JP2015041946A - ノード - Google Patents

Abstract

【課題】ＷＤＭ及びＴＤＭを用いたマルチリングから成る光リングネットワークを構成するノードにおいて、ノード間のトラヒック量に合わせて各ノードに割り当てるタイムスロット量を更新する際に、帯域利用効率を向上させることができるノードを提供すること。【解決手段】ＡＤＤ用ＴＳと、ＤＲＯＰ用ＴＳとが設定されるマルチリングから成る光リングＮＷ２０を構成するノードＮａ１，Ｎａ２，Ｎｃ１〜Ｎｃ４により、ＡＤＤ用ＴＳの１回目のみのタイムスロット量更新周期の長さを、Ｄをリング１周遅延時間、ｔをタイムスロット送信周期とした際のＣＥＩＬＩＮＧ（Ｄ，ｔ）関数分、短くした。つまり、２回目以降のタイムスロット量更新周期の長さは、１回目の短くする前の長さに保持される。【選択図】 図１

Description

本発明は、ＷＤＭ及びＴＤＭを用いたマルチリングから成る光リングネットワークを構成するノードに関する。

従来の光リングネットワークでは、トラヒック収容効率を向上させるため、ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing：波長分割多重）とＴＤＭ（Time Division Multiplexing：時分割多重）の各技術を用い、光波長毎に固定長のタイムスロットを規定している。なお、ネットワークをＮＷ、タイムスロットをＴＳとも表現する。光リングＮＷは、光ファイバによる伝送路を複数の光スイッチノード（単に、ノードという）を介してリング状に接続し、更にそのリングをノードを介して多段接続した構成となっている。この光リングＮＷの一例を図６に示す。

図６に示す光リングＮＷ１０は、コアノードＮａを介して図示せぬコアＮＷに接続された上位リングＲ１と、アクセスノードＮｃを介して図示せぬアクセスＮＷに接続された下位リングＲ２とが、リング交点ノードＮｂを介して２段にマルチリング接続された構成となっている。

但し、図６の光リングＮＷ１０では、分かり易くするため、コアノードＮａ及びアクセスノードＮｃを各々１つずつしか記載していないが、実際には各々複数接続されており、また、下位リングＲ２も他のリング交点ノードＮｂ（図示せず）を介して複数接続されている。なお、リング交点ノードを交点ノードとも表現し、コアノード、交点ノード及びアクセスノードを単にノードとも表現し、更に、上位リング及び下位リングを単にリングとも表現する。

また、光リングＮＷ１０では、矢印Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４で示すように反時計回り（左回り）の片方向通信が行われることを前提とする。この通信において、ノードＮａからノードＮｂ間の伝搬遅延時間をＤ１、ノードＮｂからノードＮｃ間の伝搬遅延時間をＤ２、ノードＮｃからノードＮｂ間の伝搬遅延時間をＤ３、ノードＮｂからノードＮａ間の伝搬遅延時間をＤ４とする。

この光リングＮＷ１０においては、上位及び下位リングＲ１，Ｒ２間のＴＳ交換を実現するため、各ノードＮａ，Ｎｂ，Ｎｃにおいて、光信号によるデータのＡＤＤ（挿入）とＤＲＯＰ（分岐）とを異なるＴＤＭタイミングで制御すること、言い換えれば、ＡＤＤ用ＴＳとＤＲＯＰ用ＴＳとのＴＤＭ制御タイミングを分離することで、リング長に依存することなくマルチリング間でのＴＳ交換を行うことが可能となっている。

次に、光リングＮＷ１０の各ノードＮａ〜Ｎｃにおいて周期的に動作するＴＳのタイミングについて、図７に示すタイミングチャートを参照して説明する。但し、図７（ａ）においては、複数のコアノードＮａの内の１つがマスターノードＮａとして設定されているとする。マスターノードＮａの時間軸に示すように、時刻τ１〜時刻τ５間の５つのタイムスロットＴＳ１〜ＴＳ５の各時間幅を加算した周期ｔが、ＴＳの繰返し送信周期（ＴＳ送信周期）である。以降同様に、時刻τ５〜時刻τ８間に示すように、５つのタイムスロットＴＳ１〜ＴＳ５毎のＴＳ送信周期ｔが生成される。このＴＳ送信周期ｔは、図７（ｂ）〜（ｄ）にも同様に周期ｔで示した。また、図７（ｃ）に示すアクセスノードＮｃでは、上段側の図７（ｃ−１）に基準ＴＳとなるＤＲＯＰ用ＴＳを示し、下段側の図７（ｃ−２）にＡＤＤ用ＴＳを示す。

まず、各ノードＮａ〜Ｎｃにおいて基準ＴＳの開始タイミングの同期を取る場合、図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、マスターノードＮａから時刻τ１において、矢印Ｙ１、更に時刻τ２の矢印Ｙ２で示すように、各ノードＮｂ，Ｎｃに対してＴＳ開始タイミングを決定する同期フレーム（図示せず）を送信する。

即ち、同期フレームは、マスターノードＮａから伝搬遅延時間Ｄ１を経た時刻τ２においてノードＮｂで受信され、更に伝搬遅延時間Ｄ２を経た時刻τ３においてノードＮｃで受信される。更には、下位リングＲ２の１周遅延時間（下位リング１周遅延時間Ｄ）を測定するために、同期フレームは、矢印Ｙ３で示すようにノードＮｃからノードＮｂへ送信され、伝搬遅延時間Ｄ３を経た時刻τ４においてノードＮｂで受信される。また、図７には示さないが、同期フレームは、図６に示す交点ノードＮｂから伝搬遅延時間Ｄ４を経てマスターノードＮａでも受信される。

この同期フレームの送受信により、各ノードＮａ，Ｎｂ，Ｎｃ間の伝搬遅延時間Ｄ１〜Ｄ４と、上位リングＲ１及び下位リングＲ２の１周遅延時間とが測定され、マスターノードＮａで把握される。

