JP2016131298A - パス計算装置およびパス計算方法 - Google Patents

Abstract

【課題】同時または短い期間内に複数のパス計算要求を受信した場合であっても、正しいパス計算を実行できる装置を提供する。【解決手段】パス計算装置は、ネットワークのトポロジーを表す第１のトポロジー情報を格納する第１の格納部と、第１の格納部に格納されている第１のトポロジー情報から生成される第２のトポロジー情報を格納する第２の格納部と、パスの始点および終点を表す情報を含むパス計算要求を前記ネットワークから受信したときに、第２の格納部に格納されている第２のトポロジー情報に基づいて始点と終点との間のパスを決定し、そのパスを表すパス情報をネットワークへ提供する処理部と、を備える。処理部は、決定したパスに基づいて第２の格納部に格納されている第２のトポロジー情報を更新する。【選択図】図３

Description

本発明は、パス計算要求に応じてパス計算を実行するパス計算装置およびパス計算方法に係わる。

従来より、データプレーンとコントロールプレーンとが分離された伝送ネットワークが実用化されている。データプレーンは、ユーザトラヒックを伝送する。コントロールプレーンは、伝送ネットワークの制御のための通信を行う。たとえば、コントロールプレーンは、パスの設定／削除、およびプロテクションスイッチなどを実現する。

図１は、データプレーンおよびコントロールプレーンを含む伝送ネットワークの一例を示す。図１に示す例では、伝送ネットワークは、ノードＡ〜Ｆを含む。そして、ユーザトラヒックは、データプレーンにおいて伝送される。

ユーザトラヒックを伝送するためのパスは、通信に先立って設定される。このとき、伝送ネットワーク内のノードは、コントロールプレーンを介して、パス計算装置（ＰＣＥ：Path Computation Element）に対してパス計算を依頼する。ＰＣＥは、帯域を確保した経路を決定するパス計算を実行する。そして、コントロールプレーンは、ＰＣＥによる計算結果に基づいて、データプレーンにパスを設定する。

図２は、ＰＣＥによるパス設定の一例を示す。この例では、ＰＣＥ５００は、図２に示すように、記憶部５１０、処理部５２０、通信ＩＦ部５３０を備える。記憶部５１０は、データベース（ＴＥＤ：Traffic Engineering Database）５１１を含む。ＴＥＤ５１１は、伝送ネットワークのデータプレーンのトポロジーを表すトポロジー情報を格納する。処理部５２０は、パス計算要求に対してパス計算を実行するパス計算部５２１を含む。以下、ＰＣＥ５００の動作を記載する。

（１）ＰＣＥ５００は、コントロールプレーンにおいて各ノードが広告する隣接ノード情報を収集する。そして、収集した情報からトポロジー情報が生成され、ＴＥＤ５１１に格納される。

（２）ＰＣＥ５００は、コントロールプレーンを介してノードからパス計算要求を受信する。図２に示す例では、ノードＮ１がパス計算要求を発行している。パス計算要求は、パスの始点および終点を指定する情報、および制約条件（帯域の指定など）を含む。そして、このパス計算要求は、通信ＩＦ部５３０を介してパス計算部５２１に渡される。

（３）パス計算部５２１は、ＴＥＤ５１１からトポロジー情報を読み出して、パス計算を実行する。パス計算の結果は、指定された始点と終点との間のパスの経路を表す情報を含む。そして、パス計算部５２１は、パス計算要求の送信元ノード（図２では、ノードＮ１）へ計算結果を送る。

（４）コントロールプレーンは、パス計算結果に基づいてデータプレーンにパスを設定する。パスの設定が完了すると、データプレーンのトポロジー更新を表す情報が、コントロールプレーンからＰＣＥ５００に通知される。そして、この通知に応じてＴＥＤ５１１が更新される。

なお、関連する技術は、例えば、特許文献１、２に記載されている。

特開２００５−３２３１２９号公報 特開２００９−２２５３１４号公報

上述のように、ＰＣＥは、コントロールプレーンを介してノードからパス計算要求を受信すると、ＴＥＤに格納されているトポロジー情報を利用してパス計算を実行する。そして、パス設定が完了すると、ＴＥＤに格納されているトポロジー情報は更新される。

ところが、同時または短い期間内に複数のパス計算要求を受信したときは、ＰＣＥは、正しいパス計算を実行できないことがある。例えば、ノードＮ１からパス計算要求１が発行され、その直後にノードＮ２からパス計算要求２が発行されるものとする。この場合、ＰＣＥは、ＴＥＤに格納されているトポロジー情報を利用してパス計算要求１に対してパス計算を実行し、その計算結果をノードＮ１へ送る。続いて、ＰＣＥは、ＴＥＤに格納されているトポロジー情報を利用してパス計算要求２に対してパス計算を実行する。ところが、このパスが伝送ネットワークに設定されると、それがコントロールプレーンに広告されてＴＥＤに反映されるが、実際にパスが設定されてからそれがＴＥＤに反映されるまで時間差がある。このため、パス計算要求２に対するパス計算が実行されるときに、パス計算要求１に対応するパス設定の結果をＰＣＥが受信していない場合がある。この場合、ＴＥＤに格納されているトポロジー情報は、パス計算要求１に対応するパスに係わる情報を反映していない。すなわち、ＰＣＥは、最新のネットワークトポロジーを表していないトポロジー情報に基づいてパス計算を実行してしまう。そうすると、不適切な計算結果がノードＮ２に与えられるので、パス設定が失敗することがある。

なお、この問題は、例えば、先のパス計算要求に対応するパス設定が完了した後に、次のパス計算を実行すれば解決し得る。しかし、この方法では、複数のパス計算要求を処理するために長い時間を要することになる。

本発明の１つの側面に係わる目的は、同時または短い期間内に複数のパス計算要求を受信した場合であっても、正しいパス計算を実行できる装置および方法を提供することである。

本発明の１つの態様のパス計算装置は、ネットワークのトポロジーを表す第１のトポロジー情報を格納する第１の格納部と、前記第１の格納部に格納されている第１のトポロジー情報から生成される第２のトポロジー情報を格納する第２の格納部と、パスの始点および終点を表す情報を含むパス計算要求を前記ネットワークから受信したときに、前記第２の格納部に格納されている第２のトポロジー情報に基づいて前記始点と終点との間のパスを決定し、前記パスを表すパス情報を前記ネットワークへ提供する処理部と、を備える。前記処理部は、前記パスに基づいて前記第２の格納部に格納されている第２のトポロジー情報を更新する。

上述の態様によれば、同時または短い期間内に複数のパス計算要求を受信した場合であっても、正しいパス計算を実行できる。

伝送ネットワークの一例を示す図である。 パス設定の一例を示す図である。 第１の実施形態のパス計算装置の構成の一例を示す図である。 第１の実施形態のパス計算装置の動作を示す図（その１）である。 第１の実施形態のパス計算装置の動作を示す図（その２）である。 パス計算装置の動作状態の遷移を示す図である。 第１の実施形態のパス計算装置の動作を示すフローチャートである。 第１の実施形態のパス計算装置の動作例を示す図（その１）である。 第１の実施形態のパス計算装置の動作例を示す図（その２）である。 第１の実施形態のパス計算装置の動作例を示す図（その３）である。 第１の実施形態のパス計算装置の動作例を示す図（その４）である。 図８〜図１１に示すパス設定のタイムチャートである。 パス計算用トポロジー情報を利用しないでパス計算を実行した場合のタイムチャートである。 第２の実施形態のパス計算装置の構成の一例を示す図である。 トポロジー情報データベースＴＥＤおよび２次データベースの構成の一例を示す図である。 管理表の一例を示す図である。 パス計算装置ＰＣＥとノードとの間で使用されるメッセージの例を示す図である。 第２の実施形態のパス計算装置の動作を示す図（その１）である。 第２の実施形態のパス計算装置の動作を示す図（その２）である。 第２の実施形態のパス計算装置の動作を示す図（その３）である。 第２の実施形態のパス計算装置の動作を示す図（その４）である。 第２の実施形態のパス計算装置の動作を示すフローチャートである。 第２の実施形態のパス計算処理を示すフローチャート（その１）である。 第２の実施形態のパス計算処理を示すフローチャート（その２）である。 第２の実施形態のパス計算装置の動作例を示す図（その１）である。 第２の実施形態のパス計算装置の動作例を示す図（その２）である。 第２の実施形態のパス計算装置の動作例を示す図（その３）である。 第２の実施形態のパス計算装置の動作例を示す図（その４）である。 第２の実施形態のパス計算装置の動作例を示す図（その５）である。 第２の実施形態のパス計算装置の動作例を示す図（その６）である。 第２の実施形態のパス計算装置の動作例を示す図（その７）である。 第２の実施形態のパス計算装置の動作例を示す図（その８）である。 パス計算装置のハードウェア構成の一例を示す図である。

