical switch. In the network, all electrical switches, that is, electrical switches 201, 202, 203, 204, 205, 206, 207, 208, and 209 constitute a user layer that is an electrical layer of the network, and all optical switches, that is, optical switches. 211, 212, 213, 214, 215, 216, 217, 218 and 219 constitute a service which is a network optical layer. A virtual electrical path 221 exists in the electrical layer and passes through electrical switches 201, 202, 205, 208 and 209. At the same time, a virtual electrical path 222 exists and passes through electrical switches 203, 202, 205, 208 and 207. In the network, there is a central control server as shown in FIG. 1 of the first embodiment or a distributed control unit (not shown) as shown in FIG. 12 of the first embodiment, and the electrical path, optical path, and electrical path in the network. To control the mapping relationship from the optical path to the optical path, and receive the path arrangement state and service state (for example, the number of hops, traffic bandwidth, etc.) from the communication node. As in the first embodiment, the route calculation unit in the centralized control server or the distributed control unit is a set of network routes arranged by minimizing the load of the electric switch and consolidating the electric path into the optical path. Obtain an optimized light path.
図１４は、実施例２によるメッシュトポロジーにおける電気パスと光パスのマッピング関係を示す図である。例えば、電気パス２２１及び２２２を、光スイッチ２０２、２０５及び２０８を経由する光パス２２６に集約させる。また、光パス２２３、２２６及び２２４の組み合わせが電気パス２２１の電気スイッチ２０１から２０９までの伝送を実現できるように、さらに電気パス２２１の電気スイッチ２０１から２０２までの経路セグメントのために光パス２２３を確立し、電気スイッチ２０８から２０９までの経路セグメントのために光パス２２４を確立する必要がある。同様に、光パス２２８、２２６及び２２９の組み合わせが電気パス２２２の電気スイッチ２０３から２０７までの伝送を実現できるように、電気パス２２２の電気スイッチ２０３から２０２までの経路セグメントのために光パス２２８を確立し、電気スイッチ２０８から２０７までの経路セグメントのために光パス２２９を確立する必要がある。 FIG. 14 is a diagram illustrating a mapping relationship between an electrical path and an optical path in the mesh topology according to the second embodiment. For example, the electrical paths 221 and 222 are aggregated into an optical path 226 that passes through the optical switches 202, 205, and 208. In addition, the optical path 223 for the path segments from the electrical switches 201 to 202 of the electrical path 221 is further provided so that the combination of the optical paths 223, 226 and 224 can realize transmission from the electrical switches 201 to 209 of the electrical path 221. And an optical path 224 must be established for the path segment from electrical switch 208 to 209. Similarly, the optical path 228 for the path segment from the electrical switches 203 to 202 of the electrical path 222 so that the combination of the optical paths 228, 226 and 229 can achieve transmission from the electrical switches 203 to 207 of the electrical path 222. And an optical path 229 must be established for the path segment from electrical switch 208 to 207.
電気パスを光パスに集約させた後に、集約された電気パスは光パスの中間ノードを経由するときに、電気スイッチを経由せずに直接光スイッチからバイパスする。例えば、電気パス２２１及び２２２は再び電気スイッチ２０５を経由せず、光スイッチ２１５からバイパスする。したがって、本発明の一つの目的は、光層リソースの制限を考慮すると同時に、電気スイッチの負荷をできるだけ低減し、これによってリソースの利用率を向上させ、多層ネットワークの全体のコストを下げることである。 After the electrical path is aggregated into the optical path, the aggregated electrical path bypasses directly from the optical switch without going through the electrical switch when passing through the intermediate node of the optical path. For example, the electrical paths 221 and 222 are bypassed from the optical switch 215 without going through the electrical switch 205 again. Accordingly, one object of the present invention is to reduce the load on the electrical switch as much as possible, while taking into account the limitations of optical layer resources, thereby improving resource utilization and reducing the overall cost of the multilayer network. .
本分野の技術者にとってはさらなる改善と変形を行なうことは容易である。したがって、本発明は広い範囲において、ここに記載された特定の記載あるいは代表的な方法に限定されるべきではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびそれに相当する部分に規定された本発明の真の意味あるいは範囲内において、様々な変形を行なうことができる。 It is easy for engineers in this field to make further improvements and modifications. Accordingly, the present invention should not be limited in broad scope to the specific descriptions or representative methods described herein. Accordingly, various modifications can be made within the true meaning or scope of the present invention as defined in the appended claims and the equivalents thereto.