また、ノードＮａは同期フレームの送信時に、他のノードＮｂ，Ｎｃは同期フレームの受信時にＴＳ動作を開始させる。この結果、各ノードＮａ〜Ｎｃ間で動作するＴＳの開始タイミングが、各ノードＮａ〜Ｎｃ間の伝搬遅延時間Ｄ１〜Ｄ４分ずれて動作する。これによって、各ノードＮａ〜Ｎｃにおいて、基準ＴＳの動作タイミングの同期が取れる。

この後、図７（ｃ）に示すアクセスノードＮｃにおいてＡＤＤ用ＴＳの同期を取る場合、図７（ｂ）に示す交点ノードＮｂから時刻τ６において、矢印Ｙ２で示すように、アクセスノードＮｃに対して、マスターノードＮａから送られてきたＡＤＤ用ＴＳ開始タイミングを決定する同期フレーム（図示せず）を送信する。

この同期フレームは、伝搬遅延時間Ｄ２を経た時刻τ７においてアクセスノードＮｃで受信される。これによってＡＤＤ用ＴＳの開始タイミングを設定することができる。

従って、リング間で適正にＴＳ交換を実現するため、アクセスノードＮｃにおいて、図７（ｃ−２）に示すように、ＡＤＤ用ＴＳの開始タイミングを、時刻τ７から後述するシフト量δだけ遅れる方向にシフトさせた時刻τ９とする。
但し、シフト量δは、δ＝ｔ−Ｄの式により求められる。ｔはＴＳ送信周期、Ｄは下位リング１周遅延時間である。

図７（ｃ−２）に示す時刻τ９を開始タイミングとするＡＤＤ用ＴＳは、矢印Ｙ３で示すように、伝搬遅延時間Ｄ３を経た時刻τ１０において交点ノードＮｂで受信される。交点ノードＮｂでは、時刻τ１０がＡＤＤ用ＴＳの開始タイミングとなる。

このＡＤＤ用ＴＳの開始タイミングは、ＤＲＯＰ用ＴＳの開始タイミングよりもシフト量δだけ遅れているので、ＤＲＯＰ用ＴＳとＡＤＤ用ＴＳとのＴＤＭ制御タイミングが衝突することなく、適正に分離される。従って、マルチリング間でのＴＳ交換をリング長に依存することなくＴＳ衝突が生じないように行うことができる。この種の技術として、非特許文献１，２に記載の技術がある。

Kyota HATTORI,et al.,"Optical Layer-2 switch network based on WDM/TDM nano-sec wavelength switching,"［online］, NTT Network Service Systems Laboratories, NTT Corporation,2012, [2013年7月29日検索],インターネット<URL:http://www.opticsinfobase.org/abstract.cfm?URI=ECEOC-2012-We.3.D.5＞ 服部恭太、他４名、「光Ｌ２スイッチネットワークにおけるマルチリング対応型のタイムスロット同期方式の検討」、日本電信電話株式会社NTTネットワークサービスシステム研究所、電子情報通信学会大会講演論文集 巻：2013、P451、2013年03月05日

ところで、図６に示した光リングＮＷ１０においては、各ノードＮａ〜Ｎｃ間のトラヒック量に合わせて、各ノードＮａ〜ＮｃにＴＳを割り当てるＴＳ量（ＴＳ割り当て量）を変更して更新する技術が提案されている。

ＴＳ量の更新を行う際の動作を、図８を参照して説明する。但し、図８は図７の時刻τ５から継続するタイミングチャートである。ＴＳ量の更新を行う場合、複数の周期ｔ（本例では２つの周期ｔ）を分周した周期のＴＳ量更新周期Ｔ（単に、周期Ｔともいう）の開始タイミングで行う。

図８（ａ）に示すマスターノードＮａでは、ＴＳ量更新周期Ｔは、時刻τ５〜時刻τ８間の周期ｔと、時刻τ８〜時刻τ１２間の周期ｔとを合わせた周期であり、図示では時刻τ５とτ１２とが、それぞれ周期Ｔの開始タイミングとなる。図８（ｂ）及び（ｄ）に示す交点ノードＮｂでは、時刻τ６とτ１４とがそれぞれ周期Ｔの開始タイミング、図８（ｃ）に示すアクセスノードＮｃでは、図８（ｃ−１）に示すＤＲＯＰ用ＴＳ側の時刻τ７とτ１５とがそれぞれ周期Ｔの開始タイミング、図８（ｃ−２）に示すＡＤＤ用ＴＳ側の時刻τ９とτ１６とがそれぞれ周期Ｔの開始タイミングとなる。

従って、マスターノードＮａは、周期Ｔ単位で他のノードＮｂ，Ｎｃからトラヒック量を収集した後、各ノードＮａ，Ｎｂ，Ｎｃ間のトラヒック量を最適とするためのＴＳ量更新情報を、図８の矢印Ｙ１０ａで示すように、自ノードを含めた各ノードＮａ，Ｎｂ，Ｎｃへ送信する。即ち、各ノードＮａ〜Ｎｃに対して、時刻τ５，τ６，τ７，τ９で示すＴＳ量更新周期Ｔの開始タイミングに同期する同期フレームで、ＴＳ量更新情報が送信される。これは次以降の周期Ｔでも、矢印Ｙ１０ｂで示すように行われる。これによって、各ノードＮａ〜ＮｃのＴＳ量更新周期Ｔにおいて、ＴＳ量がトラヒック量に適応的に変更される。

しかし、光リングＮＷ１０においては、前述したようにＤＲＯＰ用ＴＳとＡＤＤ用ＴＳとのＴＤＭ制御タイミングを適正に分離するため、図９（ｃ）に示すように、アクセスノードＮｃにおいて、ＡＤＤ用ＴＳの開始タイミング（時刻τ９）を、ＤＲＯＰ用ＴＳの開始タイミング（時刻τ７）よりも、シフト量δだけ遅れる方向にシフトさせていた。但し、図９に示すタイミングチャートは、図８に示すタイミングチャートと同周期を示している。