本発明の実施形態に係わるパス計算装置は、ネットワークからの要求に応じてパスの経路を決定する。１つの実施例では、ネットワークは、図１に示すように、データプレーンおよびコントロールプレーンに分離されている。この場合、パス計算装置は、コントロールプレーンを介してノードから受信するパス計算要求に対してパスを決定し、その計算結果を表すパス情報をパス計算要求元のノードに提供する。そうすると、コントロールプレーンは、パス計算装置により生成されるパス情報に従ってデータプレーンにパスを設定する。なお、以下の記載では、ＰＣＥ（Path Computation Element）は、パス計算装置の一例である。

＜第１の実施形態＞
図３は、第１の実施形態に係わるパス計算装置の構成の一例を示す。第１の実施形態のパス計算装置ＰＣＥ１は、図３に示すように、記憶部１０、処理部２０、通信ＩＦ部３０を有する。

記憶部１０は、例えば、半導体メモリにより実現される。ただし、記憶部１０は、他の記録媒体を利用して実現されるようにしてもよい。そして、記憶部１０は、トポロジー情報データベース（ＴＥＤ：Traffic Engineering Database）１１および２次データベース（２次ＤＢ）１２を含む。

トポロジー情報データベースＴＥＤ１１は、伝送ネットワークのコントロールプレーン２００において広告されるトポロジー情報を格納する。トポロジー情報は、データプレーンのトポロジーを表す。また、この実施例では、トポロジー情報は、データプレーンの資源の割当を表す情報を含む。

２次データベース１２は、トポロジー情報データベースＴＥＤ１１に格納されているトポロジー情報から生成されるトポロジー情報を格納する。一例としては、初期動作時または同期処理が実行されるときに、トポロジー情報データベースＴＥＤ１１に格納されているトポロジー情報が２次データベース１２にコピーされる。ただし、２次データベース１２に格納されたトポロジー情報は、処理部２０によるパス計算結果に応じて更新される。一方、トポロジー情報データベースＴＥＤ１１に格納されたトポロジー情報は、処理部２０によるパス計算結果に応じて更新されることはない。なお、以下の記載では、トポロジー情報データベースＴＥＤ１１に格納されているトポロジー情報を「パス計算用トポロジー情報」と呼ぶことがある。

処理部２０は、例えば、ＣＰＵにより実現される。すなわち、処理部２０は、与えられたプログラムを実行することにより、受信したパス計算要求に対してパスを決定することができる。処理部２０は、パス計算部２１およびトポロジー情報制御部２２を備える。

パス計算部２１は、コントロールプレーン２００を介して伝送ネットワーク内のノードからパス計算要求を受信すると、２次データベース１２に格納されているパス計算用トポロジー情報を利用して、パス計算を実行する。パス計算要求は、データプレーンに設定するパスの始点および終点を表す情報およびそのパスの制約条件を含む。制約条件は、たとえば、ユーザが要求する帯域などを含む。パス計算部２１による計算結果は、パス計算要求の送信元ノードへ送られる。なお、パス計算部２１による計算結果は、パス計算要求において指定された始点と終点との間のパスが設定される経路およびそのパスの帯域を表すパス情報を含む。

トポロジー情報制御部２２は、トポロジー情報データベースＴＥＤ１１および２次データベース１２を更新する。例えば、パス計算装置ＰＣＥ１がコントロールプレーン２００において広告されているトポロジー情報を受信すると、トポロジー情報制御部２２は、受信したトポロジー情報でトポロジー情報データベースＴＥＤ１１を更新する。また、パス計算部２１によりパス計算が実行されると、トポロジー情報制御部２２は、その計算結果に応じて２次データベース１２を更新する。さらに、トポロジー情報制御部２２は、必要に応じて、トポロジー情報データベースＴＥＤ１１と２次データベース１２との間の同期を確立することができる。すなわち、トポロジー情報制御部２２は、トポロジー情報データベースＴＥＤ１１に格納されているトポロジー情報と２次データベース１２に格納されているパス計算用トポロジー情報とが一致するように、２次データベース１２を更新することができる。この場合、２次データベース１２は、トポロジー情報データベースＴＥＤ１１に格納されているトポロジー情報で上書きされる。

通信ＩＦ部３０は、処理部２０とコントロールプレーン２００との間のインタフェースを提供する。すなわち、通信ＩＦ部３０は、コントロールプレーン２００において広告されているトポロジー情報を受信すると、そのトポロジー情報をトポロジー情報制御部２２に渡す。また、通信ＩＦ部３０は、コントロールプレーン２００を介してノードからパス計算要求を受信すると、そのパス計算要求をパス計算部２１に渡す。さらに、通信ＩＦ部３０は、パス計算部２１による計算結果を、パス計算要求の送信元ノードへ送信する。

上記構成のパス計算装置ＰＣＥ１は、コントロールプレーン２００を介してノードから受信するパス計算要求に応じてパスを決定する。以下、図４を参照しながらパス計算要求に応じてパスを決定する手順について記載する。

（１）パス計算部２１は、コントロールプレーン２００を介して伝送ネットワーク内のノードからパス計算要求を受信する。パス計算要求は、例えば、伝送ネットワークのユーザが当該ノードにパス設定のコマンドを入力することにより生成される。また、パス計算要求は、上述したように、データプレーンに設定するパスの始点および終点を表す情報およびそのパスの制約条件を含む。図４に示す例では、ノードＮ１からパス計算要求が発行されている。

（２）〜（３）パス計算部２１は、２次データベース１２からパス計算用トポロジー情報を読み出す。そして、パス計算部２１は、パス計算用トポロジー情報を利用してパス計算要求により指定されている始点、終点、制約条件を満足するパスを決定する。

（４）トポロジー情報制御部２２は、パス計算結果に基づいて、２次データベース１２を更新する。この更新により、２次データベース１２に格納されているパス計算用トポロジー情報は、パス計算部２１により決定されたパスが伝送ネットワークに設定された状態を表す。すなわち、処理部２０は、パス計算用トポロジー情報を利用して、パス計算で決定したパスを伝送ネットワークに仮想的に設定する。ただし、この時点では、コントロールプレーン２００は、未だパス設定を実行していない。このため、この時点では、トポロジー情報データベースＴＥＤ１１により表されるトポロジーは、伝送ネットワークの実際のトポロジーと一致しています。また、トポロジー情報データベースＴＥＤ１１に格納されているトポロジー情報と２次データベース１２に格納されているパス計算用トポロジー情報とは一致していない。

（５）パス計算部２１は、パス計算結果をパス計算要求の送信元ノードへ送信する。このパス計算結果は、上述したように、パス計算要求において指定された始点と終点との間のパスが設定される経路およびそのパスの帯域を表すパス情報を含む。

（６）コントロールプレーン２００は、パス計算部２１によって生成されたパス情報に基づいて、パス設定のための帯域予約を開始する。一例としては、始点ノードから終点ノードへパスメッセージ（Path）が送信され、また、終点ノードから始点ノードへ予約メッセージ（Resv）が返送される。これらのメッセージは、パス情報により指定されているルートを経由して伝送される。そして、始点ノード、終点ノード、およびルート上にすべてのノードにおいて帯域予約が成功すると、各ノードは、トポロジーの変化を表すトポロジー更新情報をコントロールプレーン２００に広告する。

（７）〜（８）パス計算装置ＰＣＥ１は、コントロールプレーン２００において広告されているトポロジー更新情報を取得する。そうすると、トポロジー情報制御部２２は、新たに取得したトポロジー更新情報でトポロジー情報データベースＴＥＤ１１を更新する。この結果、トポロジー情報データベースＴＥＤ１１に格納されているトポロジー情報は、新たなパスが設定された伝送ネットワークのトポロジーを表すことになる。

上述のように、２次データベース１２に格納されているパス計算用トポロジー情報は、パス計算部２１によりパス計算が実行されたときに更新される。その後、コントロールプレーン２００により実際にパスが設定されたときに、トポロジー情報データベースＴＥＤ１１に格納されているトポロジー情報が更新される。ここで、コントロールプレーン２００によるパス設定が成功したときは、トポロジー情報データベースＴＥＤ１１に格納されているトポロジー情報と２次データベース１２に格納されているパス計算用トポロジー情報とは、一致することになる。

一方、コントロールプレーン２００によるパス設定が失敗したときは、トポロジー情報データベースＴＥＤ１１に格納されているトポロジー情報と２次データベース１２に格納されているパス計算用トポロジー情報とは、一致しない。この場合、トポロジー情報制御部２２は、強制的に、トポロジー情報データベースＴＥＤ１１と２次データベース１２との間の同期を確立する。具体的には、トポロジー情報制御部２２は、トポロジー情報データベースＴＥＤ１１に格納されているトポロジー情報で２次データベース１２を上書きする。なお、トポロジー情報制御部２２は、定期的にトポロジー情報データベースＴＥＤ１１と２次データベース１２とを比較し、それらが互いに一致しないときに強制的に同期を確立するようにしてもよい。