上記の本発明の代表的な形態を以下に例示する。 The typical embodiments of the present invention will be exemplified below.
本発明の第１の形態によると、光電気複合型ネットワークノードの制御方法が提供される。当該方法は、伝送パスによって接続され、且つ電気スイッチ及び光スイッチを有する複数の前記光電気複合型ネットワークノードが、前記電気スイッチによって交換された複数の電気パスと前記光スイッチによって交換された複数の光パスと、から構成された伝送ネットワークに位置する、光電気複合型ネットワークノードの制御方法であって、伝送ネットワークに新しいトラフィックが到着したことを検出した場合、新しい電気パスの確立を要求する第１手順と、前記トラフィックのパラメータ及び伝送ネットワークの物理トポロジーに基づいて前記新しい電気パスを計算する第２手順と、既存の電気パスと新たに計算して得られた電気パスとを集約し、集約された結果に基づいてすべての光パスに対して全体最適化を行なう第３手順と、全体最適化された結果に基づいて、すべての電気パス、光パス及び電気パスから光パスに集約されたマッピング関係を更新する第４手順と、を含む。 According to a first aspect of the present invention, a method for controlling an opto-electric hybrid network node is provided. In the method, a plurality of the optical / electrical composite network nodes connected by a transmission path and having an electrical switch and an optical switch, and a plurality of electrical paths exchanged by the electrical switch and a plurality of exchanged by the optical switch are provided. A method for controlling a combined optical and electrical network node located in a transmission network composed of an optical path, and when detecting that new traffic has arrived in the transmission network, requests to establish a new electrical path. Aggregating and integrating one procedure, a second procedure for calculating the new electrical path based on the traffic parameters and the physical topology of the transmission network, and the existing electrical path and the newly calculated electrical path A third procedure for global optimization for all optical paths based on the results obtained; On the basis of body optimized results, including all electrical paths, and a fourth procedure for updating the aggregated mapping relationship to the optical path from the optical path and the electrical path, the.
これによって、集約された電気パス又はトラフィックの経路が一部のセグメントのみで重なった場合でも、光パス又は本線の端点を適切に選択することができる。また、電気パスとトラフィックを新たに確立する際に、既に集約された電気パス又はトラフィックに対して新たに全体最適化を行なうので、集約された光パス又は本線は現在のネットワーク状態に対して常に最適である。 As a result, even when the aggregated electrical path or traffic route overlaps only in some segments, the end point of the optical path or main line can be appropriately selected. In addition, when newly establishing an electrical path and traffic, a new overall optimization is performed on the already aggregated electrical path or traffic, so that the aggregated optical path or main line is always in the current network state. Is optimal.
また、本発明の第２の形態によると、第３手順はさらに、複数の電気パス上のトラフィック帯域を加算してその中の一つの電気パスに与えることで、完全に同じ経路を有する電気パスをマージする第５手順と、すべての電気パスの中間ホップ数がゼロであるか否かを判定し、中間ホップ数がゼロである場合は、全体最適化を終了し、中間ホップ数がゼロでない場合は、最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを選択して対応する光パスを確立する第６手順と、最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを選択する際に、光層リソースが完全に消耗されたか否かを判定し、光層リソースが完全に消耗された場合は、全体最適化を終了し、光層リソースが完全に消耗されていない場合は、選択された最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを光パスに加え、最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを削除することで電気パスを短くし、再びすべての電気パスの中間ホップ数がゼロであるか否かを判定する第７手順と、を含む。 According to the second aspect of the present invention, the third procedure further adds the traffic bands on the plurality of electric paths and gives them to one of the electric paths, so that the electric paths having completely the same path are provided. And the fifth procedure for merging and determining whether or not the number of intermediate hops in all electrical paths is zero. If the number of intermediate hops is zero, the overall optimization is terminated and the number of intermediate hops is not zero. If the path segment with the highest electrical switch load is selected to establish the corresponding optical path, and the path segment with the highest electrical switch load is selected, the optical layer resources are fully If the optical layer resources are completely consumed, the overall optimization is terminated.If the optical layer resources are not completely consumed, the highest selected electrical switch Shorten the electrical path by adding the route segment with load to the optical path, deleting the route segment with the highest electrical switch load, and again determine if the number of intermediate hops in all electrical paths is zero And a seventh procedure.