このため、図９（ｃ−２）に示すアクセスノードＮｃからＡＤＤ用ＴＳを図９（ｄ）に示す交点ノードＮｂへ送信した際に、アクセスノードＮｃのＡＤＤ用ＴＳのＴＳ量更新周期Ｔ（時刻τ９〜時刻τ１６）が、交点ノードＮｂのＴＳ量更新周期Ｔ（時刻τ６〜時刻τ１４）よりも遅れてしまう。

この遅れにより、交点ノードＮｂにおいて、アクセスノードＮｃから送信されてきたＡＤＤ用ＴＳのデータが一部受信できなくなる。この受信できなくなるＴＳは、図９（ｃ−２）に示す時刻τ１３〜時刻τ１６間のＴＳ１〜ＴＳ５である。即ち、その時刻τ１３〜時刻τ１６間のＴＳ送信周期ｔは、図９（ｄ）に示す交点ノードＮｂの次の周期Ｔの先頭（時刻τ１４）を跨ってしまうので受信できなくなる。

つまり、交点ノードＮｂにおけるＴＳ量更新タイミングと、アクセスノードＮｃにおけるＴＳ量更新タイミングとにずれが生じるため、交点ノードＮｂの基準ＴＳ（ＤＲＯＰ用ＴＳ）に同期した周期Ｔの区間では、アクセスノードＮｃから送信されてくるＡＤＤ用ＴＳに同期した周期Ｔの内の一部のＴＳ送信周期ｔ（例えば上記時刻τ１３〜時刻τ１６間）が受信できなくなる。
この受信できなくなるＴＳ送信周期ｔの一部の区間は、周期Ｔの内、ＣＥＩＬＩＮＧ（Ｄ，ｔ）となる。

但し、ＣＥＩＬＩＮＧ（Ｄ，ｔ）は、シーリング関数であり、ＣＥＩＬＩＮＧ（数値，基準値）で表される。このＣＥＩＬＩＮＧ（数値，基準値）関数は、指定した基準値の倍数のうち、対象の数値よりも大きい数に切り上げる関数である。つまり、シーリング関数では、指定した「基準値」の倍数のうち、最も近い値に「数値」を切り上げるようになっている。例えば、Ｄ＝２．５（数値）、ｔ＝１（基準値）であるとすると、ＣＥＩＬＩＮＧ（２．５，１）＝３となる。

このため、ＡＤＤ用ＴＳにおいて利用可能となる区間は、周期Ｔ（Ｔ＝ｎ×ｔとし、ｎは整数とする）の区間の中で、次式（１）となる。
ｔ×ｎ−ＣＥＩＬＩＮＧ（Ｄ，ｔ） …（１）
つまり、周期Ｔ（＝ｔ×ｎ）の内、ＣＥＩＬＩＮＧ（Ｄ，ｔ）の利用不可能な区間が生じ、このため、通信の帯域利用効率（＝周期Ｔの中で利用可能な周期ｔ数÷周期Ｔの中に存在する周期ｔ数）が低下するという問題があった。

図９（ｃ−２）に示す例では、ＡＤＤ用ＴＳ側の周期Ｔの中で利用可能な周期ｔ数＝１、周期Ｔの中に存在する周期ｔ数＝２なので、帯域利用効率が、（１÷２）×１００＝５０％となってしまう。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ＷＤＭ及びＴＤＭを用いたマルチリングから成る光リングネットワークを構成するノードにおいて、ノード間のトラヒック量に合わせて各ノードに割り当てるタイムスロット量を更新する際に、帯域利用効率を向上させることができるノードを提供することを目的とする。

上記課題を解決するための手段として、請求項１に係る発明は、データの挿入を行うＡＤＤ用タイムスロットと、データの分岐を行うＤＲＯＰ用タイムスロットとが設定され、複数リングから成る光リングネットワークを構成するノードであって、前記ＡＤＤ用タイムスロットの初回目のみのタイムスロット量更新周期の長さを、指定した基準値としてのタイムスロット送信周期の倍数のうち、対象の数値としてのリング１周遅延時間よりも大きい数に切り上げた長さ分、短くする制御を行う制御手段を備えることを特徴とするノードである。

前記制御手段は、前記ＡＤＤ用タイムスロットの初回目のみのタイムスロット量更新周期の長さを短くする制御を行う際に、前記指定した基準値としてのリング１周遅延時間をＤ、前記対象の数値としてのタイムスロット送信周期をｔとした際に、ｔの倍数のうち、Ｄよりも大きい数に切り上げるＣＥＩＬＩＮＧ（Ｄ，ｔ）関数分、短くすることを特徴とする請求項１に記載のノードである。

これらの構成によれば、通常、ＡＤＤ用ＴＳ（タイムスロットをＴＳとした）と、ＤＲＯＰ用ＴＳとのＴＳ量更新周期の先頭タイミングは同じでその周期も同じであるが、この場合に、ＡＤＤ用ＴＳの初回目（先頭）のＴＳ量更新周期の長さが、タイムスロット送信周期ｔの倍数のうち、リング１周遅延時間Ｄよりも大きい数に切り上げるＣＥＩＬＩＮＧ（Ｄ，ｔ）関数分、短くなる。このため、その短くする前と同じ長さの２回目以降のＡＤＤ用ＴＳのＴＳ量更新周期の開始タイミングが、ＤＲＯＰ用ＴＳの開始タイミングよりも、そのＣＥＩＬＩＮＧ（Ｄ，ｔ）関数分早まることになる。

従って、複数リングにおける上位リングと下位リング間の交点ノードと、下位リングのアクセスノードとを例に挙げると次のような効果が得られる。即ち、アクセスノードのＡＤＤ用ＴＳによる送信データを、交点ノードが基準ＴＳとしてのＤＲＯＰ用ＴＳで受信する際に、交点ノードのＤＲＯＰ用ＴＳはＡＤＤ用ＴＳよりも開始タイミングが遅れているので、その送信データを確実に受信することができる。

つまり、交点ノードのＤＲＯＰ用ＴＳに同期したＴＳ量更新タイミングと、アクセスノードのＡＤＤ用ＴＳに同期したＴＳ量更新タイミングとを合わせることが可能となり、このため、通信の帯域利用効率を向上させることができる。