トポロジー情報データベースＴＥＤ１１を更新する手順は、図５に示す通りである。
（１）トポロジー情報制御部２２は、コントロールプレーン２００において広告されるトポロジー情報を受信する。
（２）トポロジー情報制御部２２は、受信したトポロジー情報でトポロジー情報データベースＴＥＤ１１を更新する。
（３）トポロジー情報制御部２２は、トポロジー情報データベースＴＥＤ１１と２次データベース１２との間の同期を確立する。すなわち、トポロジー情報制御部２２は、トポロジー情報データベースＴＥＤ１１の更新内容を２次データベース１２にも反映させる。

図６は、パス計算装置ＰＣＥ１の動作状態の遷移を示す。パス計算装置ＰＣＥ１は、図６に示すように、４つの動作状態のうちのいずれか１つで動作する。例えば、「パス計算要求待ち」において、パス計算装置ＰＣＥ１がコントロールプレーン２００からトポロジー情報の広告を受信すると、動作状態は「パス計算要求待ち」から「ＴＥＤ更新」に遷移する。トポロジー情報データベースＴＥＤ１１の更新処理が完了すると、動作状態は「ＴＥＤ更新」から「パス計算要求待ち」に戻る。一方、「パス計算要求待ち」において、パス計算装置ＰＣＥ１がパス計算要求を受信すると、動作状態は「パス計算要求待ち」から「計算中」に遷移する。パス計算が終了すると、動作状態は「計算中」から「同期」に遷移する。そして、トポロジー情報データベースＴＥＤ１１と２次データベース１２との間の同期を確立する処理が完了すると、動作状態は「同期」から「パス計算要求待ち」に戻る。

図７は、第１の実施形態のパス計算装置ＰＣＥ１の動作を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、処理部２０のパス計算部２１およびトポロジー情報制御部２２により実行される。なお、Ｓ１〜Ｓ２は、図６に示す「ＴＥＤ更新」状態において実行される。Ｓ３は、「パス計算要求待ち」状態において実行される。Ｓ４〜Ｓ９は、「計算中」状態において実行される。Ｓ１０〜Ｓ１２は、「同期」状態において実行される。

Ｓ１において、トポロジー情報制御部２２は、コントロールプレーン２００においてトポロジー更新情報が広告されているかモニタする。なお、伝送ネットワークにおいて新たなパスが設定されたとき、或いは伝送ネットワークに設定されていたパスが解除されたときに、パスの設定／解除に係わるノードは、コントロールプレーン２００においてトポロジー更新情報を広告する。そして、コントロールプレーン２００においてトポロジー更新情報が広告されているときは、Ｓ２において、トポロジー情報制御部２２は、その広告の内容に従ってトポロジー情報データベースＴＥＤ１１を更新する。

Ｓ３において、パス計算部２１は、パス計算要求を待ち受ける。パス計算要求は、例えば、新たなパスの始点ノードにより発行される。そして、パス計算部２１がパス計算要求を受信したときは、処理部２０の処理はＳ４へ進む。一方、パス計算部２１がパス計算要求を受信していないときは、処理部２０の処理はＳ１に戻る。

Ｓ４において、トポロジー情報制御部２２は、パス計算部２１からの依頼に応じて、トポロジー情報データベースＴＥＤ１１に格納されているトポロジー情報を取得して２次データベース１２に書き込む。以降、２次データベース１２に書き込まれたトポロジー情報は、パス計算用トポロジー情報として使用される。

Ｓ５において、パス計算部２１は、２次データベース１２に格納されているパス計算用トポロジー情報に基づいて、受信したパス計算要求に対してパス計算を実行する。この結果、受信したパス計算要求に適合するパスが決定される。そして、パス計算部２１は、決定したパスが設定される経路およびそのパスの帯域を表すパス情報を生成する。

Ｓ６において、トポロジー情報制御部２２は、パス計算部２１により生成されたパス情報を利用して２次データベース１２を更新する。Ｓ７において、パス計算部２１は、パス計算要求の送信元ノードへパス情報を送信する。なお、パス情報を受信したノードは、そのパス情報に基づいて、帯域予約処理を開始する。

Ｓ８において、処理部２０は、タイマを起動する。このタイマは、所定のタイムアウト時間を計時する。所定のタイムアウト時間は、例えば、コントロールプレーン２００における帯域予約シーケンスに対して規定されている最大予約時間よりも長いものとする。

Ｓ９において、処理部２０は、待ち行列にパス計算要求が残っているか確認する。１つの実施例では、パス計算装置ＰＣＥ１が複数のパス計算要求を受信したとき、処理部２０は、それら複数のパス計算要求を１つずつ順番に処理する。このため、例えば、同時に或いは短い期間内に複数のパス計算要求が発行されたときは、パス計算要求は待ち行列に格納される。そして、待ち行列にパス計算要求が残っていないときは、処理部２０の処理はＳ１０へ進む。一方、待ち行列にパス計算要求が残っているときは、処理部２０の処理はＳ５に戻る。この場合、待ち行列の先頭に格納されているパス計算要求についてパス計算が実行される。

Ｓ１０〜Ｓ１１において、トポロジー情報制御部２２は、トポロジー情報データベースＴＥＤ１１に格納されているトポロジー情報と２次データベース１２に格納されているパス計算用トポロジー情報とが一致しているかモニタする。ここで、トポロジー情報制御部２２は、トポロジー更新を表す広告をコントロールプレーン２００から受信したときは、その広告の内容に従ってトポロジー情報データベースＴＥＤ１１を更新する。なお、コントロールプレーン２００の広告に応じてトポロジー情報データベースＴＥＤ１１を更新する処理は、図７に示すフローチャートの処理と並列に実行され得る。

Ｓ８で起動したタイマが満了する前に、トポロジー情報とパス計算用トポロジー情報とが一致する状態が得られたときは（Ｓ１０：Ｙｅｓ）、処理部２０の処理はＳ１へ戻る。この場合、トポロジー情報制御部２２は、２次データベース１２を更新する必要はない。一方、トポロジー情報とパス計算用トポロジー情報とが一致することなくタイマが満了したときは（Ｓ１１：Ｙｅｓ）、トポロジー情報制御部２２は、トポロジー情報データベースＴＥＤ１１と２次データベース１２との間の同期を確立する。すなわち、２次データベース１２は、トポロジー情報データベースＴＥＤ１１に格納されているトポロジー情報で上書きされる。この後、処理部２０の処理はＳ１へ戻る。なお、タイマが満了する前にパス計算装置ＰＣＥ１が新たなパス計算要求を受信したときは（Ｓ９：Ｙｅｓ）、処理部２０の処理はＳ５に戻る。

図７に示すフローチャートにおいて、パス計算装置ＰＣＥ１が同時または短い期間内に複数のパス計算要求を受信したときは、Ｓ５〜Ｓ９が繰り返し実行される。このとき、パス計算部２１は、２次データベース１２に格納されているパス計算用トポロジー情報を利用してパス計算を実行する。また、パス計算用トポロジー情報は、各パス計算要求に対応するパス計算が実行されるごとに更新される。したがって、コントロールプレーン２００において帯域予約が完了する前であっても、パス計算装置ＰＣＥ１は、先に実行したパス計算の結果を考慮して新たなパス計算要求に対して適切なパスを決定できる。

図８〜図１１は、第１の実施形態のパス計算装置ＰＣＥ１の動作例を示す。この実施例では、伝送ネットワークは、ノードＡ〜Ｆを備える。コントロールプレーンは、データプレーンから分離されている。データプレーンにおいて、ノードＡ、Ｂ間、ノードＡ、Ｆ間、ノードＢ、Ｃ間、ノードＣ、Ｄ間、ノードＣ、Ｆ間、ノードＤ、Ｅ間には、それぞれリンクが設けられている。各リンクは、例えば、光ファイバ回線により実現される。各リンクの帯域は、2.5Gbpsである。なお、以下の記載では、１組の端点Ｘおよび端点Ｙにより識別されるリンクを「リンクＸＹ」と呼ぶことがある。

トポロジー情報データベースＴＥＤ１１には、伝送ネットワークの状態を表すトポロジー情報が格納されている。「端点１」および「端点２」は、リンクの両端のノードを識別する。「最大帯域」は、各リンクが提供可能な最大帯域を表す。「予約可能帯域」は、使用されていない帯域（すなわち、新たなパス要求に対して割当て可能な帯域）を表す。

ここで、図８に示すように、ノードＦからノードＣへ1.25Gbps信号を伝送するパス３が設定されているものとする。この場合、トポロジー情報データベースＴＥＤ１１に格納されているトポロジー情報は、伝送ネットワークにおいてパス３が設定されたときに更新されている。具体的には、リンクＣＦの予約可能帯域が「2.5Gbps」から「1.25Gbps」に更新されている。また、リンクＣＦ上にパス３が設定されていることを表す情報が登録されている。

２次データベース１２に格納されているパス計算用トポロジー情報は、パス計算の結果に従って更新される。ただし、この実施例の動作が開始されるとき、図８に示すように、２次データベース１２に格納されているパス計算用トポロジー情報は、トポロジー情報データベースＴＥＤ１１に格納されているトポロジー情報と一致しているものとする。