これによって、上述のサイクルを通して、それぞれのサイクルからいずれも最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを選択してそれを光パスとする。つまり、最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントのために絶えず直通光パスを確立して、当該経路セグメント上の電気スイッチの負荷をバイパスさせ、これによってすべてのバイパス可能な電気スイッチの負荷を削除するまでに、又は光層リソースが完全に消耗されるまでに、残りの電気パスの電気スイッチの負荷の和をできるだけ低減する。このようなサイクルの最適化によって得られた最終結果が、光層リソースの制限下でネットワーク全体の電気スイッチの負荷を最大限に低減できる光パスの組み合わせである。 Thus, the path segment having the highest electrical switch load is selected from each cycle through the above-described cycles, and is used as an optical path. In other words, it constantly establishes a direct optical path for the path segment with the highest electrical switch load, bypassing the electrical switch load on that path segment, thereby eliminating all bypassable electrical switch loads Until the optical layer resources are completely exhausted, reduce the sum of the electrical switch loads of the remaining electrical paths as much as possible. The final result obtained by such cycle optimization is a combination of optical paths that can reduce the load on the electrical switches of the entire network under the limitation of optical layer resources.
また、本発明の第３の形態によると、前記トラフィックのパラメータはソースノード、目的ノード及び帯域を含む。 According to the third aspect of the present invention, the traffic parameters include a source node, a destination node, and a bandwidth.
また、本発明の第４の形態によると、前記光層リソースは光チャネル数又は光チャネル帯域である。 According to the fourth aspect of the present invention, the optical layer resource is the number of optical channels or the optical channel band.
また、本発明の第５の形態によると、光電気複合型ネットワークノードの制御装置を提供する。当該制御装置は、複数の光電気複合型ネットワークノードを制御し、前記複数の光電気複合型ネットワークノード同士が伝送パスによって接続され、且つ電気スイッチ及び光スイッチを有し、前記電気スイッチによって交換された複数の電気パスと前記光スイッチによって交換された複数の光パスとが伝送ネットワークを構成する、光電気複合型ネットワークノードの制御装置であって、伝送ネットワークに新しいトラフィックが到着したことを検出した場合、新しい電気パスの確立を要求し、前記トラフィックのパラメータ及び伝送ネットワークの物理トポロジーに基づいて前記新しい電気パスを計算し、既存の電気パスと新たに計算して得られた電気パスとを集約し、集約された結果に基づいてすべての光パスに対して全体最適化を行ない、全体最適化された結果に基づいて、すべての電気パス、光パス及び電気パスから光パスに集約されたマッピング関係を更新する。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a control apparatus for an opto-electric hybrid network node. The control device controls a plurality of optoelectronic network nodes, the plurality of optoelectronic network nodes are connected by a transmission path, and includes an electrical switch and an optical switch, which are exchanged by the electrical switch. A control device for a combined optical and electrical network node in which a plurality of electrical paths and a plurality of optical paths exchanged by the optical switch constitute a transmission network, and detects that new traffic has arrived in the transmission network Requesting the establishment of a new electrical path, calculating the new electrical path based on the traffic parameters and the physical topology of the transmission network, and aggregating the existing electrical path and the newly calculated electrical path. And overall optimization is performed for all optical paths based on the aggregated results. , Whole based on the optimized result, all the electrical paths, and updates the aggregated mapping relationship from the optical path and the electrical path to the optical path.
これによって、集約された電気パスあるいはトラフィックの経路が一部のセグメントのみで重なった場合でも、光パス又は本線の端点を適切に選択することができる。また、新しい電気パスとトラフィックを確立する際に、既に集約された電気パス又はトラフィックに対して新たに全体最適化を行なうので、集約された光パス又は本線は現在のネットワーク状態に対して常に最適である。 As a result, even if the aggregated electrical path or traffic route overlaps only in some segments, the optical path or the main line end point can be appropriately selected. Also, when establishing a new electrical path and traffic, a new overall optimization is performed on the already aggregated electrical path or traffic, so the aggregated optical path or main line is always optimal for the current network conditions. It is.