請求項３に係る発明は、前記複数リングのうち基準とするリングのＴＤＭ制御タイミングに合わせて、前記ＡＤＤ用タイムスロットと、前記ＤＲＯＰ用タイムスロットとのＴＤＭ制御タイミングを分離することを特徴とする請求項１又は２に記載のノードである。

この構成によれば、ＡＤＤ用ＴＳとＤＲＯＰ用ＴＳとのＴＤＭ制御タイミングが分離しているので、複数リング間（交点ノード）でのＴＳ交換をリング長に依存することなくＴＳ衝突が生じないように行うことができる。

本発明によれば、ＷＤＭ及びＴＤＭを用いたマルチリングから成る光リングネットワークを構成するノードにおいて、ノード間のトラヒック量に合わせて各ノードに割り当てるタイムスロット量を更新する際に、帯域利用効率を向上させることができるノードを提供することができる。

本発明の実施形態に係るノードを用いたマルチリング構成の光リングネットワークを示す図である。 光波長毎に規定された固定長のタイムスロットを示す図である。 本実施形態のノードの構成を示すブロック図である。 本実施形態の光リングＮＷのノードにおけるＴＳ量更新時の動作を説明するためのタイミングチャートである。 本実施形態の光リングＮＷを構成するノードが行うＤＲＯＰ用ＴＳとＡＤＤ用ＴＳとのＴＤＭ制御タイミングの分離制御の動作を説明するためのフローチャートである。 従来の光リングＮＷの構成図である。 従来の光リングＮＷのノードにおける基準ＴＳの同期制御及びＡＤＤ用ＴＳの同期制御を説明するためのタイミングチャートである。 従来の光リングＮＷのノードにおけるＴＳ量更新制御を説明するためのタイミングチャートである。 従来の光リングＮＷのノードにおけるＴＳ量更新制御の際の問題を説明するためのタイミングチャートである。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
＜実施形態の構成＞
図１は、本発明の実施形態に係るノードを用いたマルチリング構成の光リングネットワークを示す図である。
図１に示す光リングＮＷ２０は、複数のコアノードＮａ１，Ｎａ２を介してコアＮＷに接続された上位リングＲ１と、複数のアクセスノードＮｃ１，Ｎｃ２，Ｎｃ３，Ｎｃ４を介してアクセスＮＷに接続された２つの下位リングＲ２ａ，Ｒ２ｂとが、２つのリング交点ノード（交点ノード）Ｎｂ１，Ｎｂ２を介して２段に接続されたマルチリング（複数リング）構成となっている。このマルチリング構成は、前述の図６に示した比較例の光リングＮＷ１０の構成に対応している。

コアノードＮａ１，Ｎａ２及びアクセスノードＮｃ１〜Ｎｃ４には、図１の枠２２内に図形２２ａで示すイーサ−ＴＳ｛イーサネット（登録商標）−タイムスロット｝変換部と、図形２２ｂで示すＷＤＭ／ＴＤＭスイッチとが備えられ、交点ノードＮｂ１，Ｎｂ２には、図形２２ｂで示すＷＤＭ／ＴＤＭスイッチが備えられている。但し、イーサ−ＴＳ変換部は、イーサネットのパケットと、固定長のＴＳとを相互に変換するものである。

また、光リングＮＷ２０は、上位リングＲ１のコアノードＮａ１，Ｎａ２を介して外部のコアＮＷのエッジノードＥＡ，ＥＪに接続されると共に、下位リングＲ２のアクセスノードＮｃ１〜Ｎｃ４を介して外部のアクセスＮＷに接続されている。

更に、光リングＮＷ２０では、矢印Ｙ１，Ｙ２ａ，Ｙ２ｂ，Ｙ３ａ，Ｙ３ｂ，Ｙ４で示すように反時計回りの片方向通信が行われることを前提とする。

このような構成の光リングＮＷ２０では、トラヒック収容効率を向上させるため、ＷＤＭとＴＤＭの各技術を用い、光波長毎に固定長のＴＳが規定されている。例えば、図２に示すように、λ１，λ２，λ３で示す光波長毎に、時間幅ｔ０の固定長のタイムスロットがＴＳ１〜ＴＳ５で示すように規定されている。更に、ＴＳ１〜ＴＳ５の各時間幅ｔ０を加算したＴＳ送信周期ｔ（周期ｔ）が規定され、２つのＴＳ送信周期ｔでＴＳ量更新周期Ｔ（周期Ｔ）が規定されている。この規定は、前述した光リングＮＷ１０と同じであるとする。なお、図２には光波長λ１のＴＳ１に「Ａ」でエッジノードＥＡのデータ、光波長λ２のＴＳ２に「Ｊ」でエッジノードＥＪのデータを一例として示してある。

以降、本実施形態の光リングＮＷ２０を、従来の光リングＮＷ１０と比較又は対応付けて説明するが、光リングＮＷ２０が、光リングＮＷ１０（図６参照）の構成と対応するように、上位リングＲ１及び下位リングＲ２ａと、コアノードＮａ１、交点ノードＮｂ１及びアクセスノードＮｃ１を代表に挙げて説明する。

本実施形態の光リングＮＷ２０が、従来の光リングＮＷ１０と異なる点は、アクセスノードＮｃ１においてＡＤＤ用ＴＳとＤＲＯＰ用ＴＳとのＴＤＭ制御タイミングを分離する際に、交点ノードＮｂ１におけるＴＳ量更新タイミングと、アクセスノードＮｃ１におけるＴＳ量更新タイミングとが合うようにしたことにある。

このように分離を行うための本実施形態のノードの構成を、図３を参照して説明する。但し、図３に示す構成のノードＮは、図１に示した光リングＮＷ２０を構成するコアノードＮａ１，Ｎａ２及びアクセスノードＮｃ１〜Ｎｃ４に適用されるものとする。