上記構成の伝送ネットワークにおいて、同時または短い期間内に複数のパス計算要求が発行されるものとする。この実施例では、ほぼ同時にノードＦおよびノードＡによりそれぞれ下記のパス計算要求１およびパス計算要求２が発行される。
パス計算要求１：始点＝Ｆ、終点＝Ｄ、帯域＝1.25Gbps
パス計算要求２：始点＝Ａ、終点＝Ｄ、帯域＝1.25Gbps
そして、パス計算装置ＰＣＥ１は、これらのパス計算要求１およびパス計算要求２を受信する。なお、データプレーンにおいてリンク障害が発生したときには、複数のパス計算要求がほぼ同時に発行されることがある。或いは、トラヒックが増加して特定のノードにおいて輻輳が生じたときにも、複数のパス計算要求がほぼ同時に発行されることがある。

パス計算装置ＰＣＥ１は、受信したパス計算要求に対してパス計算を実行する。この実施例では、パス計算装置ＰＣＥ１は、先にパス計算要求１に対してパス計算を実行する。この場合、パス計算要求２は、処理部２０の中に設けられている待ち行列に保持される。

パス計算部２１は、２次データベース１２に格納されているパス計算用トポロジー情報を利用してパス計算を実行し、パス計算要求１を満足するパスを決定する。この例では、パス計算要求１に対してパス１「Ｆ→Ｃ→Ｄ」が決定される。そうすると、トポロジー情報制御部２２は、伝送ネットワークにパス１が設定された状態を表すように、パス計算用トポロジー情報を更新する。具体的には、パス１が設定されるリンクＣＤおよびリンクＣＦの予約可能帯域から、それぞれパス１の帯域が差し引かれる。この結果、図９に示すように、パス計算用トポロジー情報において、リンクＣＤの予約可能帯域は「2.5Gbps」から「1.25Gbps」に更新され、リンクＣＦの予約可能帯域は「1.25Gbps」から「ゼロ」に更新される。このとき、パス計算用トポロジー情報は、伝送ネットワークにパス１が設定された状態を表している。

ただし、この時点で、パス１は伝送ネットワークに設定されていない。したがって、この時点で、トポロジー情報データベースＴＥＤ１１に格納されているトポロジー情報は、パス１が設定されていない状態を表している。

この後、処理部２０は、パス計算要求１に対する計算結果を表すパス情報１をノードＦへ送信する。このとき、処理部２０は、図７のＳ８に示すタイマを起動する。すなわち、ガードタイム期間が開始される。

ノードＦは、パス計算装置ＰＣＥ１から受信したパス情報１に従ってパス１の帯域を予約する処理を開始する。この結果、リンクＣＤおよびリンクＣＦにおいてパス１を設定するための帯域が予約される。そして、帯域予約が成功すると、ノードＦ（或いは、各ノードＦ、Ｃ、Ｄ）は、トポロジー更新情報をコントロールプレーンに広告する。すなわち、パス１が新たに設定されたことを表すトポロジー更新情報がコントロールプレーンに広告される。

続いて、パス計算部２１は、２次データベース１２に格納されているパス計算用トポロジー情報を利用してパス計算を実行し、パス計算要求２を満足するパスを決定する。このとき、パス計算用トポロジー情報は、図９に示す状態に更新されている。すなわち、パス計算用トポロジー情報によれば、リンクＣＦの予約可能帯域は「ゼロ」である。よって、パス計算部２１は、リンクＣＦを使用することなく、パス計算要求２を満足するパスを決定する。

この例では、パス計算要求２に対してパス２「Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄ」が決定される。そうすると、トポロジー情報制御部２２は、伝送ネットワークにパス２が設定された状態を表すように、パス計算用トポロジー情報を更新する。すなわち、パス２が設定されるリンクＡＢ、リンクＢＣ、及びリンクＣＤの予約可能帯域から、それぞれパス２の帯域が差し引かれる。具体的には、図１０に示すように、パス計算用トポロジー情報において、リンクＡＢの予約可能帯域は「2.5Gbps」から「1.25Gbps」に更新され、リンクＢＣの予約可能帯域は「2.5Gbps」から「1.25Gbps」に更新され、リンクＣＤの予約可能帯域は「1.25Gbps」から「ゼロ」に更新される。この結果、パス計算用トポロジー情報は、データプレーンにパス１およびパス２が設定された状態を表す。

ただし、この時点で、パス１およびパス２は伝送ネットワークに設定されていない。したがって、この時点で、トポロジー情報データベースＴＥＤ１１に格納されているトポロジー情報は、パス１およびパス２が設定されていない状態を表している。

この後、処理部２０は、パス計算要求２に対する計算結果を表すパス情報２をノードＡへ送信する。このとき、処理部２０は、図７のＳ８に示すタイマを再起動する。即ち、ガードタイム期間が開始される。

ノードＡは、パス計算装置ＰＣＥ１から受信したパス情報２に従ってパス２の帯域を予約する処理を開始する。この結果、リンクＡＢ、リンクＢＣ、及びリンクＣＤにおいてパス２を設定するための帯域が予約される。そして、帯域予約が成功すると、ノードＡ（或いは、各ノードＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）は、トポロジー更新を表す情報をコントロールプレーンに広告する。すなわち、パス２が設定されたことを表すトポロジー更新情報がコントロールプレーンに広告される。

パス計算装置ＰＣＥ１は、コントロールプレーンにおいて広告されているトポロジー更新情報を取得する。すなわち、パス計算装置ＰＣＥ１は、トポロジー更新（パス１およびパス２の設定）を表す広告を取得する。そうすると、トポロジー情報制御部２２は、図１１に示すように、トポロジー更新情報に基づいて、トポロジー情報データベースＴＥＤ１１を更新する。この結果、トポロジー情報データベースＴＥＤ１１に格納されているトポロジー情報と２次データベース１２に格納されているパス計算用トポロジー情報とは一致することになる。

なお、図７のＳ１０〜Ｓ１１に示すように、タイマが満了した時点で、トポロジー情報データベースＴＥＤ１１に格納されているトポロジー情報と２次データベース１２に格納されているパス計算用トポロジー情報とが一致していないときは、トポロジー情報制御部２２は、強制的に、トポロジー情報データベースＴＥＤ１１と２次データベース１２との間の同期を確立する。すなわち、２次データベース１２は、トポロジー情報データベースＴＥＤ１１に格納されているトポロジー情報で上書きされる。

図１２は、図８〜図１１に示すパス設定のタイムチャートである。なお、図１２において、実線は、予約可能帯域が2.5Gbpsであるリンクを表す。また、破線は、予約可能帯域が1.25Gbpsであるリンクを表す。

時刻Ｔ１において、実際のトポロジー、トポロジー情報データベースＴＥＤ１１に格納されているトポロジー情報、２次データベースに格納されているパス計算用トポロジー情報は、一致している。そして、パス計算装置ＰＣＥ１は、パス計算要求１およびパス計算要求２を受信する。

時刻Ｔ１〜Ｔ２において、パス計算部２１は、パス計算用トポロジー情報を利用して、パス計算要求１を満足するパス１を決定する。そして、時刻Ｔ２において、トポロジー情報制御部２２は、パス計算要求１についての計算結果に基づいてパス計算用トポロジー情報を更新する。すなわち、パス計算用トポロジー情報は、伝送ネットワークにパス１が設定されたトポロジーを表す。また、パス計算要求１についての計算結果を表すパス情報１がノードＦに通知される。

ノードＦは、受信したパス情報１に従って帯域予約を開始する。そして、時刻Ｔ３において、パス情報１に対応する帯域予約が完了する。ただし、この時点で、パス計算装置ＰＣＥ１は、パス１の設定を表す広告を受信していない。よって、トポロジー情報データベースＴＥＤ１１に格納されているトポロジー情報は、未だ更新されていない。

時刻Ｔ２〜Ｔ４において、パス計算部２１は、パス計算用トポロジー情報を利用して、パス計算要求２を満足するパス２を決定する。このとき、パス計算用トポロジー情報は、パス１が設定されたトポロジーを表している。すなわち、パス計算部２１は、パス１の設定が成功したと仮定して、パス計算要求２についてのパス計算を実行することができる。そして、時刻Ｔ４において、トポロジー情報制御部２２は、パス計算要求２についての計算結果に基づいてパス計算用トポロジー情報を更新する。すなわち、パス計算用トポロジー情報は、パス１およびパス２が設定されたトポロジーを表す。また、パス計算要求２についての計算結果を表すパス情報２がノードＡに通知される。

ノードＡは、受信したパス情報２に従って帯域予約を開始する。そして、時刻Ｔ５において、パス情報２に対応する帯域予約が完了する。また、パス１の帯域予約が成功したことを表す広告により、トポロジー情報データベースＴＥＤ１１に格納されているトポロジー情報が更新される。この後、図示していないが、パス２の帯域予約が成功したことを表す広告により、トポロジー情報がさらに更新される。