また、本発明の第６の形態によると、前記光電気複合型ネットワークノードの制御装置は、既存の電気パスと新たに計算して得られた電気パスとを集約し、すべての光パスに対して全体最適化を行なう際に、複数の電気パス上のトラフィック帯域を加算してその中の一つの電気パスに与えることで、完全に同じ経路を有する電気パスをマージし、すべての電気パスの中間ホップ数がゼロであるか否かを判定し、中間ホップ数がゼロである場合は、全体最適化を終了し、中間ホップ数がゼロでない場合は、最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを選択して対応する光パスを確立し、最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを選択する際に、光層リソースが完全に消耗されたか否かを判定し、光層リソースが完全に消耗された場合は、全体最適化を終了し、光層リソースが完全に消耗されていない場合は、選択された最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを光路パスに加え、最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを削除することで電気パスを短くし、再びすべての電気パスの中間ホップ数がゼロであるか否かを判定する。 Further, according to the sixth aspect of the present invention, the control device for the combined optical and electrical network node aggregates the existing electrical path and the newly calculated electrical path, and applies to all the optical paths. When total optimization is performed, the traffic bands on multiple electrical paths are added to one of the electrical paths so that the electrical paths having completely the same path are merged, and all the electrical paths are merged. Determine whether the number of intermediate hops is zero, and if the number of intermediate hops is zero, terminate the overall optimization, and if the number of intermediate hops is not zero, the path segment with the highest electrical switch load To establish the corresponding optical path and select the path segment with the highest electrical switch load, determine whether the optical layer resources are completely consumed and the optical layer resources are completely consumed. If so, terminate the overall optimization, and if the optical layer resources are not completely exhausted, add the path segment with the highest selected electrical switch load to the optical path and add the highest electrical switch load. It is determined whether or not the number of intermediate hops of all the electrical paths is zero again by deleting the route segment having “”.
これによって、上述のサイクルを通して、それぞれのサイクルからいずれも最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを選択して光パスとする。つまり、最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントのために絶えずに直通光パスを確立して、当該経路セグメント上の電気スイッチの負荷をバイパスさせ、これによってすべてのバイパス可能な電気スイッチの負荷を削除するまでに、又は光層リソースが完全に消耗されるまでに、残りの電気パスの電気スイッチの負荷の和をできるだけ低減する。このようなサイクルの最適化によって得られた最終結果が、光層リソースの制限下でネットワーク全体の電気スイッチの負荷を最大限に低減できる光パスの組み合わせである。 As a result, the path segment having the highest electrical switch load is selected from each cycle through the above-described cycles to be an optical path. That is, it constantly establishes a direct optical path for the path segment with the highest electrical switch load, bypassing the electrical switch load on that path segment, thereby reducing the load of all bypassable electrical switches. Reduce the sum of the electrical switch loads of the remaining electrical paths as much as possible until they are removed or until the optical layer resources are completely consumed. The final result obtained by such cycle optimization is a combination of optical paths that can reduce the load on the electrical switches of the entire network under the limitation of optical layer resources.
本発明の第７の形態によると、前記光電気複合型ネットワークノードの制御装置は、伝送ネットワークの経路配置状態及びサービス状態を記憶するメモリと、前記複数の光電気複合型ネットワークノードに制御情報を送信するとともに伝送ネットワークの経路配置状態及びサービス状態を受信する通信インターフェースと、前記メモリに記憶されている経路配置状態及びサービス状態に基づいて、最適化された光パス、当該光パスに基づく電気パス及び電気パスから光パスに集約されたマッピング関係を計算するパス計算ユニットと、を含む。 According to a seventh aspect of the present invention, the control apparatus for the optical / electrical network node includes a memory for storing a route arrangement state and a service state of a transmission network, and control information to the optical / electrical network nodes. A communication interface for transmitting and receiving a path arrangement state and a service state of the transmission network, an optical path optimized based on the path arrangement state and the service state stored in the memory, and an electric path based on the optical path And a path calculation unit for calculating a mapping relationship aggregated from the electrical path to the optical path.
また、本発明の第８の形態によると、前記光電気複合型ネットワークノードの制御装置は、前記複数の光電気複合型ネットワークノードに対して集中制御又は分散制御を行なう。 According to an eighth aspect of the present invention, the control device for the combined optical and network node performs centralized control or distributed control on the plurality of combined optical and network nodes.
これによって、分散制御システムにも集中制御システムにも、本発明は適用可能であり、これによって異なる制御方式のシステム要求を満足させる。 As a result, the present invention can be applied to both a distributed control system and a centralized control system, thereby satisfying system requirements for different control methods.