図３に示すノードＮは、光スイッチ部３１と、制御情報受信部３２と、カウンタ管理部３３と、内部クロック部３４と、遅延測定部３５と、制御情報送信部３６と、ＴＳ制御部３７と、複数ＴＳ管理部３８と、基準ＴＳ同期部３９と、ＴＳ量更新時間算出部４０と、ＴＳ量更新時間保持部４１と、バッファ部４２と、ＡＤＤ／ＤＲＯＰインタフェース部４３とを備えて構成されている。なお、ＴＳ制御部３７、ＴＳ量更新時間算出部４０及びＴＳ量更新時間保持部４１により請求項記載の制御手段が構成される。

更に、ノードＮにおいて、符号ａはオフセット値、符号ｂはクロック信号、符号ｃは基準時刻情報、符号ｄは現在時刻情報、符号ｅは他ノードからのタイムスタンプ情報、符号ｆは割当ＴＳ情報、符号ｇは各ＴＳにおけるＴＳ処理シナリオ情報、符号ｈはＴＳ送信タイミング情報、符号ｉは光スイッチ切換タイミング情報、符号ｊはバッファ蓄積量情報、符号ｋは周期ｔ及び周期Ｔの先頭開始位置情報、符号ｌはＴＳ変更情報、符号ｍはＴＳ情報及びＴＳ切替えタイミング情報、符号ｎは複数ＴＳの先頭開始タイミング情報、符号ｏはＴＳ量更新タイミング情報を示す。

光スイッチ部３１は、光信号によるデータのＴＳへのＡＤＤ（挿入）／ＤＲＯＰ（分岐）を行う。

制御情報受信部３２は、光スイッチ部３１でＤＲＯＰされた他ノードからの制御信号を受信し、制御信号内のタイムスタンプ情報ｅを遅延測定部３５へ出力すると共に、基準ノード（マスターノード）からの基準時刻情報ｃをカウンタ管理部３３へ出力する。また、制御情報受信部３２は、他ノードからの制御信号内の割当ＴＳ情報ｆを複数ＴＳ管理部３８へ出力し、更に、その制御信号内のＴＳ変更情報ｌをＴＳ量更新時間算出部４０へ出力する。

内部クロック部３４は、カウンタ管理部３３に存在する時刻カウンタ値を進めるためのクロック信号ｂを、カウンタ管理部３３へ出力する。

カウンタ管理部３３は、基準時刻情報ｃを初期時刻カウンタ値として時刻カウンタ値に設定し、同期フレームの受信時刻からクロック信号ｂに従い、時刻カウンタ値をインクリメントする。そして、カウンタ管理部３３は、インクリメントされる時刻カウンタ値を現在時刻情報ｄとして、制御情報受信部３２、遅延測定部３５、ＴＳ制御部３７、制御情報送信部３６及び基準ＴＳ同期部３９へ出力する。

遅延測定部３５は、他ノードからのタイムスタンプ情報ｅと、現在時刻情報ｄとから、他ノードと自ノードＮの間の伝搬遅延時間を測定し、この測定したノード間の伝搬遅延時間から各ノードのＴＳの開始タイミングを決定するオフセット値を求め、このオフセット値ａを複数ＴＳ管理部３８へ出力する。

複数ＴＳ管理部３８は、他ノードの割当ＴＳ情報ｆである基準ＴＳを、オフセット値ａだけ開始タイミングをずらし、このずらした複数のＴＳを管理する。また、複数ＴＳ管理部３８は、他ノードの割当ＴＳ情報ｆからＴＳ毎に割り当てられたＴＳ位置を記憶する。そして、複数ＴＳ管理部３８は、このように管理される各ＴＳのＴＳ位置を示すＴＳ処理シナリオ情報ｇをＴＳ制御部３７へ出力し、また、複数のＴＳの先頭開始タイミング情報ｎをＴＳ量更新時間算出部４０へ出力する。

基準ＴＳ同期部３９は、基準ノードからの基準時刻に基づき生成された現在時刻情報ｄから、一定周期のＴＳ（基準ＴＳ）を刻み、この周期ｔ及び周期Ｔの先頭開始位置情報ｋをＴＳ制御部３７へ出力する。

ＴＳ量更新時間算出部４０は、他ノードからのＴＳ変更情報ｌと、複数ＴＳの先頭開始タイミング情報ｎとから、基準ＴＳ（ＤＲＯＰ用ＴＳ）とＡＤＤ用ＴＳとに対するＴＳ量及びＴＳ量の更新タイミングを算出し、このＴＳ量更新タイミング情報ｏをＴＳ量更新時間保持部４１へ出力する。

ＴＳ量更新時間保持部４１は、保持したＴＳ量更新タイミング情報ｏを、光スイッチ部３１の各入出力ＩＦ（ＩＦは、インタフェースである）で動作しているＴＤＭ制御タイミングに合わせて、ＴＳ量更新タイミングとしてＴＳ制御部３７へ通知する。

ＡＤＤ／ＤＲＯＰインタフェース部４３は、図示せぬ外部装置とノードＮとのＡＤＤ／ＤＲＯＰ用の信号の遣り取りを行う。

バッファ部４２は、外部装置からＡＤＤ／ＤＲＯＰインタフェース部４３を介してノードＮに入力されたデータを蓄積するバッファを備え、バッファのＴＸ（ＴＸは、送信機である）から光スイッチ部３１へＡＤＤ用のデータ送信を行い、光スイッチ部３１からＤＲＯＰされたデータをＲＸ（ＲＸは、受信機である）で受信してＡＤＤ／ＤＲＯＰインタフェース部４３を介して外部装置へ送信する。

制御情報送信部３６は、バッファ部４２のバッファに蓄積されたデータ量と、カウンタ管理部３３からの現在時刻情報ｄである時刻カウンタ値とを、代表ノード（例えばマスターノード）へ光スイッチ部３１を介して送信する。

ＴＳ制御部３７は、複数ＴＳ管理部３８からの各ＴＳにおけるＴＳ処理シナリオ情報ｇに従い、現在時刻情報ｄである時刻カウンタ値と、ＴＳ処理シナリオ情報ｇに記載のタイミング値とを比較し、光スイッチ切換タイミング情報ｉ及びＴＳ送信タイミング情報ｈを得る。更に、ＴＳ制御部３７は、その光スイッチ切換タイミング情報ｉを光スイッチ部３１へ出力し、ＴＳ送信タイミング情報ｈをバッファ部４２へ出力して、ＴＳ送信及びＴＳスイッチ動作の制御を行う。