このように、第１の実施形態では、パス計算装置ＰＣＥ１は、トポロジー情報データベースＴＥＤ１１に格納されているトポロジー情報ではなく、２次データベース１２に格納されているパス計算用トポロジー情報を利用してパス計算を実行する。ここで、トポロジー情報データベースＴＥＤ１１に格納されているトポロジー情報は、伝送ネットワークにおいて実際に帯域予約が完了した後にコントロールプレーンで広告される情報に基づいて更新される。このため、短い期間内に複数のパス計算要求が発行されたときは、先に実行されたパス計算結果を考慮することなく、次のパス計算が実行されることがあるので、適切なパスが得られないことがある。これに対して、２次データベース１２に格納されているパス計算用トポロジー情報は、実際の帯域予約の完了を待つことなく、先に実行されたパス計算結果を考慮して、次のパス計算が実行される。したがって、第１の実施形態のパス計算方法によれば、適切なパス設定が可能である。したがって、第１の実施形態によれば、従来技術の課題（例えば、あるリンクに対して過剰に帯域を割り当ててしまう状態）を回避することができる。

これに加えて、多数のパスを設定する必要が生じた場合（例えば、障害の発生、ネットワークの切替え等）、帯域が保証されたパスを適切に決定することができる。よって、伝送ネットワークにおいて帯域予約が失敗する可能性が低く、パス設定のための作業時間が短縮される。

図１３は、パス計算用トポロジー情報を利用しないでパス計算を実行した場合のタイムチャートである。この処理は、例えば、図２に示すＰＣＥ５００により実行される。この場合、パス計算部２１は、トポロジー情報データベースＴＥＤ１１に格納されているトポロジー情報を利用してパス計算を実行する。すなわち、パス計算部２１は、時刻Ｔ２〜Ｔ４において、図１３に示すトポロジー情報を利用してパス計算要求２についてのパス計算を実行する。ところが、時刻Ｔ２〜Ｔ４において、トポロジー情報にパス１は反映されていない。たとえば、この時点でのトポロジー情報においては、リンクＣＦの予約可能帯域は1.25Gbpsである。すなわち、パス計算部２１は、パス計算要求２についてパスを決定する際に、リンクＣＦを除外しない。

図１３に示す例では、パス計算要求２に対してパス２「Ａ→Ｆ→Ｃ→Ｄ」が得られている。ところが、リンクＣＦには、既にパス３が設定されており、さらにパス１が割り当てられている。したがって、パス２の帯域予約は、失敗することになる。この場合、ノードＡは、再度、パス計算要求を発行する。そして、ＰＣＥ５００は、新たに発行されたパス計算要求についてパス計算を実行する。すなわち、第１の実施形態のパス計算方法と比較すると、適切なパスを決定するまでに要する時間が長くなる。

＜第２実施形態＞
図１４は、第２の実施形態に係わるパス計算装置の構成の一例を示す。第２の実施形態のパス計算装置ＰＣＥ２は、第１の実施形態のパス計算装置ＰＣＥ１と同様に、記憶部１０、処理部２０、通信ＩＦ部３０を有する。ただし、第２の実施形態の記憶部１０は、トポロジー情報データベースＴＥＤ１１および２次データベース１２に加えて、タイムアウト値表１３および管理表１４を有する。

トポロジー情報データベースＴＥＤ１１および２次データベース１２の構成は、実質的に、第１の実施形態および第２の実施形態において同じである。また、トポロジー情報データベースＴＥＤ１１および２次データベース１２の構成は、実質的に、互いに同じである。トポロジー情報データベースＴＥＤ１１および２次データベース１２の構成の一例を図１５に示す。

リンクＩＤは、伝送ネットワークの各リンクを識別する。ローカルノードＩＤは、対応するリンクの両端に位置するノードの一方を識別する。リモートノードＩＤは、対応するリンクの両端に位置するノードの他方を識別する。ローカルノードＩＤおよびリモートノードＩＤは、例えば、ノードのＩＰアドレスであってもよい。最大帯域は、対応するリンクにおいて利用可能な帯域を表す。最大予約帯域は、対応するリンクにおいて予約可能な帯域を表す。未使用帯域（予約可能帯域）は、対応するリンクにおいて予約されていない帯域を表す。

タイムアウト値表１３には、伝送ネットワーク内の各ノードに対応するタイムアウト値が格納される。タイムアウト値は、この例では、パス設定のための帯域予約シーケンスに対して許容されているタイムアウト値に基づいて決定される。例えば、始点ノードは、帯域予約を行うときは、終点ノードへ向けてパスメッセージ（Path）を送信する。そして、このパスメッセージを受信した終点ノードは、始点ノードへ予約メッセージ（Resv）を返送する。このとき、始点ノードは、所定のタイムアウト期間内に予約メッセージを受信できなかったときに、帯域予約が失敗したと判定する。タイムアウト値表１３に登録されるタイムアウト値は、上述した帯域予約シーケンスのためのタイムアウト値に基づいて決定される。タイムアウト値表１３に登録されるタイムアウト値は、帯域予約シーケンスのタイムアウト値以上である。一例としては、タイムアウト値表１３に登録されるタイムアウト値は、帯域予約シーケンスのタイムアウト値の５倍である。ただし、帯域予約シーケンスのためのタイムアウト値がそのままタイムアウト値表１３に格納されるようにしてもよい。

管理表１４は、トポロジー情報データベースＴＥＤ１１と２次データベース１２との間の差分を管理する。ここで、パス計算装置ＰＣＥ２は、第１の実施形態と同様に、受信したパス計算要求を満足するパスを決定し、そのパスを表すパス情報をパス計算要求の送信元ノードへ送信する。ここで、２次データベース１２は、伝送ネットワークにおいて実際にパス設定が行われる前に、パス計算部２１によりパスが決定されたときに更新される。その後、伝送ネットワークにおいてパスが設定されると、そのパス設定に応じてトポロジー情報データベースＴＥＤ１１が更新される。即ち、パス計算が実行されたときから、伝送ネットワークにおいて実際にパス設定が行われるまでの期間は、トポロジー情報データベースＴＥＤ１１に格納されているトポロジー情報と、２次データベース１２に格納されているパス計算用トポロジー情報とは異なっている。そこで、管理表１４は、トポロジー情報データベースＴＥＤ１１と２次データベース１２との間の差分（或いは、実際のトポロジーとパス計算用トポロジー情報により表されるトポロジーとの差分）を管理する。

図１６は、管理表１４の一例を示す。ノードＩＤは、パス計算要求の送信元ノードを識別する。なお、ノードＩＤは、例えば、ノードのＩＰアドレスであってもよい。リクエストＩＤは、パス計算要求を識別する。リンクＩＤは、パス計算要求を満足するパスの経路上のリンクを識別する。図１５に示す例では、パス計算要求１に対して、２つのリンクが特定されている。予約帯域は、パス計算要求に対してパス計算により予約された帯域を表す。結果は、伝送ネットワークにおけるパス設定の結果（成功、失敗、処理中）を表す。

図１７は、パス計算装置ＰＣＥ２とコントロールプレーン上のノードとの間で使用されるメッセージの例を示す。なお、図示していないが、各メッセージは、送信元アドレスおよび宛先アドレスを含む。

起動通知メッセージは、発信元のノードが起動したことをＰＣＥ２に通知する情報を含む。タイムアウト値メッセージは、ノードのタイムアウト値を表す情報を含む。パス計算要求メッセージは、リクエストＩＤ、始点、終点、帯域、制約条件を含む。始点および終点は、設定すべきパスの始点ノードおよび終点ノードを表す。帯域は、設定すべきパスの帯域を表す。制約条件は、設定すべきパスについて必要な条件を表す。

パス計算結果通知メッセージは、リクエストＩＤ、パスルート情報、帯域を含む。パスルート情報は、始点ノードから終点ノードへ至るルートを表す。帯域は、許可された帯域を表す。パス設定結果通知メッセージは、リクエストＩＤおよびパス設定結果を含む。パス設定結果は、伝送ネットワークにおいて帯域予約が成功したか否かを表す。

第２の実施形態では、パス計算装置ＰＣＥ２は、下記の処理を実行する。
（１）タイムアウト値の設定
（２）パス計算実行
（３）トポロジー情報データベースＴＥＤ１１と２次データベース１２との間の同期
（４）トポロジー情報データベースＴＥＤ１１の更新
以下、図１８〜図２１を参照しながら各処理（１）〜（４）について記載する。

図１８は、タイムアウト値を設定する処理を示す。パス計算装置ＰＣＥ２が起動されたときは、トポロジー情報制御部２２は、通信ＩＦ部３０を介して、伝送ネットワーク上の各ノードからタイムアウト値を収集する。なお、各ノードには、それぞれ帯域予約シーケンスのためのタイムアウト値が設定されているものとする。そして、トポロジー情報制御部２２は、各ノードから収集したタイムアウト値から処理部２０が使用するタイムアウト値を生成してタイムアウト値表１３に登録する。

この後、伝送ネットワーク内で新たなノードが起動されたときは、そのノードは、パス計算装置ＰＣＥ２へ起動通知メッセージを送信する。そうすると、トポロジー情報制御部２２は、通信ＩＦ部３０を介して、そのノードからタイムアウト値を取得する。そして、トポロジー情報制御部２２は、取得したタイムアウト値から処理部２０が使用するタイムアウト値を生成してタイムアウト値表１３に登録する。