また、本発明の第９の形態によると、光電気複合型ネットワークノードの制御システムを提供する。当該制御システムは、複数の光電気複合型ネットワークノードを制御する光電気複合型ネットワークノードの制御システムであって、互いに伝送パスによって接続され、且つ電気スイッチおよび光スイッチを有し、前記電気スイッチによって交換された複数の電気パスと前記光スイッチによって交換された複数の光パスとが伝送ネットワークを構成する複数の光電気複合型ネットワークノードと、前記第５〜第８の形態のいずれかに記載の複合型ネットワークノードの制御装置と、を含む。 According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a control system for an opto-electric hybrid network node. The control system is a control system for an optoelectronic network node that controls a plurality of optoelectronic network nodes, and is connected to each other by a transmission path and includes an electrical switch and an optical switch. The plurality of switched electrical paths and the plurality of optical paths switched by the optical switch constitute a transmission network, and a plurality of optical / electrical composite network nodes according to any one of the fifth to eighth embodiments. And a composite network node control device.
従来の技術に比べて、本発明は、変更したい一つの光路に対してではなく、常にすべての光路に対して全体最適化を図り、所定の閾値に基づいて光パスを変更するのではなく、リアルタイムネットワーク状態に基づいて光パスを確立し、所定の閾値を超えたか否かに基づいて判定するのではなく、電気スイッチの負荷の最小化に基づいて判定する。 Compared to the prior art, the present invention always optimizes all the optical paths instead of one optical path to be changed, and does not change the optical path based on a predetermined threshold. An optical path is established based on the real-time network state, and not based on whether or not a predetermined threshold is exceeded, but based on minimizing the load on the electrical switch.
Claims (9)
伝送ネットワークに新しいトラフィックが到着したことを検出した場合、新しい電気パスの確立を要求する第１手順と、
前記トラフィックのパラメータ及び伝送ネットワークの物理トポロジーに基づいて前記新しい電気パスを計算する第２手順と、
既存の電気パスと新たに計算して得られた電気パスとを集約し、集約された結果に基づいてすべての光パスに対して全体最適化を行なう第３手順と、
全体最適化された結果に基づいて、すべての電気パス、光パス及び電気パスから光パスに集約されたマッピング関係を更新する第４手順と、を含むことを特徴とする光電気複合型ネットワークノードの制御方法。 A plurality of optoelectronic network nodes connected by transmission paths and having an electrical switch and an optical switch; a plurality of electrical paths exchanged by the electrical switch; and a plurality of optical paths exchanged by the optical switch; A method of controlling an opto-electric hybrid network node located in a transmission network composed of:
A first procedure for requesting establishment of a new electrical path if it detects that new traffic has arrived in the transmission network;
A second procedure for calculating the new electrical path based on the traffic parameters and the physical topology of the transmission network;
A third procedure of aggregating the existing electrical path and the newly calculated electrical path and performing overall optimization for all optical paths based on the aggregated results;
A fourth procedure for updating all the electrical paths, the optical paths, and the mapping relationship aggregated from the electrical paths to the optical paths based on the globally optimized result, and a combined optical and electrical network node Control method.
複数の電気パス上のトラフィック帯域を加算してその中の一つの電気パスに与えることで、完全に同じ経路を有する電気パスをマージする第５手順と、
すべての電気パスの中間ホップ数がゼロであるか否かを判定し、中間ホップ数がゼロである場合は、全体最適化を終了し、中間ホップ数がゼロでない場合は、最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを選択して対応する光パスを確立する第６手順と、
最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを選択する際に、光層リソースが完全に消耗されたか否かを判定し、光層リソースが完全に消耗された場合は、全体最適化を終了し、光層リソースが完全に消耗されていない場合は、選択された最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを光パスに加え、最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを削除することで電気パスを短くし、再びすべての電気パスの中間ホップ数がゼロであるか否かを判定する第７手順と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の光電気複合型ネットワークノードの制御方法。 The third procedure further includes
A fifth procedure of merging electrical paths having completely the same path by adding the traffic bands on the plurality of electrical paths and giving them to one of the electrical paths;
Determine if the number of intermediate hops in all electrical paths is zero, and if the number of intermediate hops is zero, terminate the overall optimization, and if the number of intermediate hops is not zero, A sixth procedure for selecting a path segment having a load and establishing a corresponding optical path;
When selecting the path segment with the highest electrical switch load, determine if the optical layer resources are completely consumed, and if the optical layer resources are completely consumed, then terminate the overall optimization, If optical layer resources are not completely exhausted, add the path segment with the highest selected electrical switch load to the optical path and remove the path segment with the highest electrical switch load. 7. A control method for an opto-electric hybrid network node according to claim 1, further comprising: a seventh step of shortening and determining again whether or not the number of intermediate hops of all electrical paths is zero.