また、ＴＳ制御部３７は、ＴＳ量更新時間保持部４１から、光スイッチ部３１の各入出力ＩＦで動作しているＴＤＭ制御タイミングに合わせて通知されるＴＳ量更新タイミング情報ｏに基づき、光スイッチ部３１の各入出力ＩＦと、バッファ部４２におけるＴＸ及びＲＸとを、少なくとも１つのＴＤＭ制御タイミングに従って動作するように制御する。

この制御は、本実施形態のノードＮが行う制御であり、図１に示した上位リングＲ１のタイミングに合わせて、下位リングＲ２ａのアクセスノードＮｃ１においてＤＲＯＰ用ＴＳとＡＤＤ用ＴＳとのＴＤＭ制御タイミングを分離する際に、ＡＤＤ用ＴＳの開始タイミングを、ＤＲＯＰ用ＴＳの開始タイミングよりも早めるといった制御を実行する。

但し、このノードＮが行う制御は、下位リングＲ２ａのタイミングに合わせて、上位リングＲ１のコアノード（マスターノード）Ｎａ１においても同様に行われるようにしてもよい。即ち、交点ノードＮｂ１において、ＤＲＯＰ用ＴＳとＡＤＤ用ＴＳとのＴＤＭ制御タイミングを分離する際に、ＡＤＤ用ＴＳの開始タイミングを、ＤＲＯＰ用ＴＳの開始タイミングよりも早める制御を行ってもよい。

この制御は、具体的には、ＤＲＯＰ用ＴＳ側のＴＳ量更新を行う先頭（１回目）の周期Ｔの長さをシーリング関数分、短くし、これによって２回目以降の周期Ｔの開始タイミングをシーリング関数分、早めるといったものである。但し、シーリング関数は、ＣＥＩＬＩＮＧ（Ｄ，ｔ）関数とも表現する。なお、Ｄは下位リングＲ２ａの１周遅延時間（下位リング１周遅延時間）、ｔはＴＳ送信周期である。

この制御を具体的に、図４に示すタイミングチャートを参照して説明する。但し、図４は、本実施形態の光リングＮＷ２０のＴＳ動作と、従来の光リングＮＷ１０（図６参照）のＴＳ動作との比較を行うため、従来の図９に示したタイミングチャートと同じ時間軸としている。このため、図４は、従来の図７の時刻τ５から継続するタイミングチャートとなっている。

図４（ｃ）に示すアクセスノードＮｃ１は、図４（ａ）に示すマスターノードＮａ１から矢印Ｙ１，Ｙ２ａに示すように通知されるＡＤＤ用ＴＳの開始タイミングと、ＡＤＤ用ＴＳのＴＳ量更新タイミングとを同期フレームにより受信した場合、この受信時刻τ７をＡＤＤ用ＴＳのＴＳ量更新タイミングの開始タイミングとして設定し、周期的なタイムスロット更新を行う。

具体的には、図４（ｃ−２）に示すＡＤＤ用ＴＳにおいて、アクセスノードＮｃ１は、１回目の時刻τ７〜時刻τ１５間の周期Ｔを、時刻τ１５から時刻τ１５−ＣＦに向かう矢印ＣＦで示すように、ＣＥＩＬＩＮＧ（Ｄ，ｔ）関数分（ＣＦ分）短くする。なお、矢印ＣＦのスケールは概念的に示してある。つまり、１回目の周期Ｔの長さは、時刻τ７〜時刻τ１５−ＣＦ間のＴ−ＣＦと短くなる。時刻τ１５−ＣＦが２回目の周期Ｔの開始タイミングとなり、２回目以降の周期Ｔは、１回目の短くする前と同じなので、実質的に、２回目以降の周期Ｔの開始タイミングが、ＣＥＩＬＩＮＧ（Ｄ，ｔ）関数分（ＣＦ分）早まることになる。

即ち、
１回目の周期Ｔの長さ：Ｔ−ＣＥＩＬＩＮＧ（Ｄ，ｔ）
２回目以降の周期Ｔの長さ：Ｔ
で表される。

この際、交点ノードＮｂ１の基準ＴＳのタイミングに対応した、図４（ｃ−１）に示すＤＲＯＰ用ＴＳの１回目の周期Ｔの開始タイミングは、ＡＤＤ用ＴＳと同じ時刻τ７であり、その周期Ｔの長さは時刻τ７〜時刻τ１５間の時間幅である。２回目以降は時刻τ１５から周期Ｔで繰り返す。従って、ＤＲＯＰ用ＴＳの２回目以降の周期Ｔの開始タイミング（図４ではτ１５と、τ１９）は、ＡＤＤ用ＴＳの２回目以降の周期Ｔの開始タイミング（図４ではτ１５−ＣＦと、τ１９−ＣＦ）よりも、ＣＥＩＬＩＮＧ（Ｄ，ｔ）関数分（ＣＦ分）遅れていることになる。

言い換えれば、ＡＤＤ用ＴＳの２回目以降の周期Ｔの開始タイミングが、ＤＲＯＰ用ＴＳの２回目以降の周期Ｔの開始タイミングよりも早くなる。

従来は、図９（ｃ）に示したように、アクセスノードＮｃのＡＤＤ用ＴＳ側のＴＳ量更新周期Ｔ（時刻τ９〜時刻τ１６）が、ＤＲＯＰ用ＴＳのタイミングに対応した交点ノードＮｂのＴＳ量更新周期Ｔ（時刻τ７〜時刻τ１５）よりも遅れてしまう。このため、交点ノードＮｂにおいて、アクセスノードＮｃから送信されてきたＡＤＤ用ＴＳのデータが一部（時刻τ１３〜時刻τ１６間のＴＳ送信周期ｔ）受信できなくなっていた。