なお、伝送ネットワーク上のすべてのノードのタイムアウト値が同じであり、既知であるときは、トポロジー情報制御部２２は、各ノートからタイムアウト値を収集する必要はない。この場合、タイムアウト値は、例えば、ネットワーク管理者によりパス計算装置ＰＣＥ２に与えられる。或いは、各ノードのタイムアウト値とは無関係に、処理部２０が使用するタイムアウト値を設定してもよい。

図１９は、パス計算処理を示す。パス計算は、ノードからパス計算要求が発行されたときに実行される。図１９に示す例では、ノードＮ１においてパス計算要求が発行されている。パス計算部２１は、通信ＩＦ部３０を介して、パス計算要求を受信する。そうすると、パス計算部２１は、２次データベース１２からパス計算用トポロジー情報を取得する。そして、パス計算部２１は、パス計算用トポロジー情報を利用してパス計算を実行し、受信したパス計算要求を満足するパスを決定する。

トポロジー情報制御部２２は、パス計算部２１によるパス計算の結果を２次データベース１２に書き込むことにより、パス計算用トポロジー情報を更新する。また、トポロジー情報制御部２２は、パス計算部２１によるパス計算の結果を管理表１４に登録する。よって、トポロジー情報制御部２２は、必要に応じて、管理表１４を参照することにより、パス計算用トポロジー情報を更新前の状態に戻すことができる。

ここで、パス計算部２１がパス計算要求を受信したときに、トポロジー情報データベースＴＥＤ１１に格納されているトポロジー情報と、２次データベース１２に格納されているパス計算用トポロジー情報とが同じであったものとする。この場合、管理表１４に登録された情報（即ち、パス計算の結果）は、トポロジー情報データベースＴＥＤ１１と２次データベース１２との間の差分を表す。よって、トポロジー情報制御部２２は、パス計算用トポロジー情報を更新した後であっても、管理表１４を参照することにより、２次データベース１２の内容をトポロジー情報データベースＴＥＤ１１と同じ状態にすることができる。

この後、パス計算部２１は、通信ＩＦ部３０を介して、図１７に示すパス計算結果通知メッセージを、パス計算要求の送信元ノードへ送信する。パス計算結果通知メッセージを受信したノードは、パス情報に従って帯域予約処理を開始する。

図２０は、トポロジー情報データベースＴＥＤ１１と２次データベース１２との間の同期を確立する処理を示す。パス計算要求を発行したノードは、パス計算装置ＰＣＥ２により生成されるパス情報に従ってパス設定を実行する。そして、このノードは、図１７に示すパス設定の結果（成功または失敗）を表すパス設定結果通知メッセージをパス計算装置ＰＣＥ２へ送信する。

トポロジー情報制御部２２は、ノードから受信するパス設定結果通知メッセージに応じて、２次データベース１２および管理表１４を更新する。具体的には、伝送ネットワークにおいてパス設定が成功したときは（すなわち、パス設定の成功を表すパス設定結果通知メッセージを受信したときは）、トポロジー情報制御部２２は、管理表１４に登録した情報を削除する。このとき、パス設定結果通知メッセージに格納されているリクエストＩＤに対応する情報が管理表１４から削除される。なお、伝送ネットワークにおいてパス設定が成功すると、伝送ネットワークのトポロジーが２次データベース１２に登録されている状態と一致することになる。したがって、パス設定が成功したときは、トポロジー情報制御部２２は、２次データベース１２を更新する必要はない。

一方、伝送ネットワークにおいてパス設定が失敗したときは（即ち、パス設定の失敗を表すパス設定結果通知メッセージを受信したときは）、トポロジー情報制御部２２は、２次データベース１２を更新する。このとき、トポロジー情報制御部２２は、管理表１４を参照し、２次データベース１２に格納されているパス計算用トポロジー情報を、パス計算を実行する前の状態に戻す。この後、トポロジー情報制御部２２は、管理表１４に登録されている情報を削除する。なお、トポロジー情報制御部２２がパス設定結果通知メッセージを受信する前に、パス計算結果がノードに通知されたときからの経過時間が対応するタイムアウト値を超えたときは、トポロジー情報制御部２２は、パス設定が失敗したと判定する。この場合、パス設定の失敗を表すパス設定結果通知メッセージを受信したときと同様に、トポロジー情報制御部２２は、２次データベース１２を更新する。

図２１は、トポロジー情報データベースＴＥＤ１１を更新する処理を示す。トポロジー情報制御部２２は、ネットワークのトポロジー更新を表す広告をコントロールプレーンから受信する。なお、パスの設定／解除等に起因してネットワークのトポロジー更新が行われたときは、コントロールプレーンにおいてトポロジー更新が広告される。

そうすると、トポロジー情報制御部２２は、受信した広告に従ってトポロジー情報データベースＴＥＤ１１を更新する。また、トポロジー情報制御部２２は、更新後のトポロジー情報データベースＴＥＤ１１に格納されているトポロジー情報で、２次データベース１２に格納されている情報を上書きする。すなわち、同期処理が実行される。その後、トポロジー情報制御部２２は、管理表１４に格納されている情報で２次データベース１２を更新する。

パス計算装置ＰＣＥ２の動作状態の遷移は、実質的に第１の実施形態と同じである。すなわち、パス計算装置ＰＣＥ２の動作状態も、図６に示すように、「パス計算要求待ち」「ＴＥＤ更新」「パス計算要求待ち」「計算中」の間で遷移する。

図２２は、第２の実施形態のパス計算装置ＰＣＥ２の動作を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、処理部２０のパス計算部２１およびトポロジー情報制御部２２により実行される。なお、Ｓ２２は、「パス計算要求待ち」状態において実行される。Ｓ２３〜Ｓ２４は、「ＴＥＤ更新」状態において実行される。Ｓ２５〜Ｓ２７は、「計算中」状態または「同期」状態において実行される。

Ｓ２１において、トポロジー情報制御部２２は、伝送ネットワーク内の各ノードからタイムアウト値を収集する。そして、トポロジー情報制御部２２は、収集したタイムアウト値からそれぞれ処理部２０が使用するタイムアウト値を生成してタイムアウト値表１３に登録する。

Ｓ２２において、処理部２０は、実行していないパス計算要求があるか否か確認する。なお、パス計算装置ＰＣＥ２が受信したパス計算要求は、例えば、処理部２０内の待ち行列にいったん保持される。そして、実行していないパス計算要求が残っているときは、処理部２０の処理はＳ２３へ進む。

Ｓ２３において、トポロジー情報制御部２２は、コントロールプレーン２００においてトポロジー更新情報が広告されているかモニタする。そして、コントロールプレーン２００においてトポロジー更新情報が広告されているときは、Ｓ２４において、トポロジー情報制御部２２は、図２１に示す更新処理を実行する。すなわち、トポロジー情報制御部２２は、伝送ネットワークにおいて行われたトポロジー更新をトポロジー情報データベースＴＥＤ１１に反映させる。また、トポロジー情報制御部２２は、更新後のトポロジー情報データベースＴＥＤ１１に格納されているトポロジー情報で、２次データベース１２に格納されている情報を上書きする。その後、トポロジー情報制御部２２は、管理表１４に格納されている情報で２次データベース１２を更新する。なお、コントロールプレーン２００においてトポロジー更新情報が広告されていないときは、Ｓ２４はスキップされる。

Ｓ２５〜Ｓ２６において、処理部２０は、次のパス計算要求の実行可能フラグを確認する。そして、次のパス計算要求の実行可能フラグが「可能」であれば、処理部２０は、Ｓ２７において、パス計算処理を呼び出す。すなわち、次のパス計算要求がパス計算部２１に与えられる。なお、図２２に示すフローチャートの処理と、図２３〜図２４に示すフローチャートの処理は、並列に実行可能である。

図２３〜図２４は、第２の実施形態のパス計算処理を示すフローチャートである。この処理は、図２２に示すＳ２７において呼び出される。

Ｓ３１において、処理部２０は、次のパス計算要求の実行可能フラグを「不可」に設定する。なお、実行可能フラグは、パス計算を実行してもよいか否を処理の呼出し元に伝えるために使用される。Ｓ３２において、パス計算部２１は、パス計算用トポロジー情報を利用してパス計算を実行し、パス計算要求を満足するパスを決定する。Ｓ３３において、トポロジー情報制御部２２は、２次データベース１２および管理表１４にパス計算の結果を反映させる。Ｓ３４において、パス計算部２１は、パス計算の結果を表すパス情報を含むパス計算結果通知メッセージをパス計算要求の送信元ノードへ送信する。このとき、処理部２０は、タイマを起動する。そして、Ｓ３５において、処理部２０は、パス計算要求の実行可能フラグを「可能」に設定する。