前記伝送ネットワークに新しいトラフィックが到着したことを検出した場合、新しい電気パスの確立を要求し、前記トラフィックのパラメータ及び前記伝送ネットワークの物理トポロジーに基づいて前記新しい電気パスを計算し、既存の電気パスと新たに計算して得られた電気パスとを集約し、集約された結果に基づいてすべての光パスに対して全体最適化を行ない、全体最適化された結果に基づいて、すべての電気パス、光パス及び電気パスから光パスに集約されたマッピング関係を更新することを特徴とする光電気複合型ネットワークノードの制御装置。 Controlling a plurality of optoelectronic network nodes, the plurality of optoelectronic network nodes connected by transmission paths, and having an electrical switch and an optical switch, and a plurality of electrical paths exchanged by the electrical switch And a plurality of optical paths exchanged by the optical switch constitute a transmission network, and a control apparatus for a composite optical network node,
If it detects that new traffic has arrived in the transmission network, it requests establishment of a new electrical path, calculates the new electrical path based on the traffic parameters and the physical topology of the transmission network, and And the newly calculated electrical paths are aggregated, and the entire optimization is performed for all optical paths based on the aggregated results, and all the electrical paths are based on the overall optimization results. An apparatus for controlling an optical / electrical network node, which updates a mapping relationship aggregated from an optical path and an electrical path to an optical path.
複数の電気パス上のトラフィック帯域を加算してその中の一つの電気パスに与えることで、完全に同じ経路を有する電気パスをマージし、すべての電気パスの中間ホップ数がゼロであるか否かを判定し、中間ホップ数がゼロである場合は、全体最適化を終了し、中間ホップ数がゼロでない場合は、最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを選択して対応する光パスを確立し、最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを選択する際に、光層リソースが完全に消耗されたか否かを判定し、光層リソースが完全に消耗された場合は、全体最適化を終了し、光層リソースが完全に消耗されていない場合は、選択された最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを光路パスに加え、最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを削除することで電気パスを短くし、再びすべての電気パスの中間ホップ数がゼロであるか否かを判定することを特徴とする請求項５に記載の光電気複合型ネットワークノードの制御装置。 When the existing electrical path and the newly calculated electrical path are aggregated and overall optimization is performed for all optical paths,
By adding the traffic bandwidth on multiple electrical paths and giving it to one of the electrical paths, merge the electrical paths that have exactly the same route, and whether the number of intermediate hops of all electrical paths is zero If the number of intermediate hops is zero, the overall optimization is terminated.If the number of intermediate hops is not zero, the path segment having the highest electrical switch load is selected and the corresponding optical path is selected. When establishing and selecting the path segment with the highest electrical switch load, determine whether the optical layer resources are completely consumed, and if the optical layer resources are completely consumed, perform global optimization. If the optical layer resource is not completely depleted, add the path segment with the highest electrical switch load selected to the optical path and have the highest electrical switch load. 6. The optical / electrical network node according to claim 5, wherein the electrical path is shortened by deleting the route segment to determine whether or not the number of intermediate hops of all the electrical paths is zero again. Control device.
前記複数の光電気複合型ネットワークノードに制御情報を送信するとともに伝送ネットワークの経路配置状態及びサービス状態を受信する通信インターフェースと、
前記メモリに記憶されている経路配置状態及びサービス状態に基づいて、最適化された光パス、当該光パスに基づく電気パス及び電気パスから光パスに集約されたマッピング関係を計算するパス計算ユニットと、を含むことを特徴とする請求項５に光電気複合型ネットワークノードの制御装置。 A memory for storing a route arrangement state and a service state of the transmission network;
A communication interface for transmitting control information to the plurality of optical / electrical composite network nodes and receiving a path arrangement state and a service state of the transmission network;
A path calculation unit that calculates an optimized optical path, an electrical path based on the optical path, and a mapping relationship aggregated from the electrical path to the optical path based on a path arrangement state and a service state stored in the memory; The apparatus for controlling an optical / electrical network node according to claim 5, comprising:
請求項５から８のいずれかに記載の複合型ネットワークノードの制御装置と、を含むことを特徴とする光電気複合型ネットワークノードの制御システム。 A plurality of optical / electrical network nodes are connected by a transmission path, and have an electrical switch and an optical switch, and a plurality of electrical paths exchanged by the electrical switch and a plurality of optical paths exchanged by the optical switch, A plurality of optoelectric network nodes constituting a transmission network,
A composite network node control system comprising: the composite network node control device according to claim 5.
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