しかし、本実施形態では、上述したように、図４（ｃ）に示す２回目以降のアクセスノードＮｃ１のＡＤＤ用ＴＳの周期Ｔの開始タイミング（時刻τ１５−ＣＦ）が、ＤＲＯＰ用ＴＳの周期Ｔの開始タイミング（時刻τ１５）よりも早くなる。従って、アクセスノードＮｃ１のＡＤＤ用ＴＳのＴＳ量更新周期Ｔ（時刻τ１５−ＣＦ〜時刻τ１９−ＣＦ）が、交点ノードＮｂ１のＴＳ量更新周期Ｔ（時刻τ１４〜時刻τ１８）よりも早くなり、交点ノードＮｂ１において、アクセスノードＮｃ１から送信されてきたＡＤＤ用ＴＳのデータを受信可能となる。

つまり、アクセスノードＮｃ１（ノードＮ）のＴＳ制御部３７は、ＴＳ量更新時間算出部４０で算出されてＴＳ量更新時間保持部４１で保持されるＴＳ量更新タイミング情報ｏを用い、ＴＳ量更新周期Ｔの開始タイミングを検出しながら、ＡＤＤ用ＴＳの１回目のＴＳ量更新周期Ｔの長さをＣＥＩＬＩＮＧ（Ｄ，ｔ）関数分、短くし、２回目以降のＴＳ量更新周期Ｔの長さを前記短くする前の長さに保持する制御を行う。

なお、この制御を行う機能は、交点ノードＮｂ１には備えられておらず、交点ノードＮｂ１には、図３に示したノードＮの機能の内、その制御を行う機能以外の機能が備えられている。但し、交点ノードＮｂ１に、ノードＮの全ての機能を備えてもよい。

＜実施形態の動作＞
次に、本実施形態の光リングＮＷ２０を構成するノードが行うＤＲＯＰ用ＴＳとＡＤＤ用ＴＳとのＴＤＭ制御タイミングの分離制御の動作を、図５に示すフローチャートを参照して説明する。

まず、図１に示す光リングＮＷ２０において、基準ノードとして設定したマスターノード（コアノード）Ｎａ１から図示せぬ同期フレームを、各リングＲ１，Ｒ２ａを介して交点ノードＮｂ１及びアクセスノードＮｃ１へ送信する。これにより、各ノードＮａ１，Ｎｂ１，Ｎｃ１間で、各ノードＮａ１，Ｎｂ１，Ｎｃ１の基準ＴＳ同期部３９（図３参照）が基準ＴＳの開始タイミングの同期を取る（Ｓ１）。この動作は前述で図６に示した従来の光リングＮＷ１０において図７を参照して説明したと同様に行う。

但し、マスターノードＮａ１からの同期フレームの送信方法は、専用波長を割り当て、この専用波長をＴＳ分割し、分割された各ＴＳと各ノードＮａ１，Ｎｂ１，Ｎｃ１を対応づけて制御情報を送信してもよい。又は、各ノードＮａ１，Ｎｂ１，Ｎｃ１毎に、送信されてきた同一データをコピーしてもよい。

次に、各ノードＮａ１，Ｎｂ１，Ｎｃ１の複数ＴＳ管理部３８からのＴＳ処理シナリオ情報ｇ及び基準ＴＳ同期部３９からの周期ｔ及び周期Ｔの先頭開始位置情報ｋに基づきＴＳ制御部３７が、ＴＳ送信周期ｔと、ＴＳ量更新周期Ｔとを設定する（Ｓ２）。この場合、図７（ａ）〜（ｃ）に時刻τ１〜時刻τ３で示したと同様に、図１に示すマスターノードＮａ１以外の他ノードＮｂ１，Ｎｃ１は同期フレームの受信時に、基準ＴＳに対して、周期ｔ及び周期Ｔを計測するために、カウンタ管理部３３（図３参照）のカウント動作を開始させる。但し、マスターノードＮａ１は同期フレームの送信時に、カウント動作を開始させる。この開始タイミングは同期フレームを受信（又は送信）したタイミングである。従って、そのカウントの開始タイミング及び動作によって、周期ｔと周期Ｔとを設定することができる。

次に、各ノードＮａ１，Ｎｂ１は、図１に示す上位リングＲ１と下位リングＲ２ａとのリング１周遅延時間を測定する（Ｓ３）。これは、マスターノードＮａ１と交点ノードＮｂ１とが、各々自ノード宛てに同期フレームを送信し、これを受信することで、各ノードＮａ１，Ｎｂ１の遅延測定部３５（図３参照）が、上位リングＲ１と下位リングＲ２ａとのリング１周遅延時間を測定する。

この際の同期フレームの送信方法は、専用波長を割り当てて必ず自ノードに同期フレームが届くように送信するか、若しくは各ノードＮａ１，Ｎｂ１，Ｎｃ１に対して割り当てられたＴＳで送信するものである。この際、交点ノードＮｂ１は、下位リング１周遅延時間Ｄを測定後に、マスターノードＮａ１に対して下位リング１周遅延時間Ｄの測定結果を通知する。但し、各リングＲ１，Ｒ２ａにおける各ノードＮａ１，Ｎｂ１，Ｎｃ１間の伝搬遅延時間は、図６に示した光リングＮＷ１０の各ノードＮａ，Ｎｂ，Ｎｃ間の伝搬遅延時間Ｄ１〜Ｄ４と同じであるとする。

上位リング１周遅延時間の測定は、マスターノードＮａ１が各ノードＮｂ１，Ｎｃ１宛に送信した同期フレームの送信時間ｔｍ１と、同一の同期フレームが上位リングＲ１を１周した後に再びマスターノードＮａ１で受信された時間ｔｍ２とを用い、ｔｍ２−ｔｍ１を算出して行う。

下位リング１周遅延時間の測定は、交点ノードＮｂ１において、自ノードＮｂ１への同期フレームを受信した時間ｔｍ３と、同一の自ノード宛の同期フレームが下位リングＲ２ａを１周した後に再び自ノードＮｂ１で受信された時間ｔｍ４とを用い、ｔｍ４−ｔｍ３を算出して行う。