Ｓ３６において、処理部２０は、パス計算要求の送信元ノードに対応するタイムアウト値をタイムアウト値表１３から取得する。Ｓ３７において、処理部２０は、タイムアウト値により表される時間が経過する前にパス設定結果通知メッセージを受信したか否かを判定する。タイムアウト前にパス設定結果通知メッセージを受信したときには、処理部２０は、Ｓ３８〜Ｓ３９において更新可能フラグを確認する。そして、更新可能フラグが「可能」であれば、処理部２０は、この更新可能フラグを「不可」に設定する。なお、更新可能フラグは、管理表１４を更新しても良いか否かを表す。

Ｓ４０において、処理部２０は、受信したパス計算結果通知メッセージを参照し、伝送ネットワークにおいてパス設定が成功したか否かを判定する。パス設定が成功したときには、Ｓ４１において、トポロジー情報制御部２２は、伝送ネットワークにおいて設定されたパスに対応する情報を管理表１４から削除する。このとき、トポロジー情報制御部２２は、２次データベース１２を更新しない。この後、処理部２０は、Ｓ４５において、この更新可能フラグを「可能」に設定する。

タイムアウト前にパス設定結果通知メッセージを受信していないときには、処理部２０は、Ｓ４２〜Ｓ４３において更新可能フラグを確認する。そして、更新可能フラグが「可能」であれば、処理部２０は、この更新可能フラグを「不可」に設定する。この後、Ｓ４４において、トポロジー情報制御部２２は、伝送ネットワークにおいて設定されたパスに対応する情報を２次データベース１２および管理表１４から削除する。なお、パス設定が失敗したときにも（Ｓ４０：Ｎｏ）、トポロジー情報制御部２２は、Ｓ４４において、伝送ネットワークにおいて設定されたパスに対応する情報を２次データベース１２および管理表１４から削除する。

図２５〜図３２は、第２の実施形態のパス計算装置ＰＣＥ２の動作例を示す。伝送ネットワークの構成は、図８に示す実施例と同じである。すなわち、伝送ネットワークは、ノードＡ〜Ｆを備える。データプレーンにおいて、ノードＡ、Ｂ間、ノードＡ、Ｆ間、ノードＢ、Ｃ間、ノードＣ、Ｄ間、ノードＣ、Ｆ間、ノードＤ、Ｅ間には、それぞれリンクが設けられている。各リンクの帯域は、2.5Gbpsである。さらに、図８に示すように、ノードＦからノードＣへ1.25Gbps信号を伝送するパス３が設定されている。

このとき、トポロジー情報データベースＴＥＤ１１に格納されているトポロジー情報、および２次データベース１２に格納されているパス計算用トポロジー情報は、図２５に示す通りである。また、図２５に示すように、この時点で、管理表１４には何も登録されていないものとする。

上記構成の伝送ネットワークにおいて、ほぼ同時にノードＦおよびノードＡによりそれぞれ下記のパス計算要求１およびパス計算要求２が発行される。
パス計算要求１：始点＝Ｆ、終点＝Ｄ、帯域＝1.25Gbps
パス計算要求２：始点＝Ａ、終点＝Ｄ、帯域＝1.25Gbps
パス計算装置ＰＣＥ２は、これらのパス計算要求１およびパス計算要求２を受信する。そして、パス計算装置ＰＣＥ２は、先にパス計算要求１に対してパス計算を実行するものとする。

パス計算部２１は、２次データベース１２に格納されているパス計算用トポロジー情報を利用してパス計算を実行し、パス計算要求１を満足するパスを決定する。この実施例では、パス計算要求１に対して、図２６に示すパス１を表すパスルート「Ｆ→Ｃ→Ｄ」が決定される。そうすると、トポロジー情報制御部２２は、パス計算部２１により決定されたパスに従ってパス計算用トポロジー情報を更新する。具体的には、パス１が設定されるリンクＣＤおよびリンクＣＦの予約可能帯域から、それぞれパス１の帯域が差し引かれる。すなわち、図２７に示すように、パス計算用トポロジー情報において、リンクＣＤの予約可能帯域は「2.5Gbps」から「1.25Gbps」に更新され、また、リンクＣＦの予約可能帯域は「1.25Gbps」から「ゼロ」に更新される。

トポロジー情報制御部２２は、図２７に示すように、パス計算要求１に対応するパス１を表すパス情報を管理表１４に登録する。なお、リンクＩＤ＝５はリンクＣＦを識別し、リンクＩＤ＝４はリンクＣＤを識別する。そして、パス１の帯域が1.25Gbpsなので、リンクＣＦおよびリンクＣＤに対してそれぞれ帯域1.25Gbpsが予約されている。

ただし、この時点で、実際には、伝送ネットワークにパス１は設定されていない。すなわち、実際の伝送ネットワークのトポロジーとパス計算用トポロジー情報により表されるトポロジーとは異なっている。なお、管理表１４に登録されているパス情報は、実際のトポロジーとパス計算用トポロジー情報により表されるトポロジーとの差分を表す。

この後、処理部２０は、図２６に示すように、パス計算要求１に対して得られた計算結果を表すパス情報１をノードＦへ送信する。このとき、処理部２０は、タイムアウト値表１３からノードＦのタイムアウト値を取得し、タイマを起動する。

ノードＦは、パス計算装置ＰＣＥ２から受信したパス情報１に従ってパス１の帯域を予約する処理を開始する。この結果、リンクＣＤおよびリンクＣＦにおいてパス１を設定するための帯域が予約される。そして、パス設定が成功すると、ノードＦは、パス設定が成功したことを表すパス設定結果通知メッセージをパス計算装置ＰＣＥ２へ送信する。

上述のタイマがタイムアウトする前にパス計算装置ＰＣＥ２がパス設定結果通知メッセージ「成功」を受信すると、トポロジー情報制御部２２は、管理表１４の結果フィールドを「実行中」から「成功」に更新する。この場合、トポロジー情報制御部２２は、２次データベース１２を更新することなく、パス１に対応するリンクに係わる情報を管理表１４から削除する。

続いて、パス計算部２１は、２次データベース１２に格納されているパス計算用トポロジー情報を利用してパス計算を実行し、パス計算要求２を満足するパスを決定する。このとき、パス計算用トポロジー情報は、図２７に示す状態に更新されている。すなわち、リンクＣＦの予約可能帯域は「ゼロ」である。よって、パス計算部２１は、リンクＣＦを使用することなく、パス計算要求２を満足するパスを決定する。

この結果、この例では、パス計算要求２に対して、図２８に示すパス２を表すパスルート「Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄ」が決定される。そうすると、トポロジー情報制御部２２は、このパスに従ってパス計算用トポロジー情報を更新する。具体的には、パス計算要求２に対応するパス２が設定されるリンクＡＢ、リンクＢＣ、及びリンクＣＤの予約可能帯域から、それぞれパス２の帯域が差し引かれる。この結果、図２９に示すように、パス計算用トポロジー情報において、リンクＡＢの予約可能帯域は「2.5Gbps」から「1.25Gbps」に更新され、リンクＢＣの予約可能帯域は「2.5Gbps」から「1.25Gbps」に更新され、リンクＣＤの予約可能帯域は「1.25Gbps」から「ゼロ」に更新される。このとき、パス計算用トポロジー情報は、伝送ネットワークにパス１およびパス２が設定された状態を表す。

また、トポロジー情報制御部２２は、図２９に示すように、パス計算要求２に対応するパス２を表すパス情報を管理表１４に登録する。なお、リンクＩＤ＝１はリンクＡＢを識別し、リンクＩＤ＝３はリンクＢＣを識別し、リンクＩＤ＝４はリンクＣＤを識別する。そして、リンクＡＢ、リンクＢＣ、及びリンクＣＤに対してそれぞれ帯域1.25Gbpsが予約されている。

この後、処理部２０は、図２８に示すように、パス計算要求２に対する計算結果を表すパス情報２をノードＡへ送信する。このとき、処理部２０は、タイムアウト値表１３からノードＡのタイムアウト値を取得し、タイマを起動する。

ノードＡは、パス計算装置ＰＣＥ２から受信したパス情報２に従ってパス２の帯域を予約する処理を開始する。この結果、リンクＡＢ、リンクＢＣ、及びリンクＣＤにおいてパス２を設定するための帯域が予約される。そして、パス設定が成功すると、ノードＡは、パス設定が成功したことを表すパス設定結果通知メッセージをパス計算装置ＰＣＥ２へ送信する。

上述のタイマがタイムアウトする前にパス計算装置ＰＣＥ２がパス設定結果通知メッセージ「成功」を受信すると、トポロジー情報制御部２２は、管理表１４の結果フィールドを「実行中」から「成功」に更新する。この場合、トポロジー情報制御部２２は、２次データベース１２を更新することなく、パス２に対応するリンクに係わる情報を管理表１４から削除する。

コントロールプレーンにおいては、データプレーンのトポロジーが更新されたときに、トポロジー更新情報が広告される。すなわち、パス１およびパス２が追加されたことを表すトポロジー更新情報が広告される。そして、パス計算装置ＰＣＥ２がこれらのトポロジー更新情報を受信すると、トポロジー情報制御部２２は、図３０に示すように、トポロジー情報データベースＴＥＤ１１を更新する。具体的には、トポロジー情報データベースＴＥＤ１１にパス１およびパス２が登録される。

なお、図２６〜図３０に示す例では、パス計算装置ＰＣＥ２により決定されたパスが伝送ネットワークに設定されている。すなわち、パス設定が成功している。これに対して、図３１に示す例では、パス２の設定が失敗している。この場合、ノードＡは、パス設定が失敗したことを表すパス設定結果通知メッセージをパス計算装置ＰＣＥ２へ送信する。

パス計算装置ＰＣＥ２がノードＡからパス設定結果通知メッセージ「失敗」を受信すると、トポロジー情報制御部２２は、図３２に示すように、管理表１４の結果フィールドを「実行中」から「失敗」に更新する。この場合、トポロジー情報制御部２２は、管理表１４の内容に基づいて、パス計算用トポロジー情報を、パス計算が実行される前の状態に戻す。この実施例では、トポロジー情報制御部２２は、パス計算用トポロジー情報からパス２を削除する。このとき、トポロジー情報制御部２２は、パス計算用トポロジー情報においてパス２が割り当てられていたリンクの予約可能帯域に、管理表１４の対応する予約帯域を加算する。すなわち、図３２に示すように、リンクＡＢ（リンクＩＤ＝１）の予約可能帯域は「1.25Gbps」から「2.5Gbps」に更新され、リンクＢＣ（リンクＩＤ＝３）の予約可能帯域は「1.25Gbps」から「2.5Gbps」に更新され、リンクＣＤ（リンクＩＤ＝４）の予約可能帯域は「ゼロ」から「1.25Gbps」に更新される。この後、トポロジー情報制御部２２は、パス２に対応するリンクに係わる情報を管理表１４から削除する。

このように、第２の実施形態においては、伝送ネットワークにおいてパス設定が失敗したときは、パス計算用トポロジー情報は、パス計算が実行される前の状態に戻される。すなわち、パス計算用トポロジー情報は、伝送ネットワークの実際のトポロジーを表す状態に更新される。したがって、パス計算用トポロジー情報において解放された通信資源（ここでは、帯域）を他のパスに対して割り当てることが可能になるので、パス計算の自由度が高くなる。

なお、パス計算装置ＰＣＥ２がタイムアウト値により表される期間内にパス設定結果通知メッセージを受信しないときは、処理部２０は、伝送ネットワークにおいてパス設定が失敗したと判定する。この場合、トポロジー情報制御部２２は、パス設定結果通知メッセージ「失敗」を受信したときと同様の処理を実行する。

＜パス計算装置のハードウェア構成＞
図３３は、本発明の実施形態に係わるパス計算装置（ＰＣＥ１またはＰＣＥ２）のハードウェア構成の一例を示す。パス計算装置は、図３３に示すコンピュータシステム１０００を含む。コンピュータシステム１００は、ＣＰＵ１０１、メモリ１０２、記憶装置１０３、読み取り装置１０４、通信インタフェース１０６、入出力装置１０７を備える。ＣＰＵ１０１、メモリ１０２、記憶装置１０３、読み取り装置１０４、通信インタフェース１０６、入出力装置１０７は、例えば、バス１０８を介して互いに接続されている。

ＣＰＵ１０１は、メモリ１０２を利用して、図４および図２２〜図２４に示すフローチャートの処理を記述したパス計算プログラムを実行する。これにより、上述したパス計算方法が実現される。メモリ１０２は、例えば半導体メモリであり、ＲＡＭ領域およびＲＯＭ領域を含んで構成される。記憶装置１０３は、例えばハードディスク装置であり、上述のパス計算プログラムを格納する。なお、記憶装置１０３は、フラッシュメモリ等の半導体メモリであってもよい。また、記憶装置１０３は、外部記録装置であってもよい。

読み取り装置１０４は、ＣＰＵ１０１の指示に従って着脱可能記録媒体１０５にアクセスする。着脱可能記録媒体１０５は、例えば、半導体デバイス（ＵＳＢメモリなど）、磁気的作用により情報が入出力される媒体（磁気ディスク等）、光学的作用により情報が入出力される媒体（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等）などにより実現される。通信インタフェース１０６は、ＣＰＵ１０１の指示に従ってネットワークを介してデータを送信および受信することができる。入出力装置１０７は、ユーザからの指示を受け付けるデバイスなどを含む。

処理部２０は、例えば、ＣＵＰ１０１により実現される。記憶部２０は、例えば、メモリ１０１および／または記憶装置１０３により実現される。通信ＩＦ部３０は、例えば、通信インタフェース１０６により実現される。

実施形態のパス計算プログラムは、例えば、下記の形態でコンピュータシステム１００に提供される。
（１）記憶装置１０３に予めインストールされている。
（２）着脱可能記録媒体１０５により提供される。
（３）プログラムサーバ１１０から提供される。

１、２ パス計算装置（ＰＣＥ）
１０ 記憶部
１１ トポロジー情報データベース（ＴＥＤ）
１２ ２次データベース（２次ＤＢ）
１３ タイムアウト値表
１４ 管理表
２０ 処理部
２１ パス計算部
２２ トポロジー情報制御部
３０ 通信ＩＦ部
２００ コントロールプレーン

Claims (8)

1. ネットワークのトポロジーを表す第１のトポロジー情報を格納する第１の格納部と、
   前記第１の格納部に格納されている第１のトポロジー情報から生成される第２のトポロジー情報を格納する第２の格納部と、
   パスの始点および終点を表す情報を含むパス計算要求を前記ネットワークから受信したときに、前記第２の格納部に格納されている第２のトポロジー情報に基づいて前記始点と終点との間のパスを決定し、前記パスを表すパス情報を前記ネットワークへ提供する処理部と、を備え、
   前記処理部は、前記パスに基づいて前記第２の格納部に格納されている第２のトポロジー情報を更新する
   ことを特徴とするパス計算装置。
2. 前記処理部は、前記第２の格納部に格納されている第２のトポロジー情報を、前記パスが設定されていないときの前記ネットワークのトポロジーを表す第１の状態から前記パスが設定されたときの前記ネットワークのトポロジーを表す第２の状態へ更新する
   ことを特徴とする請求項１に記載のパス計算装置。
3. 前記処理部は、前記第２の格納部に格納されている第２のトポロジー情報に基づいて、与えられた制約条件を満たす前記始点と終点との間のパスが設定される経路を決定し、
   前記処理部は、前記第２の格納部に格納されている第２のトポロジー情報において、前記パスが設定される経路の予約可能帯域から前記パスの帯域を引算する
   ことを特徴とする請求項１に記載のパス計算装置。
4. 前記処理部は、前記ネットワーク内で広告される、前記ネットワークのトポロジーの更新を表す更新情報を取得して前記第１の格納部に格納されている第１のトポロジー情報を更新する
   ことを特徴とする請求項１に記載のパス計算装置。
5. 前記処理部が前記ネットワークへ前記パス情報を提供したときから所定期間内に前記第１の格納部に格納されている第１のトポロジー情報と前記第２の格納部に格納されている第２のトポロジー情報とが一致しないときは、前記処理部は、前記第２のトポロジー情報が前記第１のトポロジー情報に一致するように前記第２の格納部に格納されている第２のトポロジー情報を更新する
   ことを特徴とする請求項４に記載のパス計算装置。
6. 前記処理部により決定された前記パスが設定される経路および前記パスの帯域を表す情報を格納する第３の格納部をさらに備え、
   前記パスの設定に失敗したことを表す通知を前記ネットワークから受信したときに、前記処理部は、前記第３の格納部に格納されている情報に基づいて、前記第２の格納部に格納されている第２のトポロジー情報を、前記処理部により更新される前の状態に戻す
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つの記載のパス計算装置。
7. 前記処理部により決定された前記パスが設定される経路および前記パスの帯域を表す情報を格納する第３の格納部をさらに備え、
   前記処理部が前記ネットワークへ前記パス情報を提供したときから所定期間内に前記パスの設定の結果を表す通知を前記ネットワークから受信しないときに、前記処理部は、前記第３の格納部に格納されている情報に基づいて、前記第２の格納部に格納されている第２のトポロジー情報を、前記処理部により更新される前の状態に戻す
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つの記載のパス計算装置。
8. 複数のノードを含むネットワークに設定するパスを決定するパス計算方法であって、
   前記ネットワーク内で広告される、前記ネットワークのトポロジーを表すトポロジー情報を取得して第１の格納部に格納し、
   前記第１の格納部に格納されているトポロジー情報を取得して第２の格納部に格納し、
   パスの始点および終点を表す情報を含むパス計算要求を前記ネットワークから受信したときに、前記第２の格納部に格納されている第２のトポロジー情報に基づいて前記始点と終点との間のパスを決定し、
   前記決定したパスを表すパス情報を前記ネットワークへ提供し、
   前記決定したパスに基づいて前記第２の格納部に格納されているトポロジー情報を更新する
   ことを特徴とするパス計算方法。

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