この後、図４（ａ）に示すマスターノードＮａ１は、時刻τ５から矢印Ｙ１，Ｙ２ａで示すように、図４（ｂ）に示す交点ノードＮｂ１及び図４（ｃ）に示すアクセスノードＮｃ１に、ＡＤＤ用ＴＳの開始タイミングと、ＡＤＤ用ＴＳのＴＳ量更新タイミングとを通知する（Ｓ４）。

その通知タイミングを図４（ｃ）の時刻ｔ７で受信したアクセスノードＮｃ１のＴＳ制御部３７（図３参照）は、ＡＤＤ用ＴＳにおいて、１回目（先頭）の時刻τ７〜時刻τ１５間の周期Ｔを、ＣＥＩＬＩＮＧ（Ｄ，ｔ）関数分（ＣＦ分）短くし、２回目以降の周期Ｔの長さを、短くする前の長さに保持する（Ｓ５）。
つまり、Ｔ−ＣＥＩＬＩＮＧ（Ｄ，ｔ）の計算が行われる。
これによって、ＡＤＤ用ＴＳの１回目の周期Ｔの長さが、時刻τ７〜時刻τ１５−ＣＦ間のＴ−ＣＦの長さに短くなる。この時刻τ１５−ＣＦがＡＤＤ用ＴＳの２回目の周期Ｔの開始タイミングとなる。２回目以降の周期Ｔは短くする前と同じ時間幅とされるので、実質的に、２回目以降のＡＤＤ用ＴＳの周期Ｔの開始タイミング（時刻τ１５−ＣＦと時刻τ１９−ＣＦ）が、図４（ｄ）に示す交点ノードＮｂ１の基準ＴＳの開始タイミング（時刻τ１４と時刻τ１８）よりも早まることになる。

＜実施形態の効果＞
以上説明したように、本実施形態の光リングＮＷ２０を構成するノードＮ（コアノードＮａ１，Ｎａ２，アクセスノードＮｃ１〜Ｎｃ４）によれば、制御手段（ＴＳ制御部３７、ＴＳ量更新時間算出部４０及びＴＳ量更新時間保持部４１）が、ＡＤＤ用ＴＳの初回目（１回目）のみのＴＳ量更新周期の長さを、指定した基準値としてのＴＳ送信周期の倍数のうち、対象の数値としてのリング１周遅延時間よりも大きい数に切り上げた長さ分、短くする制御を行うようにした。

換言すれば、制御手段により、ＡＤＤ用ＴＳの初回目（１回目）のみのＴＳ量更新周期の長さを、指定した基準値としてのタイムスロット送信周期ｔの倍数のうち、対象の数値としてのリング１周遅延時間Ｄよりも大きい数に切り上げるＣＥＩＬＩＮＧ（Ｄ，ｔ）関数分、短くするようにした。つまり、２回目以降のＴＳ量更新周期Ｔの長さは、１回目の短くする前の長さに保持される。これによって２回目以降のＡＤＤ用ＴＳの周期Ｔの開始タイミングを、交点ノードＮｂ１の基準ＴＳ（ＤＲＯＰ用ＴＳ）の２回目以降の開始タイミングよりも早めることができる。

従って、交点ノードＮｂ１の基準ＴＳ（ＤＲＯＰ用ＴＳ）に同期したＴＳ量更新タイミングと、アクセスノードＮｃ１のＡＤＤ用ＴＳに同期したＴＳ量更新タイミングとを、交点ノードＮｂ１で従来のような周期ｔのロスがなく、効率良くデータ受信が可能なように、合わせることが可能となる。これにより、帯域利用効率を向上させることができる。例えば、図４では、帯域利用効率は、ＡＤＤ用ＴＳ側の周期Ｔの中で利用可能な周期ｔ数＝２、周期Ｔの中に存在する周期ｔ数＝２なので、帯域利用効率が、（２÷２）×１００＝１００％と向上する。

また、上記のように、２回目以降に交点ノードＮｂ１の基準ＴＳ（ＤＲＯＰ用ＴＳ）の開始タイミングよりも早められたＡＤＤ用ＴＳと、そのＤＲＯＰ用ＴＳとのＴＤＭ制御タイミングは分離されている。このため、複数リングＲ１，Ｒ２ａ間の交点ノードＮｂ１でのＴＳ交換をリング長に依存することなくＴＳ衝突が生じないように行うことができる。

１０，２０ 光リングＮＷ
Ｎ ノード（コアノード、アクセスノード）
Ｎａ１，Ｎａ２ コアノード（マスターノード）
Ｎｂ１，Ｎｂ２ リング交点ノード（交点ノード）
Ｎｃ１，Ｎｃ２，Ｎｃ３，Ｎｃ４ アクセスノード
Ｒ１ 上位リング
Ｒ２ａ，Ｒ２ｂ 下位リング

Claims (3)

1. データの挿入を行うＡＤＤ用タイムスロットと、データの分岐を行うＤＲＯＰ用タイムスロットとが設定され、複数リングから成る光リングネットワークを構成するノードであって、
   前記ＡＤＤ用タイムスロットの初回目のみのタイムスロット量更新周期の長さを、指定した基準値としてのタイムスロット送信周期の倍数のうち、対象の数値としてのリング１周遅延時間よりも大きい数に切り上げた長さ分、短くする制御を行う制御手段
   を備えることを特徴とするノード。
2. 前記制御手段は、前記ＡＤＤ用タイムスロットの初回目のみのタイムスロット量更新周期の長さを短くする制御を行う際に、前記指定した基準値としてのリング１周遅延時間をＤ、前記対象の数値としてのタイムスロット送信周期をｔとした際に、ｔの倍数のうち、Ｄよりも大きい数に切り上げるＣＥＩＬＩＮＧ（Ｄ，ｔ）関数分、短くする
   ことを特徴とする請求項１に記載のノード。
3. 前記複数リングのうち基準とするリングのＴＤＭ制御タイミングに合わせて、前記ＡＤＤ用タイムスロットと、前記ＤＲＯＰ用タイムスロットとのＴＤＭ制御タイミングを分離する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のノード。

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